冷轧平整机恒轧制力控制模式的研究与应用20130730

1、冷轧平整机恒轧制力控制模式的研究与应用蒋才灵 陈海 艾新荇1、摘要 本文对柳钢冷轧厂1450平整机恒轧制力控制模式进行了研究，针对平整机恒延伸率控制模式存在的不足，提出了特定情况下采用恒轧制力控制模式进行平整轧制，以获得稳定的工艺参数，从而使钢板获得良好的板形、表面质量和力学性能。2、课题研究背景 柳钢冷轧1450单机架四辊平整机组采用下工作辊传动，具有液压压下HGC自动控制系统、延伸率自动闭环控制系统、轧制线自动调整系统及全自动穿带等多项先进轧制技术。其目的是在常温状态下，通过平整轧制消除再结晶退火后带钢存在的屈服平台、改善带钢板形、调整带钢表面粗糙度，最终获得符合技术标准和用户要求的冷轧卷

2、。2.1 恒延伸率控制存在的不足 延伸率是表征平整轧制的唯一变形指标，因此控制延伸率恒定是平整机组控制系统最主要的目标。 缺点： 激光测速仪、编码器等测量设备的准确性和稳定性 。 轧制环境对速度测量的干扰，造成系统波动。 对新产品开发存在一定缺陷。2.2 恒轧制力控制的意义 在恒延伸率控制系统的基础上开发恒轧制力控制系统，可以丰富平整机组轧制控制模式。同时在轧制低屈服的深冲钢和高强度钢时具有一定的实际意义。3、恒轧制力模式的研究3.1 平整轧制模型 根据W.L.罗伯莰基本轧制理论，并综合轧制速度、张力、延伸率、带钢的变形抗力等平整轧制工艺参数的影响，在1450平整机组建立平整轧制力理论计算模型

3、。轧制力模型： P = f B -(1) )2(222ln210201DhDDaaL)3(11/exp100hLhfp)4(2 eDV )5(10001201103kkelonaksp3.2 恒轧制力模式下轧制力分析 在恒轧制力模式下，轧制模型不参与控制，其轧制力实际上时通过安装在HGC液压缸活塞腔内的压力传感器进行测量的，实际作用的带钢上的轧制力受轧制材质、轧制速度、弯辊力、支撑辊平衡力、摩擦力、辊系自重等因素的影响。辊系受力分析如下图所示：BWRWRtbososFFFFapApF2121211PBWRWRtbDSDSSFFFFaPAPF212121211DSOSFFF 由上图受力分析可知，

4、轧制力实际值可通过以下公式计算 ：3.3 轧制力设定值的确定 二级计算机记录在恒延伸率模式下轧制不同钢种、规格所得到的经验轧制力，并把相应的轧制力参数存入数据库，同时系统可对由数据库自动修改或追加，使之不断完善。当切换为恒轧制力模式时，二级系统依据来料钢卷信息在数据库中给出轧制力设定值。厚度mmCQ级DQ级延伸率，%轧制力，KN延伸率，%轧制力，KN0.570.9532000.4514000.580.671.130000.5014500.680.861.1527500.6015000.870.961.2026000.6515500.971.161.2524000.7016501.171.251

5、.3023500.7516801.261.641.3521200.8017501.652.01.4020500.901800表1 各钢种轧制力参数 表1中，各厚度规格均为公称宽度为1250mm的钢卷，采用恒延伸率控制模式在8001000m/min的速度匀速轧制，由轧制力模型与延伸率测量闭环控制产生的轧制力，并由二级数据记录并不断追加得出的轧制力加权均值。4、恒轧制力模式的应用4.1新品种开发中的应用 恒轧制控制模式不仅完善了平整机组的控制策略，而且可以辅助和佐证恒延伸率控制系统的准确性，对平整机组的产品开发起到关键性作用。如奥氏体、马氏体组织材料屈服点较高，接近抗拉点，延伸率的波动并非关键，这

6、时应选择恒轧制力平整，以获得板形和性能的整体均匀。而深冲系列IF钢理论上应设定一个小而稳定的延伸进行延伸率闭环轧制，但因其屈服点和抗拉强度均很低，轧制时轧制力接近系统最小轧制力或者小于最小轧制力，系统无法产生附加轧制力实现延伸率闭环调节，使延伸率控制系统产生明显振荡，出现轧制失稳现象。 厚度mm恒延伸率轧制模式恒轧制力轧制模式设定延伸率,%轧制力 KN实际延伸率,%轧制力, KN实际延伸率,%0.350.360010000.320.596500.280.320.500.4565010500.40.548000.420.47 表2为IF钢深冲系列某些规格用恒延伸率控制模式与恒轧制力控制模式的轧制

7、效果比较。 通过表2可知，深冲钢种因其屈服点非常低，在采用恒延伸率模式轧制进行闭环调节时，轧制力以接近系统最小轧制力600KN,尤其在低速运行及加减速阶段，延伸率波动较大，闭环控制系统处于失效边沿。而恒轧制力模式根据材料特性并在满足带钢表面粗糙度的情况下，设定一个经验轧制力进行轧制，并在轧制过程中根据实际产生的延伸率通过轧制力调节器进行干预，以保证钢卷整体性能的均匀性。4.2 测量设备异常时的应用 恒延伸率控制模式时，延伸率的测量要求十分准确和稳定，但实际生产过程中延伸率的测量会因激光测速仪损坏、前后速度测量的漂移、高速丢脉冲故障、激光源的干扰、光源系统的污染等测量设备自身因素和外部环境因素的

8、影响，延伸率控制系统的稳定性和准确性时常得不到保证。钢种厚度mm轧制力KN延伸率设定%实际延伸率%表面粗糙度m屈服均值MPa抗拉均值MPa断裂延伸率均值，%DC011.421201.351.301.420.9818730534表3为某一钢卷在延伸率测量设备出现故障时，临时改用恒轧制力模式进行轧制时的效果情况。 平整后分别取头部、中部、尾部样各一组进行力学性能检验，通过表三力学性能数据可知，其检验结果符合DC01钢种的性能标准。 5、结束语 柳钢1450mm冷轧平整机自2011年投入生产以来，恒轧制力的控制模式已作为常规控制方式参与平整轧制控制，该控制模式在实践中已经证明能满足平整机工艺要求的，生产的钢卷其表面质量和机械性能均符合技术标准要求。