热轧带钢板凸度纵向分布三重调控研究与应用

由于带钢头尾存在温差，并且薄规格带钢轧制时间较长，承德钒钛1780mm热轧生产线薄规格带钢板凸度产生明显纵向衰减现象，影响带钢质量。针对这一现象，对现场包括CVC原始辊型、工作辊横移量设置以及各机架弯辊力设置进行了分析，发现在不改变现有冷却设备、轧制节奏的前提下，现有工艺参数已达到板凸度控制极限。基于此分析，提出了CVC原始辊型优化+工作辊横移控制+弯辊力动态调整的三重组合调控方法，为改善现场带钢板凸度衰减提供了理论指导和依据。基于金属三维变形模型和辊系弹性变形模型，考虑现场工况和工艺特点，构建了适用于该钢厂热轧薄规格带钢的板凸度控制模型。提出了分别以F1、F1和F2、F1~F3和F1~F4为目标的4种辊型优化方案，并将4种辊型优化方案结合工作辊横移、弯辊力动态调整后对板凸度纵向分布的影响及其分布规律进行了分析研究。结果表明，以(45±15)μm为目标板凸度时，4种优化方案可使带钢分别获得34~45、37~45、40~47、41.2~49.4μm的板凸度纵向分布，对应的凸度衰减量分别为11、8、7、8.2μm，同时可将F1、F2、F3、F4机架弯辊力调控窗口分别提高500、550、740、680kN。除此之外，将该方法应用于板凸度衰减最为明显的1.5mm×1250mm规格带钢现场生产，板凸度衰减量可减小至8~10μm。1、关键词

热轧带钢；板凸度纵向衰减；CVC；工作辊横移；弯辊力在线调整

2、引言带钢板凸度是板形的重要组成部分，同时也是衡量带钢质量的重要指标之一。随着轧制技术和市场竞争的日益激烈，客户对板带产品的质量要求也越来越高。目前轧机上通常具备工作辊弯辊控制、工作辊窜辊、中间辊窜辊控制等多种调节机构，这一方面有利于实现高精度板凸度控制，另一方面也给板凸度实际控制带来了许多难题。因为控制机构的增加会使控制过程具有遗传性、时变性和强耦合等特征。因此，针对板凸度控制的研究大量涌现。原始辊凸度、轧制负荷、弯辊力、轧辊周期横移、支撑辊边部形状、温度分布、轧辊热凸度等工艺因素在不同的工况下对板凸度具有显著影响。针对CVC轧机和PC轧机所提出的板形设定模型、板形辊位置补偿模型等计算模型，提高了板形、板凸度的控制精度。赵铁勇等、王涛等和何安瑞等分别对板宽、工作辊直径和辊型技术等对热轧带钢凸度的影响进行了分析和优化。进一步地，针对PC轧机、12辊轧机、HC轧机等新型轧机对板凸度的控制及影响的研究，为板凸度控制提供了新的策略。白振华等和王四海等分别从板形控制过程中的润滑和轧辊磨损等方面进行了研究，为提高板形控制效果提供了依据。还有学者将计算机神经网络、核偏最小二乘法和梯度提升决策树模型等方法应用于板凸度控制当中，获得了良好的控制效果。除此之外，田玉新等还对平整过程中辊缝凸度对板形的影响进行了研究。然而，已有的研究主要针对带钢同一截面上板凸度的影响因素、控制方法和精度等进行分析讨论，对板凸度沿通卷带钢头尾分布变化及其控制的研究尚存在不足。承德钒钛1780热轧产线采用热卷箱对中间坯进行卷取和开卷，导致带钢头尾存在温差。同时，由于采用升速轧制会增加变形功和摩擦热使得轧件温度升高，轧制压力降低。在生产低碳钢时，由于上述2个因素，会造成带钢尾部板凸度明显减小。尤其是对于薄规格带钢，散热快进一步加剧了板凸度的衰减。本文以承德钒钛1780mm热轧生产线薄规格带钢(不超过2.0mm)为研究对象，通过之前研究中对现场工艺的分析，掌握了带钢产生板凸度纵向分布衰减的特征和规律。本文通过对现有工作辊横移以及弯辊力设置，发现产线板凸度调控能力已达极限。因此，本文提出CVC辊型优化+工作辊横移控制+弯辊力动态调整的三重组合调控方法。该方法对CVC原始辊型进行优化，提高带钢整体凸度，再结合工作辊横移控制，并对带钢头部进行提升弯辊力设置、带钢尾部进行减小弯辊力的动态调整。该方法不仅实现了对带钢板凸度纵向分布的有效控制，提升了板凸度稳定性，还扩大了弯辊力对板凸度的调控窗口。另外，对三重调控下弯辊力对板凸度影响进行研究，并将该方法应用于现场，为实际应用提供了依据。

3、精选图表4、结论1)现有工艺设置已达到带钢板凸度控制的极限，提出CVC原始辊型优化+工作辊横移+弯辊力动态调整的三重板凸度控制方法。该方法既可以使带钢头部板凸度维持在目标凸度中心值，同时扩大了弯辊力调控板凸度的窗口，再结合弯辊力动态调整，从而控制带钢中尾部板凸度得到显著提高，获得具有高稳定性、高命中率板凸度的热轧薄规格带钢。2)分别采用F1、F1和F2、F1~F3和F1~F4这4种辊型优化方案，以(45±15)μm为目标板凸度，分别可获得34~45、37~45、40~47、41.2~49.37μm的板凸度纵向分布，对应的凸度衰减量分别为11、8、7、8.2μm，相比原始衰减量14μm均有明显改善。除此之外，相比于原有工艺下弯辊力的调控窗口，三重调控方法下F1、F2、F3、F4机架弯辊力调控窗口分别增加500、550、740、680kN。3)将