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[摘 要]本文针对河北钢铁集团邯钢邯宝热轧厂板形控制技术，结合邯钢邯宝热轧厂实际生产经验，从影响板形质量的错综复杂的因素中找出主要原因，并对邯钢邯宝热轧厂板形控制系统的实际应用进行了详细的分析，为今后对热轧轧机的板形控制优化、提高热轧带钢板形质量提供了宝贵的经验。
[关键词]热轧机；板形控制；计算机控制系统
中图分类号：TG335.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0012-01
引言
伴随着相关技术领域的技术进步，近20年来热轧带钢生产和研究领域新技术层出不穷，推进了工艺、设备、技术的飞跃发展。热轧厂精轧机有液压弯辊等装置，其控制方式及模形是基于工作辊弯辊以及工作辊窜辊技术的计算机板形控制系统，该技术先进，应用成熟，但是在实际生产中存在一些问题。针对这些问题，本文分析了工作辊弯辊和工作辊窜辊对带钢轧制的影响，力求进一步提高板形质量。
1 板形控制概述
板形控制技术历经了80年代前的基于负荷分配的板形控制、90年代的板形板厚解耦控制以及2000年后的板形、板凸度和断面轮廊综合控制四个大的发展阶段。负荷分配的板形控制是板形板厚解耦控制以及板形、板凸度、断面轮廊综合控制的基础，负荷分配是否合理，如各机架的压下量、轧制力、凸度等，将直接影响到生产的稳定性和产品的产量及质量，特别是早期轧机，由于没有弯辊和窜辊装置，对已测得的板形缺陷无法进行在轧调整，需重新进行人工经验设定。80年代，随着CVC，CP等轧机的诞生，板形在轧调整才成为可能，随之板形、板厚控制一体化的解耦控制得以实现。
随着板形检测技术的发展，已能实现对板形断面进行连续检测，这样获取断面轮廓曲线，以对板形进行综合控制。
2 板形控制的工作过程
整个板形实时控制均由一个主程序来调度，称为主进程，它负责现场的数据采集、模型计算结果的回送、跟踪带钢信号、激活各子程序工作而实现窜辊设定、弯辊设定、CRT画面显示、平直度闭坏、凸度平直度自适应及数据记录统计功能，达到控制板形的目的。
当模型投入使用时，主进程就一直循环运行，进行现场数据采集，判断现场来的各种信号，执行相应的各种功能。但仅当一个新的轧制计划开始时，模型才正式投入计算，这样才能正确地计算轧辊的热膨胀和磨损值。其工作工作步骤如下：
（l）当来自于粗轧的带钢通过热金属探测器后，若轧件温度满足精轧条件，首先判断是否有换辊信号：若有，则获取换辊数据，并激活热膨胀模型；若无，则直接进入厚度设定，其数据从轧线计算机数据区获取。
（2）厚度设定完成后，激活窜辊子程序进行窜辊设定，若完成，则进入窜辊设定；若未完成，重新从轧线计算机获取数据进行再设定。
（3）窜辊设定完成后，轧件进入精轧热金属探测器，当获取轧件到达热金属探测器区域后发信号给厚度二次设定，二次设定是否需要，由轧线计算机根是否改变规格品种、温度变化和已知一次设定是否出错等情况进行判断，若需二次设定，则重新从轧线计算机获取新的数据进行设定。
（4）若发生了厚度二次设定，必须进行窜辊二次设定。
（5）完成以上设定后，这些设定中的主要参数将在板形计算机的CRT显示，以供操作员判断，同时激活基础自动化级PLC实现平直度闭环控制。PLC通过对支撑辊、工作辊的机械、电气、检测等各系统，实现辊缝调节。以上设定参数由自适应及数据统计子程序完成，它包括平直度自适应、磨损计算、凸度的自适应及数据统计和记录等。自适应及数据记录子程序进行凸度平直度自适应，轧完本块钢后，计算磨损，进行凸度自适应，等其完成后，将本块钢的所有数据记录下来，并进行统计分析，以便操作人员或管理人员分析查看。仿真模型亦可利用这些数据进行仿真。
3 板形缺陷产生的主要因素
3.1 平直度缺陷
平直度缺陷就是带钢中心点的纤维伸长与其它点的纤维伸长有差异，主要有两类平直度缺陷：中浪和边浪。如果将带钢沿纵向微分成无数份，就可以将带钢看成是无数根纤维合成的，带钢的“浪”形缺陷就可以视为纤维长度不一致产生变形，起“浪”的部分纤维长一些，我们比较带钢的纤维长度差别就可已得到带钢平直度数据。其造成的原因是由于入口带钢的板形与工作辊的负荷辊形的不一致而造成平直度缺陷。在轧制过程中，如果带钢某一点受力大，则该点的纤维伸长比其它点长，产生平直度缺陷。为减少平直度缺陷，需施加一个反作用力，这就是弯辊力在板形控制中的作用。
3.2 热轧板凸度
带钢的凸度取决于工作辊的负荷辊型及带钢的二次变形。为了准确预报带钢的凸度，数学模型根据轧辊实际磨损、热膨胀以及轧制力等计算每一块钢轧制时的工作辊负荷辊型。
轧制过程中带钢的凸度取决于负载下的轧辊的凸度、金属的流动和带钢原始板形的凸度，轧机的辊缝形状形成了带钢的出口板形。
轧辊的空载凸度=轧辊原始辊型+轧辊热态凸度+轧辊磨损凸度
轧辊的负载凸度=轧辊空载凸度+轧辊挠度+轧辊弹性变形
以上因素决定了轧机的辊缝形状，构成了数学模型的主要参数和控制因素。我们通过指定原始辊型制度，控制弯辊和串辊来改善带钢的凸度和平直度，使带钢边部和中部的延伸保持相同从而获得好的板形。
4 工作辊弯辊控制优化
工作輥弯辊系统配合工作辊窜辊系统将改善带钢的凸度和平直度。弯辊设定模型是整套模型中最复杂的一个，仅弯辊设定子程序就包含有19个。其工作步骤如下：
（1）弯辊设定前要求操作工输入弯辊力设定的最大值，根据设备能力及设备状况值，设定平直度及凸度平直度及操作工艺的目标值，选择优先等级。
（2）根据现场信息，确定能够进行弯辊设定的机架，并对这些轧机重新进行编号。把轧机特征参数如当前窜辊位置、轧制力、带钢宽度等调入内存，以备其它子程序调用。
（3）根据目标凸度或平直度值，工作辊特征及最大最小弯辊力，如在平直度优先的条件下，计算出最大最小凸度值。由最大最小凸度值可计算出最大最小平直度值，将计算值与目标平直度值比较，若达到目标，则弯辊设定将限定在此范围内。若计算的平直度超出目标范围，则改变最大最小凸度计算范围，进行反复计算直到达到目标平直度或弯辊设定达到极限，如不能达到平直度目标，则此次设定不成功，但仍然有弯辊设定值输出。此设定值对于改善平直度有帮助，但不能达到目标平直度。
（4）在计算的弯辊力范围可以达到目标平直度要求后，再考虑对凸度改善计算原理，与前面类似。如果计算出的新的弯辊力达到了目标平直度，进行平直度优化考虑，以减少机架间的平直度缺陷，至此整个弯辊力设定完成。若选择凸度优先，计算原理和方法与上面相似。
5 结束语
热轧带钢的质量集中反映在带钢板形及带卷的塔形上。主要表现为带钢的边部浪形，这一现象在轧制2.5mm以下的薄板时尤为明显。我厂轧机具有工作辊弯辊和工作辊窜辊系统，可以建立相应控制模型与方式，有效地控制了带钢的凸度，从而减小了带钢的厚度公差，改进了带钢的平直度和卷形。
参考文献
[1] 赵刚，杨永立.《轧制过程的计算与控制系统》冶金工业出版社，2002.
[2] 孙一康.《带钢热连轧的模型与控制》，冶金工业出版社，2002.5.
[关键词]热轧机；板形控制；计算机控制系统
中图分类号：TG335.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0012-01
引言
伴随着相关技术领域的技术进步，近20年来热轧带钢生产和研究领域新技术层出不穷，推进了工艺、设备、技术的飞跃发展。热轧厂精轧机有液压弯辊等装置，其控制方式及模形是基于工作辊弯辊以及工作辊窜辊技术的计算机板形控制系统，该技术先进，应用成熟，但是在实际生产中存在一些问题。针对这些问题，本文分析了工作辊弯辊和工作辊窜辊对带钢轧制的影响，力求进一步提高板形质量。
1 板形控制概述
板形控制技术历经了80年代前的基于负荷分配的板形控制、90年代的板形板厚解耦控制以及2000年后的板形、板凸度和断面轮廊综合控制四个大的发展阶段。负荷分配的板形控制是板形板厚解耦控制以及板形、板凸度、断面轮廊综合控制的基础，负荷分配是否合理，如各机架的压下量、轧制力、凸度等，将直接影响到生产的稳定性和产品的产量及质量，特别是早期轧机，由于没有弯辊和窜辊装置，对已测得的板形缺陷无法进行在轧调整，需重新进行人工经验设定。80年代，随着CVC，CP等轧机的诞生，板形在轧调整才成为可能，随之板形、板厚控制一体化的解耦控制得以实现。
随着板形检测技术的发展，已能实现对板形断面进行连续检测，这样获取断面轮廓曲线，以对板形进行综合控制。
2 板形控制的工作过程
整个板形实时控制均由一个主程序来调度，称为主进程，它负责现场的数据采集、模型计算结果的回送、跟踪带钢信号、激活各子程序工作而实现窜辊设定、弯辊设定、CRT画面显示、平直度闭坏、凸度平直度自适应及数据记录统计功能，达到控制板形的目的。
当模型投入使用时，主进程就一直循环运行，进行现场数据采集，判断现场来的各种信号，执行相应的各种功能。但仅当一个新的轧制计划开始时，模型才正式投入计算，这样才能正确地计算轧辊的热膨胀和磨损值。其工作工作步骤如下：
（l）当来自于粗轧的带钢通过热金属探测器后，若轧件温度满足精轧条件，首先判断是否有换辊信号：若有，则获取换辊数据，并激活热膨胀模型；若无，则直接进入厚度设定，其数据从轧线计算机数据区获取。
（2）厚度设定完成后，激活窜辊子程序进行窜辊设定，若完成，则进入窜辊设定；若未完成，重新从轧线计算机获取数据进行再设定。
（3）窜辊设定完成后，轧件进入精轧热金属探测器，当获取轧件到达热金属探测器区域后发信号给厚度二次设定，二次设定是否需要，由轧线计算机根是否改变规格品种、温度变化和已知一次设定是否出错等情况进行判断，若需二次设定，则重新从轧线计算机获取新的数据进行设定。
（4）若发生了厚度二次设定，必须进行窜辊二次设定。
（5）完成以上设定后，这些设定中的主要参数将在板形计算机的CRT显示，以供操作员判断，同时激活基础自动化级PLC实现平直度闭环控制。PLC通过对支撑辊、工作辊的机械、电气、检测等各系统，实现辊缝调节。以上设定参数由自适应及数据统计子程序完成，它包括平直度自适应、磨损计算、凸度的自适应及数据统计和记录等。自适应及数据记录子程序进行凸度平直度自适应，轧完本块钢后，计算磨损，进行凸度自适应，等其完成后，将本块钢的所有数据记录下来，并进行统计分析，以便操作人员或管理人员分析查看。仿真模型亦可利用这些数据进行仿真。
3 板形缺陷产生的主要因素
3.1 平直度缺陷
平直度缺陷就是带钢中心点的纤维伸长与其它点的纤维伸长有差异，主要有两类平直度缺陷：中浪和边浪。如果将带钢沿纵向微分成无数份，就可以将带钢看成是无数根纤维合成的，带钢的“浪”形缺陷就可以视为纤维长度不一致产生变形，起“浪”的部分纤维长一些，我们比较带钢的纤维长度差别就可已得到带钢平直度数据。其造成的原因是由于入口带钢的板形与工作辊的负荷辊形的不一致而造成平直度缺陷。在轧制过程中，如果带钢某一点受力大，则该点的纤维伸长比其它点长，产生平直度缺陷。为减少平直度缺陷，需施加一个反作用力，这就是弯辊力在板形控制中的作用。
3.2 热轧板凸度
带钢的凸度取决于工作辊的负荷辊型及带钢的二次变形。为了准确预报带钢的凸度，数学模型根据轧辊实际磨损、热膨胀以及轧制力等计算每一块钢轧制时的工作辊负荷辊型。
轧制过程中带钢的凸度取决于负载下的轧辊的凸度、金属的流动和带钢原始板形的凸度，轧机的辊缝形状形成了带钢的出口板形。
轧辊的空载凸度=轧辊原始辊型+轧辊热态凸度+轧辊磨损凸度
轧辊的负载凸度=轧辊空载凸度+轧辊挠度+轧辊弹性变形
以上因素决定了轧机的辊缝形状，构成了数学模型的主要参数和控制因素。我们通过指定原始辊型制度，控制弯辊和串辊来改善带钢的凸度和平直度，使带钢边部和中部的延伸保持相同从而获得好的板形。
4 工作辊弯辊控制优化
工作輥弯辊系统配合工作辊窜辊系统将改善带钢的凸度和平直度。弯辊设定模型是整套模型中最复杂的一个，仅弯辊设定子程序就包含有19个。其工作步骤如下：
（1）弯辊设定前要求操作工输入弯辊力设定的最大值，根据设备能力及设备状况值，设定平直度及凸度平直度及操作工艺的目标值，选择优先等级。
（2）根据现场信息，确定能够进行弯辊设定的机架，并对这些轧机重新进行编号。把轧机特征参数如当前窜辊位置、轧制力、带钢宽度等调入内存，以备其它子程序调用。
（3）根据目标凸度或平直度值，工作辊特征及最大最小弯辊力，如在平直度优先的条件下，计算出最大最小凸度值。由最大最小凸度值可计算出最大最小平直度值，将计算值与目标平直度值比较，若达到目标，则弯辊设定将限定在此范围内。若计算的平直度超出目标范围，则改变最大最小凸度计算范围，进行反复计算直到达到目标平直度或弯辊设定达到极限，如不能达到平直度目标，则此次设定不成功，但仍然有弯辊设定值输出。此设定值对于改善平直度有帮助，但不能达到目标平直度。
（4）在计算的弯辊力范围可以达到目标平直度要求后，再考虑对凸度改善计算原理，与前面类似。如果计算出的新的弯辊力达到了目标平直度，进行平直度优化考虑，以减少机架间的平直度缺陷，至此整个弯辊力设定完成。若选择凸度优先，计算原理和方法与上面相似。
5 结束语
热轧带钢的质量集中反映在带钢板形及带卷的塔形上。主要表现为带钢的边部浪形，这一现象在轧制2.5mm以下的薄板时尤为明显。我厂轧机具有工作辊弯辊和工作辊窜辊系统，可以建立相应控制模型与方式，有效地控制了带钢的凸度，从而减小了带钢的厚度公差，改进了带钢的平直度和卷形。
参考文献
[1] 赵刚，杨永立.《轧制过程的计算与控制系统》冶金工业出版社，2002.
[2] 孙一康.《带钢热连轧的模型与控制》，冶金工业出版社，2002.5.