閆學(xué)良，劉延斌

（南山集團(tuán)輕合金冷軋廠，山東龍口 265706）

1 板形控制手段介紹

帶材板形主要決定于輥縫，因此，通過(guò)調(diào)整輥縫可以糾正任何形式的板形偏差從而獲得需要的板形。利用有關(guān)輥縫執(zhí)行機(jī)構(gòu)影響板材平整度的知識(shí)來(lái)減少板形誤差。

在6 輥軋機(jī)中，是通過(guò)機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)影響帶材的平整度。在機(jī)械作用之后余下的平整度誤差可通過(guò)熱力學(xué)執(zhí)行機(jī)構(gòu)消除。

機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為：（1）工作輥彎輥：處理對(duì)稱的板形誤差，沒(méi)有彎輥，帶材中心將更長(zhǎng)，有彎輥，帶材各部分壓下率均勻，能夠糾正對(duì)稱邊浪；（2）中間輥彎輥：處理對(duì)稱的板形誤差沒(méi)有彎輥，帶材中心將更長(zhǎng)，中間輥彎輥能校正帶材的中間浪，另外同工作輥彎輥一起校正四分之一浪；（3）中間輥CVC 竄動(dòng)，應(yīng)用于6 輥軋機(jī)的中間輥，通常用作支撐工作輥彎輥，當(dāng)支持的彎輥執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置超出設(shè)定極限時(shí)，將會(huì)給支持環(huán)路（CVC 竄動(dòng)）一個(gè)控制誤差，為CVC 竄動(dòng)系統(tǒng)生成一個(gè)模擬輸出信號(hào)，支持動(dòng)作的速度取決于軋制速度；（4）傾輥：主要處理不對(duì)稱的板形誤差，沒(méi)有傾輥，一側(cè)邊緣將更長(zhǎng)，根據(jù)這項(xiàng)功能，傾輥能夠校正帶材不對(duì)稱的邊浪和上彎拱形。

熱力學(xué)板形控制是通過(guò)向輥上噴淋冷卻液來(lái)改變工作輥不同位置（點(diǎn)）的外形，使工作輥輥身發(fā)生熱膨脹或收縮的板形控制。為了獲取平整度熱力學(xué)控制的有效性，一定要保證冷卻液和工作輥有一定的溫度差。熱力學(xué)手段有：（1）基本冷卻：其主要用于輥縫的冷卻潤(rùn)滑；（2）局部分區(qū)冷卻：根據(jù)板形系統(tǒng)的需要來(lái)控制開(kāi)啟冷卻噴嘴的個(gè)數(shù)，來(lái)糾正局部板形缺陷；（3）熱邊部噴射：熱油噴射位置可根據(jù)帶材的寬度自動(dòng)調(diào)整，主要用于解決因軋輥邊部溫降而導(dǎo)致帶材邊部板形缺陷的問(wèn)題。

2 板形控制過(guò)程

首先輸入來(lái)料參數(shù)如寬度、厚度、合金、狀態(tài)等，軋機(jī)自動(dòng)計(jì)算出加工道次，并確定每道次CVC 輥的竄動(dòng)位置、工作輥、中間輥彎輥力、軋制力、軋制油等效噴射寬度和投入噴射百分比等數(shù)據(jù)；其次進(jìn)入軋制階段，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)板形輥系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲得帶材的平整度，經(jīng)分析處理成平整度曲線，再經(jīng)數(shù)學(xué)模型分類為一次、二次、四次方程缺陷，分別傳送到相應(yīng)板形控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，傾輥、工作輥和中間輥彎輥力、CVC 竄動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，通過(guò)改變輥縫輪廓凸度，使各自的實(shí)時(shí)值能夠穩(wěn)定在系統(tǒng)設(shè)定值范圍內(nèi)，解決了一次、二次、四次缺陷，剩余小的、復(fù)雜的、非對(duì)稱的缺陷由軋制油噴射系統(tǒng)解決，這樣總體上既提高軋機(jī)板形的控制能力又避免了因使用大彎輥力而帶來(lái)的負(fù)面影響[1]。

3 板形液壓三種控制手段的特性[2]

對(duì)于工作輥彎輥，R2（二次凸度）與R4（四次凸度）均為正值，隨W（帶材寬度）增大，二者均呈加速增大的趨勢(shì)，如圖1（注：由于R4值較小，在圖1～圖3 中將其放大10 倍，以便于比較）。

圖1 工作輥彎輥控制特性

對(duì)于中間輥彎輥，隨W 增大，R2保持正值且呈減速增大的趨勢(shì)，R4在W 較小時(shí)為正值，隨著W 的增大轉(zhuǎn)為負(fù)值。因此存在一個(gè)臨界W 值，在此點(diǎn)上中間輥彎輥力的變化只會(huì)帶來(lái)R2的變化，而不影響有載輥縫的R4，如圖2。

對(duì)于CVC 竄輥，R2均為正值，R4均為負(fù)值，隨W 增大，R2呈勻速增大的趨勢(shì)，R4的絕對(duì)值呈加速增大的趨勢(shì)，如圖3；因此三種控制手段具有一個(gè)共同的特性，即隨W 增大R4的變化在總的控制效果中所占比重加大。

4 寬、窄料的控制手段

圖2 中問(wèn)輥彎輥控制特性

圖3 CVC竄輥控制特性

在帶材軋制過(guò)程中，往往為了控制好板形，工作輥彎輥、中間輥彎輥、中間輥CVC竄動(dòng)都會(huì)盡力去校正板形，結(jié)果相互影響，反而達(dá)不到應(yīng)有的效果；又因?yàn)殡S帶材寬度增大四次凸度變化在總的控制效果中所占比重加大，所以確定寬度的一個(gè)臨界值，給不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)以不同的優(yōu)先級(jí)，針對(duì)寬、窄料制定不同的控制手段[3]。下面定義帶材寬度小于某一臨界值為窄料，反之為寬料，例如南山1 號(hào)CVC 六輥冷軋機(jī)，生產(chǎn)的帶材寬度范圍為950～2 100 mm，小于1 660 mm 為窄料，大于1 660 mm為寬料。

（1）窄料方案

將工作輥彎輥只用來(lái)實(shí)現(xiàn)糾正板形二次拋物線缺陷，中間輥彎輥和CVC 竄動(dòng)協(xié)助工作輥彎輥；如果工作輥彎輥值超過(guò)某設(shè)定范圍，工作輥彎輥將發(fā)出控制輸出信號(hào)告訴中間輥彎輥和CVC竄動(dòng)開(kāi)始以某一特定速度動(dòng)作，來(lái)調(diào)整板形。中間輥彎輥和CVC竄動(dòng)的動(dòng)作與否由工作輥彎輥值來(lái)直接控制。

窄料控制如圖4 所示，若工作輥彎輥糾正二次缺陷的值超過(guò)40%，中間輥彎輥和CVC 竄動(dòng)將開(kāi)始動(dòng)作，增大凸度，直到板形系統(tǒng)檢測(cè)到足夠大的凸度，工作輥彎輥值才開(kāi)始下降，當(dāng)下降到低于38%時(shí)，中間輥彎輥和CVC 竄動(dòng)停止動(dòng)作。定義WB：工作輥彎輥；IB：中間輥彎輥；SS：CVC竄動(dòng)。

圖4 窄料控制

（2）寬料方案

工作輥彎輥來(lái)實(shí)現(xiàn)糾正板形四次曲線缺陷即中浪和雙側(cè)邊浪[4]，中間輥彎輥和CVC 竄動(dòng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)糾正板形二次拋物線缺陷即四分浪和邊中浪，如果中間輥彎輥值超過(guò)某設(shè)定范圍，中間輥彎輥將發(fā)出控制信號(hào)告訴CVC竄動(dòng)開(kāi)始以某一特定速度動(dòng)作，來(lái)調(diào)整板形。CVC 竄動(dòng)的動(dòng)作與否由中間輥彎輥值來(lái)直接控制。

寬料控制如圖5 所示，若中間輥彎輥糾正二次缺陷的值超過(guò)60%，CVC 竄動(dòng)將開(kāi)始動(dòng)作，增大凸度，直到板形系統(tǒng)檢測(cè)到足夠大的凸度，中間輥彎輥值才開(kāi)始下降，當(dāng)下降到低于58%時(shí)，CVC竄動(dòng)停止動(dòng)作。

5 結(jié)束語(yǔ)

軋鋁設(shè)備運(yùn)行中的板形控制是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，冷軋鋁帶材板形除了受各工序的影響外，還與帶材的寬度有一定的關(guān)系。在現(xiàn)有的CVC 6 輥冷軋機(jī)運(yùn)行中，以液壓AGC、彎輥、熱力學(xué)裝置[5]等工藝方法改善板形控制是必要的，其中液壓AGC三種控制手段通過(guò)寬、窄料控制策略的設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)鋁帶材軋制過(guò)程確實(shí)很好的起到了改善板形的作用。

圖5 寬料控制

［1］郭京林.CVC 技術(shù)在現(xiàn)代冷軋機(jī)中的控制策略和手段［J］.輕合金加工技術(shù)，2003，31（12）：12-15.

［2］張?jiān)迄i，吳慶海，王長(zhǎng)松.六輥CVC 冷軋機(jī)板形控制性能研究［J］.冶金設(shè)備，1998（12）：8-10.

［3］張清東，陳先霖.CVC 四輥冷軋機(jī)板形控制策略［J］.北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，1996（8）：347-350.

［4］黃綸偉，程先霖，張清東.板帶冷軋機(jī)板形控制技術(shù)調(diào)控功效的比較研究［J］.冶金設(shè)備，2002（2）：4-7.

［5］孫向明，張清東，白劍，等.6 輥CVC 冷軋機(jī)支撐輥磨損和熱凸度對(duì)板形控制性能的影響［A］.中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集［C］，2005：526-529.