輥縫控制缺陷分析

常見的輥縫缺陷有邊部波浪、中間波浪、單邊波浪、二肋波浪和復(fù)合波浪等多種形式，主要是由于軋制過程中帶材各部分延伸不均，產(chǎn)生了內(nèi)部的應(yīng)力所引起的。

為了得到高質(zhì)量的軋制帶材，必須隨時調(diào)整軋輥的輥縫去適合來料的板凸度，并補償各種因素對輥縫的影響。對于不同寬度、厚度、合金的帶材只有一種最佳的凸度，軋輥才能產(chǎn)生理想的目標(biāo)輥縫。因此，輥縫控制的實質(zhì)就是對承載輥縫的控制，與厚度控制只需控制輥縫中點處的開口精度不同，輥縫控制必須對軋件寬度跨距內(nèi)的全輥縫形狀進(jìn)行控制。

輥縫的表示方法有相對長度差表示法、波形表示法、張力差表示法和厚度相對變化量表示法等多種方式。其中前兩種方法在生產(chǎn)控制過程中較為常用。

輥縫直觀來說是指板帶材的翹曲度，其實質(zhì)是板帶材內(nèi)部殘余應(yīng)力的分布。只要板帶材內(nèi)部存在殘余應(yīng)力，即為輥縫不良。如殘余應(yīng)力不足以引起板帶翹曲，稱為“潛在”的輥縫不良；如殘余應(yīng)力引起板帶失穩(wěn)，產(chǎn)生翹曲，則稱為“表觀”的輥縫不良。

影響輥縫的主要因素有以下幾個方面∶

（1）軋制力的變化；

（2）來料板凸度的變化；

（3）原始軋輥的凸度；

（4）板寬度；

（5）張力；

（6）軋輥接觸狀態(tài)；

（7）軋輥熱凸度的變化。

改善和提高輥縫控制水平，需要從兩個方面入手，一是從設(shè)備配置方面，如采用先進(jìn)的輥縫控制手段，增加軋機剛度等；二是從工藝配置方面，包括軋輥原始凸度的給定、變形量與道次分配等。

常規(guī)的輥縫控制手段主要有彎輥控制技術(shù)、傾輥控制技術(shù)和分段冷卻控制技術(shù)等。近年來，一些特殊的控制技術(shù)，如抽輥技術(shù)（HC軋機和UC系列軋機）、漲輥技術(shù)（VC軋機和IC軋機）、軋制力分布控制技術(shù)（DSR動態(tài)輥縫輥）和軋輥邊部熱噴淋技術(shù)等先進(jìn)的輥縫控制技術(shù)，得到日益廣泛的應(yīng)用。在此，分別就其中幾種典型技術(shù)作以簡單介紹。

抽輥技術(shù)

抽輥技術(shù)，又稱HC軋機軋輥橫移輥縫控制系統(tǒng)。HC軋機是20世紀(jì)70年代日本日立公司和新日鐵鋼鐵公司聯(lián)合研制的新式6輥軋機。HC（HighCrown）即高性能軋輥凸度。該軋機是在普通4輥軋機的基礎(chǔ)上，在支撐輥和工作輥之間安裝一對可軸向移動的中間輥，中間輥的軸向移動方向相反。

通過對普通4輥軋機軋輥撓曲的分析，工作輥與支撐輥之間超出軋件寬度區(qū)域的有害接觸區(qū)，導(dǎo)致了軋輥的過度撓曲。這種撓曲不僅取決于軋制力的大小，而且取決于軋件寬度。另一方面，在工作輥上施加彎輥力時，軋輥的撓曲會在超出軋件寬度部分受到支撐輥的約束。HC軋機是通過中間輥的橫移，消除了支撐輥與工作輥之間的有害接觸區(qū)，提高了軋制的輥縫控制能力，可適用于任何寬度帶材的軋制。HC軋機目前已發(fā)展出多種形式，如中間輥傳動的HCM6輥軋機；中間輥和工作輥均能竄動的HCMW6輥軋機；中間輥帶輥型曲線的HC--CVC軋機；及HCW、UCM、UVMW、MB、UC2~UC4等多種改進(jìn)型軋機。

優(yōu)點：輥縫控制能力強，不需要太大的彎輥力即可較好的調(diào)整輥縫；可消除支撐輥與工作輥邊部的有害接觸部分，減輕邊部減簿和裂變傾向；由于工作輥徑較?。ū绕胀?輥軋機小30%左右），可加大壓下量，實現(xiàn)大壓下量軋制，并減少能耗；*采用標(biāo)準(zhǔn)無凸度輥，就能滿足各種寬度帶材的軋制，減少了軋輥的備件。

從20世紀(jì)70年代以來，世界各國已建HC軋機200多架，直到至今仍是一種較流行的機種。

CVC輥輥縫控制

CVC輥輥縫控制技術(shù)是德國西馬克-德馬格公司于1980年開發(fā)的。CVC（CoutinuouslyVariableCrown）的原意是連續(xù)可變凸度。經(jīng)過20多年的發(fā)展與完善，CVC軋機已發(fā)展出很多種機型，廣泛應(yīng)用于冷軋板帶生產(chǎn)中。先進(jìn)的控制策略和控制手段相結(jié)合，使CVC技術(shù)成為目前世界上最先進(jìn)的軋制技術(shù)之一。它的控制原理很簡單，就是將上、下軋輥輥身磨削成相同的S形CVC曲線，上、下輥的位置倒置180度，當(dāng)曲線的初始相位為零時，形成等距的S形平行輥縫，通過軋輥竄動機構(gòu)，使上、下CVC軋輥相對同步竄動，就可在輥縫處產(chǎn)生連續(xù)變化的正、負(fù)凸度輪廓，從而適應(yīng)工藝對軋輥在不同條件下，能迅速、連續(xù)、任意改變輥縫凸度的要求。

UPC軋機是德國MDS研制的萬能輥縫控制軋機，是繼HC、CVC技術(shù)之后又一種可改善輥縫的軋輥橫移式軋機。其原理是將普通4輥軋機的工作輥磨成雪茄型，大、小頭相反布置，構(gòu)成一個不同凸度的輥縫。

UPC軋機投產(chǎn)的數(shù)量不及HC軋機和CVC軋機，最早使用UPC技術(shù)的是德國克虜伯1250軋機和芬蘭2000軋機。

漲輥技術(shù)

漲輥技術(shù)，又稱VC輥縫可變凸度支撐輥輥縫控制技術(shù)。VC（VariableCrown）原意為在線可變凸度支撐輥，是由日本住友金屬公司于1977年開發(fā)成功的，軋機的軋輥為輥套型軋輥，主要由芯軸、輥套、密封油腔、油路、旋轉(zhuǎn)連接器和高壓泵站等部分組成。

VC輥控制輥縫的原理較簡單，輥套和芯軸之間設(shè)有密封油腔，通過改變油腔內(nèi)的壓力，即使支撐輥改變輥形（軋輥凸度）油腔壓力與直徑脹大在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，且可做無級調(diào)節(jié)，因此，可以參與到閉環(huán)輥縫控制系統(tǒng)中。

優(yōu)點：

減少支撐輥的換輥次數(shù)，避免貯存多個不同輥型的軋輥；*可補償軋輥磨損及熱輥形；在帶材軋制加、減速階段，可有效補償因軋制速度的變化引起的軋制力波動和軋輥凸度變化；在線改造方便，僅需用VC輥代替原有支撐輥即可。

局限性：

VC輥制造較困難；高壓旋轉(zhuǎn)接頭及油腔密封維護(hù)困難；調(diào)整軋輥凸度的幅度較小。

軋制力分布控制技術(shù)

軋制力分布控制技術(shù)，又稱DSR動態(tài)輥縫輥高精度輥縫控制。DSR動態(tài)輥縫輥高精度輥縫控制（即軋制力分布控制）技術(shù)，是由法國VAIClecim公司于20世紀(jì)90年代推出的，主要由靜止輥芯、旋轉(zhuǎn)輥套、7個柱塞式液壓缸、推力墊及電液伺服閥等部分組成。

DSR動態(tài)輥縫輥多用于四輥軋機的支撐輥，可成對使用，也可單獨使用。其工作原理∶根據(jù)輥縫儀測量計算出的實際曲線與目標(biāo)輥縫曲線比較，得到一組偏差，通過7個單獨調(diào)控的液壓壓下缸，沿整個帶寬經(jīng)旋轉(zhuǎn)輥套給板帶分布相應(yīng)的軋制力，來進(jìn)行高精度的輥縫（平直度）控制。

DSR動態(tài)輥縫輥高精度輥縫控制具有突出的優(yōu)點，是高精度輥縫控制執(zhí)行器的一次歷史性飛躍。主要表現(xiàn)在∶能消除對稱性和非對稱性的輥縫缺陷；輥縫控制不影響厚度控制；能動態(tài)高精度控制輥縫。充分發(fā)揮DSR方式高精度輥縫控制能力的關(guān)鍵，在于輥縫儀系統(tǒng)的測量精度、計算精度以及偏差轉(zhuǎn)換為伺服閥調(diào)控信號的精度。一般輥縫儀應(yīng)達(dá)到1I單位的測量精度。

DSR雖有突出的優(yōu)點，但其結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，檢修和維護(hù)難度大，且價格昂貴，因此目前尚未大范圍普及。

在保證鑄軋輥縫檢測值準(zhǔn)確的前提下，如何對鑄軋機輥縫進(jìn)行控制是雙輥薄帶鑄軋工藝中的一個重要課題，針對輥縫控制過程中存在時變、非線性的特點，為適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)的控制要求，提出用粗糙集—模糊PID控制的控制算法，并用粗糙集知識對模糊規(guī)則進(jìn)行約簡，以獲得較少模糊規(guī)則，最終形成優(yōu)良的控制系統(tǒng)。首先介紹了鎂合金雙輥薄帶鑄軋過程的工藝流程以及對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了敘述，接著對鑄軋恒輥縫控制系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，建立了比較準(zhǔn)確的對應(yīng)本系統(tǒng)的液壓AGC系統(tǒng)比較準(zhǔn)確的控制模型。

恒輥縫控制雙輥鑄軋恒輥縫控制系統(tǒng)的構(gòu)成

雙輥鑄軋恒輥縫控制系統(tǒng)主要由液壓壓下裝置構(gòu)成。液壓壓下裝置是由位移傳感器、控制器、電液伺服閥和液壓油缸等元件組成。系統(tǒng)控制液壓缸左右移動的位移是通過電液伺服閥調(diào)節(jié)液壓缸的壓力和流量實現(xiàn)的，進(jìn)而調(diào)節(jié)了輥縫之間的距離。液壓AGC系統(tǒng)是通過壓力傳感器、位移傳感器和測厚儀檢測得到相應(yīng)連續(xù)的參數(shù)值，不停地調(diào)整壓下的鑄軋壓力和液壓缸位移，從而控制鑄軋機輥縫，進(jìn)而控制鑄板的厚度?？刂蒲b置和執(zhí)行機構(gòu)組成了一個完整的液壓伺服厚度自動控制系統(tǒng)。控制裝置主要由計算機、檢測元件組成。執(zhí)行機構(gòu)主要由活動輥一側(cè)的液壓缸組成（本實驗鑄軋輥由一個活動輥和一個固定輥組成）。檢測元件有測厚儀以及活動輥一側(cè)的位移傳感器和壓力傳感器。

液壓AGC輥縫控制系統(tǒng)是一種典型的位置伺服閉環(huán)控制系統(tǒng)，表示了雙輥薄帶鑄軋實驗是以輥縫之間的距離作為厚度預(yù)控，將輥縫動作的位置和鑄軋壓力作為反饋信號來控制系統(tǒng)。

恒輥縫控制雙輥鑄軋恒輥縫控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

在雙輥鑄軋恒輥縫控制系統(tǒng)中，根據(jù)液壓AGC系統(tǒng)機理建模的方法建立了各個環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而根據(jù)這些建立起來的數(shù)學(xué)模型調(diào)整鑄軋機輥縫并保持輥縫的控制精度，這樣就可以保證了鑄板出口厚度，同時也保持了軋制過程的穩(wěn)定。對液壓壓下系統(tǒng)進(jìn)行了論證分析，并建立了系統(tǒng)各個組成部分的動態(tài)方程。

恒輥縫控制雙輥鑄軋恒輥縫系統(tǒng)的控制算法

雙輥鑄軋恒輥縫控制系統(tǒng)由液壓AGC系統(tǒng)構(gòu)成，是典型的機—電—液耦合系統(tǒng)，此系統(tǒng)的特性決定了控制方式的選擇。在實際工程項目中往往采用傳統(tǒng)PID控制。若液壓AGC系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是不穩(wěn)定的，那么傳統(tǒng)PID控制器的參數(shù)就會隨著變化，系統(tǒng)就會不能正常穩(wěn)定工作。液壓AGC系統(tǒng)本身會受到很多因素的影響。當(dāng)受到固有頻率、剛度以及負(fù)載干擾力等因素影響時，此時系統(tǒng)會呈現(xiàn)出非線性。因此對一些時變性和非線性系統(tǒng)來說，傳統(tǒng)PID控制系統(tǒng)往往不能達(dá)到預(yù)期的控制效果。

恒輥縫控制雙輥鑄軋恒輥縫控制系統(tǒng)仿真

計算機仿真建立系統(tǒng)模型是源于計算機科學(xué)與技術(shù)的成果，加入人機界面構(gòu)成完整的仿真系統(tǒng)。仿真的本質(zhì)是通過數(shù)學(xué)模型或者物理模型來模擬真實的系統(tǒng)，以及驗證控制算法的可行性。仿真需要保證與真實系統(tǒng)的相似性，在建立的系統(tǒng)仿真模型的基礎(chǔ)上，通過計算機對系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究。

簡單介紹了冷扎平整的目的和意義。分析了應(yīng)用于冷軋廠平整機組的輥縫控制系統(tǒng).介紹了基本控制功能、基準(zhǔn)值選擇、基準(zhǔn)值斜坡及輥縫標(biāo)定。

恒輥縫控制軋輥輥縫控制說明

軋輥輥縫控制(RGC)是ABB程序控制的一個軟件包。它通過安裝在機架液壓壓上缸的位置傳感器值和壓力傳感器值控制伺服閥輸出調(diào)節(jié)上、下輥系位置/壓力(輥縫)控制，以實現(xiàn)恒延伸率控制。

RGC軟件包括一個快速反饋控制，運行周期為2ms，包括:

從壓力傳感器的模擬量輸入

從增量位里傳感器的脈沖數(shù)輸入

到伺服系統(tǒng)/比例閥的模擬量輸出

到數(shù)據(jù)記錄的實際位置、軋制力和輥縫偏差值模擬量輸出

第二部分是帶有各個控制模式使用條件邏輯的基本控制功能，還有基準(zhǔn)值的選擇。

第三部分包括一個標(biāo)定位置計數(shù)器的順序步驟，以在換輥等操作之后通過標(biāo)定獲得一個確定位置的平行輥縫。

恒輥縫控制輥縫控制RGC

液壓輥縫控制可進(jìn)行位!控制或軋制力控制，但輥縫打開時只能進(jìn)行位里控制，當(dāng)輥縫閉合時才能使用軋制力控制。

不論在任何時候，位置控制和軋制力控制這兩種控制方式都應(yīng)能平穩(wěn)地進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所以，要求在任何時間內(nèi)，未使用的控制回路應(yīng)與使用的控制回路的輸出信號進(jìn)行修正，并且進(jìn)行實際值與參考值的比較。

一個同步/調(diào)整傾斜的控制系統(tǒng)用于位置控制和軋制力控制，確保兩側(cè)HGC液壓缸平行動作，這就可使上輥系水平的處于軋機中心線并且在過載情況下可打開輥系。

每一個液壓缸的實際位置值都是用增量式位置傳感器來測量的。傳感器發(fā)出的位置上升/下降脈沖由預(yù)設(shè)的硬件計數(shù)器讀取。

實際位置值是傳動側(cè)和操作側(cè)位置計數(shù)器讀數(shù)的平均值。實際輥縫傾斜值是由傳動側(cè)位置值減去操作側(cè)位里值得到的。

基本控制功能中標(biāo)定邏輯發(fā)出的脈沖將會用實際位置偏差值重置位置計數(shù)器。兩個位置計數(shù)器同時被重里，傾斜值將被置為零。

在每一個液壓缸上都安裝有壓力計測量實際軋制力。把傳動側(cè)和操作側(cè)的單側(cè)軋制力加起來得到總的軋制力。