板带材纵向厚度精度控制

基于板带材轧机的金属板带厚度控制技术金属板带是现代工业中广泛应用的重要材料之一，其厚度的控制对于产品质量和生产效率至关重要。

而基于板带材轧机的金属板带厚度控制技术正是一种高效、精确的方法。

本文将对这种技术进行详细的介绍与分析。

1. 简介基于板带材轧机的金属板带厚度控制技术是通过对金属板带的轧制过程进行精确控制，实现对金属板带厚度的精确调节。

通过对轧制机械的参数、控制方法和工艺流程的优化与协调，达到预期的板带厚度。

这种技术在钢铁、有色金属、电子、汽车等行业得到广泛应用。

2. 控制方法基于板带材轧机的金属板带厚度控制技术主要采用两种控制方法，分别是自适应控制和模型预测控制。

自适应控制方法是根据实际的轧制条件和板带的参数，自动调节轧制机械的工作状态，以实现对板带厚度的控制。

模型预测控制方法则是通过建立数学模型，预测板带的变形和厚度变化，并根据预测结果进行相应的调整。

3. 关键技术在基于板带材轧机的金属板带厚度控制技术中，存在着一些关键技术。

首先是传感器技术，通过在轧机中安装合适的传感器，可以实时监测板带的厚度变化，并将其反馈给控制系统。

其次是控制系统技术，通过采用先进的控制算法和优化方法，实现对轧制工艺的精确控制。

另外，轧制机械的设计和制造技术也十分重要，包括辊系设计、润滑技术和机械结构的优化等。

4. 优势与挑战基于板带材轧机的金属板带厚度控制技术具有许多优势。

首先，它可以实现高精度的厚度控制，将产品的厚度偏差降到最低。

其次，它可以提高生产效率，减少废品率，节约成本。

此外，这种技术还可以适应不同材料的轧制要求，具有良好的适应性。

然而，基于板带材轧机的金属板带厚度控制技术也面临一些挑战。

首先，由于金属板带的特性以及轧制过程中存在的复杂变形机制，厚度控制的精确度较高，控制难度较大。

其次，传感器的精度和稳定性也对控制效果产生重要影响。

另外，金属板带的性能和质量变化会影响厚度控制的稳定性。

5. 应用案例基于板带材轧机的金属板带厚度控制技术已经在许多行业得到应用。

板带材纵向厚度精度控制1.变形抗力及其影响因素1.1变形抗力是指材料在一定温度、速度和变形程度条件下，保持原有状态而抵抗塑性变形的能力。

变形抗力的大小与材料、变形程度、变形温度、变形速度、应力状态有关，而实际变形抗力还与接触界面条件有关。

1.2化学成分的影响化学成分对变形抗力的影响非常复杂。

一般情况下，对于各种纯金属，因原子间相互作用不同，变形抗力也不同。

同一种金属，纯度越高，变形抗力越小。

组织状态不同，抗力值也有差异，如退火态与加工态，抗力明显不同。

合金元素对变形抗力的影响，主要取决与合金元素的原子与基体原子间相互作用特性、原子体积的大小以及合金原子在基体中的分布情况。

合金元素引起基体点阵畸变程度越大，变形抗力也越大。

1.3组织结构的影响结构变化。

金属与合金的性质取决与结构，即取决与原子间的结合方式和原子在空间排布情况。

当原子的排列方式发生变化时，即发生了相变，则抗力也会发生一定的变化。

单组织和多组织。

当合金为单相组织时，单相固溶体中合金元素的含量愈高，变形抗力则愈高，这是晶格畸变的结果。

当合金为多相组织时，第二相的性质、大小、形状、数量与分布状况对变形抗力都有影响。

一般而言，硬而脆的第二相在基体相晶粒内呈颗粒状弥散分布，合金的抗力就高。

晶粒大小。

金属和合金的晶粒越细，同一体积内的晶界越多，金属和合金的变形抗力就越高。

1.4变形温度的影响由于温度升高，金属原子间的结合力降低了，金属滑移的临界切应力降低，几乎所有金属与合金的变形抗力都随温度升高而降低。

但对于那些随着温度变化产生物理化学变化和相变的金属与合金，则存在例外。

1.5变形速度的影响变形速度的提高，单位时间内的发热率增加，有利于软化的产生，使变形抗力降低。

另一方面，提高变形速度缩短了变形时间，塑性变形时位错运动的发生与发展不足，使变形抗力增加。

一般情况下，冷变形时，变形速度的提高，使抗力有所增加，而在热变形时，变形速度的提高，会引起抗力明显增大。

板带材高精度轧制和板形控制板带轧制产生两个过程：轧件塑性变形过程和轧机弹性变形（弹跳）过程。

轧机弹跳方程h=s o’+p/k h- ----轧出带材厚;s o’：理论空载辊缝;p：轧制力;k：轧机刚度直线A线，又称轧机弹性变形线，斜率k为轧机的刚度零位调整后的弹跳方程厚控方程h =s。

+(p-p。

)/ks。

----考虑预压变形的相当空载辊缝轧件塑性变形过程：当来料厚度一定，由一定h值对应一定p值可得近似直线B线，又称轧件塑性变形线（斜率M为轧件塑性刚度系数）。

与A线相交纵坐标为轧制力p，横坐标为板带实际厚度hC线：该线为等厚轧制线厚度控制实质：不管轧制条件如何变化，总要使A，B两线交于C线，即可得到恒定厚度（高精度）的板带材。

板带厚度变化的原因和特点（影响出口厚度的因素）S。

----由轧辊的偏心运转、磨损与热膨胀及轧辊轴承油膜厚度的变化所决定。

它们都是在压下螺丝定位时使实际辊缝发生变化的K ----在既定轧机轧制一定宽度的产品时，认为不变P -----主要因素：故可影响到轧制力的因素必会影响到板带的厚度精度（使B线发生偏移）（1）轧件温度、成分和组织性能的不均对温度的影响具有重发性，温差会多次出现。

故只在热轧精轧道次对厚度控制才有意义（2）坯料原始厚度的不均可改变B线的位置和斜率，使压下量变化，引起压力和弹跳的变化。

必须选择高精度的原料（3）张力的变化通过影响应力状态及变形抗力而起作用；还引起宽度的改变。

故热连轧采用不大的恒张力，冷连轧采用大张力。

调节张力为厚控的重要手段（4）轧制速度的变化影响摩擦系数（冷轧影响大）和变形抗力（热轧影响大），乃至影响轴承油膜厚度来改变轧制压力。

对冷轧影响大。

板带厚度控制方法1）调压下改变A（2）调张力改变B 3）调轧制速度最主要、最基本、最常用的还是调压下的方法。

调压下适用于下图16-2 a b两情况调压下（改变原始辊缝，即改变A线）：用于消除轧制力p引起的厚度差（即B线偏移）调张力利用前后张力来改变轧件塑性变形线B的斜率以控制厚度。

热轧板带厚度自动控制原理和方法摘要：厚度自动控制系统是热连轧精轧机组自动控制中的一个极为重要的组成部分，是实现热轧高精度轧制的重要手段。

本文阐述了厚度控制技术的意义，分析了板带钢厚度波动的原因，概述了带钢厚度控制原理，总结出精轧机组中厚度自动控制策略。

关键词：热连轧；液压AGC；厚度自动控制0 引言板带材在工业和日常生活中的应用是十分重要的，对于板带钢来说，在所有尺寸精度指标中，厚度精度指标是最基本、最重要的指标，它关系着钢铁企业的经济效益。

随着科学技术的快速发展，用户对板带钢厚度精度的要求越来越高，厚度自动控制是实现厚度精度、提高带钢质量的重要方法之一，可获得板带钢纵向厚度的均匀性，它主要取决于精轧机组。

1 板带钢厚度波动的原因根据弹性方程：，式中：h——轧出厚度，mm；——辊缝，mm；——轧制力，N；——轧机的总刚度，N/mm，可见轧机轧出的带钢厚度取决于轧机辊缝开口大小和轧机弹跳量，因此凡是会改变轧机空载辊缝和轧制力大小的因素都会影响到轧出的带钢厚度。

1.1影响轧机空载辊缝的主要因素轧机空载辊缝的变化主要受轧机机械设备和液压装置方面干扰因素的影响，包括轧辊在轧制过程中的热膨胀、磨损、轧辊制造工艺带来的偏心以及轧辊油膜轴承厚度的变化。

轧辊自身的椭圆度和偏心会造成带钢厚度的周期性波动，轧辊磨损和热膨胀分别使得轧机实际空载辊缝增大和减小。

这些都是在压下螺钉位置不变的情况下使实际辊缝发生变化，造成板带钢厚度波动。

1.2影响轧制力的主要因素轧制力变化主要受轧件方面及轧制工艺方面原因影响。

轧件方面原因主要是由于上游机架未能消除的厚度偏差导致的来料厚度波动、加热温度不均匀和轧制过程中温降不一致导致的轧件温度的波动。

轧制工艺条件因素主要为轧制前后张力的变化、轧制速度的变化、摩擦因素的波动。

连轧机组穿带过程的头部张力建立过程和上游机架抛钢后尾部失张对带钢头部厚度有明显影响，轧制过程中张力变化也会影响带钢其他部位厚度，在热轧过程中，为了防止堆钢和减少带钢窜辊，通常采用恒定小张力轧制。

第37卷　第1期2002年1月钢 铁IRO N A ND ST EELV o l.37,N o.1Janua ry2002·综合论述·薄板冷轧厚度与板形高精度控制技术许健勇(上海宝钢集团公司)摘　要　介绍与分析目前最新薄板冷轧厚度控制技术M ass F low A GC及激光直接测量带钢速度技术,厚度偏差可控制在厚度的±(0.7%～0.6%)范围内。

分析和比较目前冷轧主流机型及其板形控制技术,并介绍高精度数学模型及神经网络在过程控制中的应用。

关键词　M ass F lo w AG C　横向刚度　凸度　边部减薄　神经网络aHIGH PRECISION THICKNESS AND SHAPE CONTROLTECHNOLOGY FOR THIN STRIP ROLLINGXU Jianyong(Shanghai Baosteel Group Corp.)ABSTRACT　The latest techno logy o f Mass Flow AGC and laser v elo city detecto r has been introduced and analy zed.With this techno logy,str ip thickness dev iation can be controlled w ithin the range of±(0.6～0.7%).The main ex isting mill ty pes and their strip shape contr ol techno logy hav e been analy zed and compared,and high precision mathem atical model and neuro-netw ork applicatio n in pro cess contro l have also been introduced.KEY WORDS　mass flo w AGC,lateral rig idity,crow n,edge drop,neuro-netw ork1　前言厚度偏差和平坦度是冷轧板带最重要的尺寸精度指标。

轧制过程：轧辊与轧件相互作用时，轧件被摩擦力拉入旋转的轧辊间，受到压缩发生塑性变形的过程中性角：前滑区所接触弧所对应的圆心角变形程度：轧件通过旋转的轧辊之间时产生塑性变形，并且在高向、横向和纵向上发生相应尺寸的变化，把这种变化的大小叫做变形程度平扎：轧辊辊身为均匀的圆柱体；平辊扎制是生产板带才的主要加工方法扎制道次：扎制是扎件从进入轧辊至离开轧辊，承受一次压缩塑性变形道次加工率：某一道次扎制前后扎件的厚度变化计算值绝对宽展量（简称宽展）：扎后宽度与扎前宽度的差值延伸系数：扎后长度与扎前长度的比值或是扎前断面面积与扎后断面面积之比扎制变性区：扎制时金属在轧辊间产生塑性变形的区域，扎制变形区包括几何变形区和非接触变形区接触角：扎件与轧辊的接触弧所对应的圆心角（实际情况下接触角大于咬入角）接触角等于绝对压下量与轧辊半径的比值的1/2次方变形区长度：接触弧的水平投影长度扎件的扎制过程：开始咬入、拽入、稳定扎制和扎制终了四个阶段咬入条件：摩擦角大余压力角1、中性面处，轧件与轧辊的水平速度相等2、多余的摩擦力分量称剩余摩擦力3、塑性指标通常用延伸率和断面收缩率表示4、轧制可分为开始咬入、拽入、稳定轧制、轧制终了5、加工率分道次加工率和总加工率6、轧制变形区包括几何变形区和非接触变形区7、变形参数有接触角、变形区长度、变形区几何形状系数8、前滑区接触狐所对应的圆心角叫中性角9、速度最大处在轧件出口处，最小处在轧件入口处10随着晶粒增大，塑性增加11外摩擦不包括动摩擦轧制时技术的流动与变形热力学条件：变形温度、变形速度、变形程度轧制变形区是塑性变形和机械运动两种速度叠加的结果水平速度不均匀分布主要是受外摩擦的影响根据流动的自由程度宽展分为自由宽展、限制宽展、强制宽展根据轧制横向流动的状况、宽展分为滑动宽展、翻平宽展、鼓形宽展钢坯在平辊轧制时宽展叫做自由宽展变形区：前滑区、后滑区、左宽展区、右宽展区合金钢的宽展量比碳素钢的大带张力轧制时，应力状态为；二向压，一向拉镦粗矩形断面试件，最终断面形状是椭圆形最小阻力定律：由于接触面上质点向四周流动的阻力与质点离周边的距离成正比，因此离周边的距离越近，阻力越小，金属质点必然沿这个方向移动前滑：扎件出口速度大于该处轧辊圆周速度的现象连轧时如果前滑值估算不足就会出现堆料和活套现象，同时前滑值越小越容易出现打滑现象前滑值：扎件的出口速度与轧辊的圆周速度差值与轧辊速度的比值来表示后滑：扎件入口速度小于该处轧辊的圆周速度的现象后滑值：用入口断面上轧辊的水平分速度与扎件入口速度的相对值来表示外端：指变形过程中瞬间不直接承受轧辊作用而处于变形区以外的部分最小周边法则：由于相同面积的任何形状，圆形的周边最小，故最小阻力定律在镦粗中也称为最小周边法则连轧：是指轧件同时在几个机架中的扎制的过程宽展：沿轧件宽度方向的变形即横向尺寸的变化称为宽展前滑宽展：指变形金属在接触表面与轧辊产生的相对滑动翻平宽展：由于接触摩擦阻力的原因，使扎件侧面的金属，在变形过程中翻转到接触表面上鼓形宽展：是扎件侧面变成鼓形而造成的宽展量影响前滑的因素：1、中心角大前滑大2轧辊直径大前滑大3、轧后轧件小前滑大4、摩擦因素大中性角大前滑大5、前张力大前滑大后滑小6压下率大前滑大7、轧件宽度大前滑大8、宽度一定宽展量大前滑大9、轧件厚度大前滑小影响宽展的因素：1压下量大宽展大2轧制道次大宽展小3轧辊直径大宽展大4、摩擦系数大宽展大5张力大宽展小6温度大宽展小金属对轧辊的压力计算影响变形抗力因素：金属化学成分和组织、变形温度、变形速度、轧制速度轧制时轧辊发生弹性变形，变形越小越好轧辊的弹性压扁：轧辊的弹性压缩变形，变成扁平状，这现象称为轧辊的弹性压扁扎制压力：扎件给轧辊的合力的垂直分量温降：热轧过程中，大多数金属随轧制过程进行，变形温度逐渐降低当前张力大于后张力时，轧制力方向偏向于出口处计算或确定轧制压力的目的：1、计算轧辊与轧件其它部件的强度和弹性变形2、校核或确定电动机的功率，制定压下制度3、实现板厚和板型的自动控制4、挖掘轧机的潜力，提高轧机的生存率影响单位压力因素：1外摩擦系数、加工率、轧辊直径、压下量大单位压力大2张力、轧件厚度大单位压力小轧机传动力矩及主电机功率计算轧制力矩与轧辊作用合力和方向和作用点位置有关前张力使轧制力矩减少，而后张力使力矩增加轧制负荷图分静负荷图和静负荷图与动负荷图的合成负荷图摩擦力矩包括空转力矩和附加摩擦力矩按照能量消耗曲线确定力矩为轧制力矩和附加摩擦力矩轧制力矩M：由变形金属对轧辊的作用合力所引起的阻力矩空转力矩Mo：轧机空转时轧辊轴承及传动装置所产生的摩擦力矩附加摩擦力矩Mf：轧制时，轧辊轴承及传动装置中所增加的摩擦力矩动力矩Md：轧机加速或减速运动时的惯性力矩轧机的效率：换算到主电动机轴上的轧制力矩与静力矩只比的百分数轧制力矩：轧制时垂直接触面水平投影的轧制压力与其作用点到轧辊中心线距离的乘积附加摩擦力矩：为轧辊轴承中的摩擦力矩和轧机传动装置中的摩擦力矩组成，其中轧辊轴承的摩擦力矩为主要部分负荷图：力矩随时间的变化图扎制负载图：是指一个扎制周期内，主电机轴上的力矩随时间的变化图轧制周期：指某一个轧件从第一道次进入轧辊时刻到下一个轧件进第一道次进入轧辊时为止空转力矩即旋转部件自重产生的摩擦力矩前张力大于后张力时，中心角增大、前滑区增大而前滑增大，扎件离开轧辊的速度增大当前张力大于后张力，其轧制力矩比简单扎制力矩小，前张力越大轧制力矩越小，促进扎制过程进行。