第11卷第2期（总第56期）
安阳工学院学报
JournalofAnyangInstituteofTechnology
Mar.2012
Vol.11No.2（Gen.No.56）
关于轧机板形和平直度控制模型(PFC)的研究
王永辉
（三门峡职业技术学院，河南三门峡472000）
摘要：从轧机板形和平直度控制模型的相关知识入手进行研究，提出轧机板形和平直度控制模型(PFC)。该模型具有很大的轧制灵活性，可以实现高精度轧制。本文的研究对我国轧机实现全面自动化控制具有重要的现实意义。
关键词：板形测厚仪；轧制力；热凸度补偿；磨损模型中图分类号：TG331
文献标志码：A
文章编号：1673-2928（2012）02-0019-03
引言
在轧机自动控制系统中，就精轧板材的高质量要求而言，必须保证良好的轧制和从板坯/钢板到板坯/钢板一致的板形。
本文采用一种综合性的板形和平直度控制系统(PFC)用于保证沿整个板坯长度方向的板形和平直度。该系统包括：考虑到辊缝的各种影响，采用设定模型控制板形。模型精度允许在一个轧制周期内轧制不同的目标板形、在线板形控制用于保持在整个板材长度方向上板材头部端获得的板形不变、短期自适应和长期自适应等[1]。
板形和平直度控制对一块钢板同时进行。工作辊弯辊作为最终控制部分，定位点由PFC在线模型确定并可以在控制台上修改。
板形和平直度控制系统包括对用于2级系统下一轧制道次的工作辊弯辊的配置功能以及产品通过2级和1级系统中的轧机时对其板形和平直度的控制功能。
对板形和平直度控制的必需要求是有用于实时确定与相关操作参数有关的实际辊缝板形的有效的计算机模型，该模型需要高性能的计算机，尤其用于通过有限元方法(FEM)对轴向和径向方向上的热凸度进行计算以达到必要的精度。
板形和平直度控制系统包括三个主要功能即根据实际的热凸度和辊子磨损进行设定计算、在线板形测厚仪(PGM)，用于计算由于轧制过程中轧制力的变化造成的钢板板形修正值；其控制输出送入工作辊弯辊控制系统和轧制过程中热凸度效果的周期计算，工作辊弯辊修正因数周期地送入工作辊弯辊系统[2]。1板形测厚仪(PGM)
钢板轧制时轧制力波动可能是由初始道次轧制时板坯首端到尾端的温度降低、板坯离开加热
＊
炉时首端及尾端的低温及通过辊缝时材料的水印等因素影响的。
根据工艺相互关系建立的控制回路采用板形测厚仪(PGM)回路形式，在轧制力变化的情况下保持辊缝的几何尺寸。采用的功能与AGC(用于厚度控制的测量仪)的动态轧机弹性补偿非常相似。PGM可运行于绝对和相对模式。
在绝对运行模式下，预期的轧制力用作PGM的基准值。如果预期的轧制力不同于测量的轧制力，PGM就对作用于轧制板形上的轧制力的影响进行补偿。
在相对运行模式下，目标板形已在各道次的首端设定好并保持沿整个钢板长度上不变。在相对运行模式下，某一时间对某道次中已轧制部分钢板测量的轧制力被存储下来并用作该钢板其余部分的基准值[3]。
2轧制力变化引起弯辊力变化的计算
考虑到特殊的轧制力及弯辊力的微分商
和；系数
要求的弯辊力变化值FB可按如下的方法计算
（1）
其中:FB=K*Fspez
该公式通过基础自动化系统实现。系数K随弯辊系统的给定值一起传输到基础自动化系统中，每道次传送一次。
收稿日期：2011-12-28
作者简介：王永辉（1980-），男，河南南阳人，三门峡职业技术学院教师，硕士，研究方向为控制工程。
203热凸度补偿
安阳工学院学报2012年
在轧制过程中工作辊易受高热负荷的影响。因此在钢板的流程中工作辊温度上升(见图1)。纵向宽度的温度不是恒定的，它取决于：辊缝中的热负荷(接触弧、轧制速度、测量厚度)、沿辊身长度上轧辊冷却强度和周期、轧制时间与非轧制时间、轧制程序(宽度，宽度变化量)、轧制力和产品温度等[3]。这种热膨胀导致轧辊凸度的变化并影响钢板的板形和平直度。
制力、辊表面温度和板表面状况(氧化铁皮结构)。
可以用一个二维在线模型来计算出工作辊的磨损深度和整个磨损轮廓。影响轧辊中部磨损深度主要是轧制力、钢板和轧机机架数据、轧制钢板的长度和调试阶段建立的系数等元素[4]。
图2工作辊磨损计算模型
图1工作辊与环境间的热传递
热凸度的发展通过基于有限元方法的物理在线模型在整个轧制周期内以每循环1秒非常精确地计算出来。该计算考虑了在径向和轴向方向上的热量流动。
热凸度变化引起弯辊力变化的计算如下：
热凸度变化量定义为“TC”，弯辊力变化量“FB”可以使用微分商得出
（2）
为了计算磨损轮廓，轧辊被分为几段。每一段的磨损按照一个与钢板宽度和轧制条件有关的方程进行计算。4.2支承辊磨损
支承辊磨损按照一个与轧制的钢板长度有关的方程进行计算。工作辊磨损和支承辊磨损的数值随弯辊系统的给定值一起被传输到基础自动化系统，每道次传输一次。4.3与目标板形的偏差
由于在轧制道次计划的计算及原料的均匀性中或修磨轧辊时存在无法估量的因素，它们会导致板形和平直度与目标出现小的偏差。由于在线钢板的板形的变化通常是不符合要求的，通常不允许对目标板形进行修正。因此，在相对运行模式中钢板首端产生的板形也要保持沿产品长度方向上不变。这里不对板形设计闭环控制。5结论
板形和平直度控制模型有极大的轧制灵活性，甚至在尺寸与轧制条件变化大的情况下，也不会违反严格的性能要求，能实现高精度轧制。本文的研究对我国轧机实现全面自动化控制具有重要的现实意义。参考文献:
[1]阳辉.中厚板无切边轧制法中立轧研究[J].塑性工程学
报，2007,14(04):119-122.
其中：TKOR=TKORhead-TKOR(t)和TC=TChead-
TC(t)
在钢板轧制过程中，必要的弯辊力FB周期进行计算并每隔一秒传输到轧机机架控制中。计算出温升的影响，相应的校正信号被送到前馈控制系统。
4工作辊和支承辊的磨损模型4.1工作辊磨损
辊与轧制板材间的相对速度导致工作辊的表面磨损(见图2)。磨损程度除了别的因素以外，取决于以下参数：轧辊材料和其表面硬度、几何尺寸、
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（下转23页）
第二期胡滨，郭官存木工电机主轴密封结构的改进措施
23
参考文献：
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版社,2006.
[4]戴曙.金属切削机床[M].北京:机械工业出版社,2010.
ImprovementMeasureofSealingStructureforWoodworkingMotorShaft
HUBing1，GUOGuan-cun2
(1.AnyangLevinEngineeringTechnologyCo.,Ltd.;2.HenanYuQianxinMetalTechnologyCo.,Ltd,Anyang455000,China)
Abstract：Allofthesheetmaterialthatwoodworkingmachineryprocessesarecompoundedsawmillingslabrubber,andwillcreatedmagnanimoustinydustinthemachinebodyduringsawingandcutting.Whilethemainshaftproducenegativepressurewithitsrevolutionandthesedustfillingtheairinentiremachinebodyenteredintoitsinsidefromthegroovesandgapswhichleadstothewear,heatingandbearingfailureofmainshaft.Aimingtotheproblem,wehavesuggestedimprovementmeasureofthemotormainshaftsealingstructure,andhavegotfairlygoodeffect.
Keywords：motorshaft；sealingstructure；improvementmeasure；woodworking
（责任编辑：郝安林）
（上接20页）
TheMillProfileandFlatnessControlModel(PFC)Research
WANGYong-hui
（SanmenxiaPolytechnic，Sanmenxia472000，China）
Abstract：Thispaperfromthemillprofileandflatnesscontrolmodeloftheknowledgestudying.Themodelhasgreatflexibilityintherolling,Canachievehighprecisionrolling.Theresearchonrollingmillinourcountryistoachieveacomprehensiveautomationandcontrolhastheimportantpracticalsignificance.Keywords：platethickness;rollingforce;thermalcambercompensation;wearmodel
（责任编辑：赵建周）
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