本钢板材股份有限公司冷轧厂 辽宁本溪 117000
摘要：随着社会的发展，我国的化工工程的发展也有了进步。板型是冷轧产品质量的重要评价指标。近年来，用户对产品不断提出新的要求，饱和的钢材市场更加促使了各大钢厂对产品质量的重视。在冷轧板生产过程中，板型控制是提高和稳定产品质量的重要途径，是带钢平直度、凸度等指标的决定性因素。
关键词：冷轧薄板；离线板型；测量误差；修正技术
引言
板带钢材产品是汽车、建筑、家电等行业所必不可少的原材料，而板型自动控制系统在板带钢材的制备过程中发挥着至关重要的作用。现代板带钢冷轧技术的特点体现在多变量轧制过程中涉及的物理量较多，它们随着时间与空间变化，而且这些系统变量相互之间存在着强耦合性，这就对于开发应用在板带钢冷轧生产中基于上述变量的板型自动控制系统提出了更新更高的要求。
1影响板型的主要因素
1.1 原材料
来料为热轧卷，其主要缺陷多为带钢边部波浪和镰刀弯。无论是边浪还是镰刀弯，经过冷轧工艺成型后，均会影响后续产品质量。
1.2 轧制压下量
压下量的均匀程度直接影响到带钢经轧制后沿纵向延伸量的均匀程度，若带钢中部压下量高于两边部，就会在产品中部生成鼓浪，当两边部压下量高于中部时，又会在带钢两边部产生边浪。
1.3 轧辊变形量
在较高的轧制力作用下，轧辊会产生径向弹性变形，同时由于轧制过程产生的摩擦热和变形热，使得轧辊产生热变形，这两种变形量均会使得辊缝不匀，造成产品横向厚度分成不匀。此外，轧辊本身质量问题（如辊面压痕、软点等）、轧辊磨损不匀等也会影响产品板型。
1.4 压扁量与金属横流动因素
在轧制过程中，带钢两边部金属比中部更容易产生横向流动，使轧辊与边部带钢压扁量及带钢边部轧制力明显减小，增加了两边部的减薄量。因此，部分带钢的边部厚度会实然变薄，即边部减薄现象。为保产品质量，这种现象会使得切边量增加，成才率降低。
2自动厚度控制系统的控制模式
2.1张力控制模式
在自动厚度控制系统的张力控制模式下，板带钢材厚度的闭环控制主要通过开卷张力进行。在这种控制模式下，张力输出直接控制轧机的驱动模块，从而开卷驱动电机的电枢电流进行自适应性调节。而金属卷的实际张力一般情况下是通过计算或测量得到的，但实际中也会通过电机电枢电流得到，这就需要电枢电流和绝对张力成正比。这种张力自动厚度控制模式可以用于厚度适中和厚度较小的板带钢材的轧制过程。
2.2速度前馈控制模式
速度前馈主要功能是用来将因为速度变化而造成的出口厚度的扰动降低到最小程度。该模式的实现可以通过一个前馈变换增益，把速度的变化转化为对张力设定值或者压力（辊缝）设定值的调整量。而在实际中设定值的改变是通过将设定值减去速度变化量来实现的，这样可以很大程度上抵消了速度变化带来的影响，实现解耦控制。如果厚度过于薄，通过控制可以使得速度同时下降，如果厚度过厚，通过控制可以使得速度同时上升，在这种情况下速度前馈控制模式将不会被启动。
3自动位置控制系统
自动位置控制(Automatic Position Control，简称APC) 是板带钢材轧机版型自动化控制系统中另一个重要组成部分。
自动位置控制系统通过预先将各种轧制规程存储到系统内，在实际运行过程中根据所需的板带钢材轧制条件(如钢种、锭型、钢坯等信息)自动或是手动选择符合条件的轧制流程并按照此流程对轧机进行自动控制，控制的精度和行程的时间是其主要指标。为了满足轧机生产的要求，更好地完成对于位置的自动化控制，这就要求相关人员能计算出其控制规律，设计出高效可靠的程序，自动位置控制的软件设计就是基于这一目标而进行的。其性能指标主要包括两个方面，一是响应时间快，二是定位精度高，也就是定位误差较小。
在整个系统中，因为压下位置是通过电动机进行驱动的，所以可以考虑借助电动机的同轴传动的自整角机或者是编码器来检测。压下位置可由操作台上人工给定，也可通系统自动给定。压下位置控制的原理是一个带位置感应反馈的三环控制系统，其中位置调节器可以通过PLC编程实现，自动位置控制系统的控制功能主要有以下几点。
3.1设备间通信功能
以TMEIC-GE传动设备为例，PLC与传动之间通过TC-NET网络进行通信，PLC将数据通过TC-NET网传输到传动装置，然后对电机动作进行控制。如果不使用通信，则可以直接使用通过PLC采集模拟量信号，也能够实现PLC与传动装置之间的数据接收和发送。
3.2压下硬保护
为了防止“座辊”、“冲顶”故障的发生，可以在轧辊的上极限和下极限位置分别设置一个限位开关。如果检测到该限位开关动作，应当断开直流传动装置电源，自动位置控制系统会将送给传动装置的速度给定信号置零，并将故障的类型在HMI画面上显示，进而防止“座辊”、“冲顶”故障的发生。
4冷轧工艺
对冷轧薄板进行拉伸试验时，所产生的试验值也会在一定程度上影响到冲压性能。在拉伸试验当中，可得到的试验值包括抗拉强度、屈服极限、屈强比、延伸率、硬化指数、异性指数、粗糙度以及凸耳参数。当抗拉强度越大时，薄板承载断面的能力就会相应的增大，变形程度也会相应增加；当屈服极限较小时，薄板回弹值就会相应减小，容易屈服，具有较好的定形性以及贴模性。冷轧工艺也是影响冲压性能水平的重要因素。当冷轧总压所具有的下率较高时，有利于退火之后结晶组织结构的增强，从而使其成形性能得到有效提高。需要注意的是，要将总压下率控制在一定范围内，避免过高的下率对薄板r值造成削弱作用。热处理冷轧薄板，能够改善冲压性能，在进行热处理时，采用的方法一般为正火以及罩式退火；如加热时的温度过高以及时间较长，则薄板延伸性以及软化性能将能够得到有效改善。就目前的情况来说，我国采用的热处理方法一般为罩式退火，实践证明，此种方法能够使冲压性能得到有效改善。冲压性能也会受到变形速度的影响；要使再结晶以及组织回复过程得以完善，则应采用低速变形的方法。此外，冷轧薄板当中的晶粒尺寸以及织构也会对冷轧工艺造成影响，从而影响到冲压性能。相关研究发现，当薄板织构控制在一定的织构时，将有利于提高其拉伸性能。薄板塑性值在很大程度上是由晶粒大小决定的。当晶粒过小时，将会降低薄板塑性，并增加回弹值；当晶粒过大时，将会导致薄板表面出现破裂现象，且不利于涂漆、电镀以及抛光的进行。对此，要使晶粒大小保持在适当的范围。在通常情况下，硬化指数被控制在0.2至0.27的范围内。当硬化指数增加时，薄板应变能力也会随之增加；当硬化指数减小时，可能会导致不均匀变形现象的发生，也会能导致表面出现裂纹。粗糙度会对冲压时表面的流动性造成影响。当粗糙度较大时，将会导致咬模现象以及流入模具的材料不足，进而集中冲压应力，对冲压成形造成不利影响；另一方面，如粗糙度过小，则将容易挤走板料与模具之间用于润滑的液体，所以，为了改善冲压性能，则应对粗糙度进行有效控制，使之保持在0.6μm至1.6μm的范围内。凸耳参数能够对形成凸耳的大小与程度造成影响，因此也要控制好凸耳参数。
结语
总而言之，板型性能涉及到测量技术以及材料科学的相关知识，对测量技术进行完善以及对材料性质进行研究，将能够有效改善冷轧薄板目前的测量性能。
参考文献:
[1]尹红国、温德智、吴光亮、陈振华、罗孟良，罩式退火工艺对冷轧板成形性能的影响[J].金属材料与冶金工程，2009，13（25）：1890-1891.
[2]关建东、康永林、杜昕、郑跃强，卷取温度、冷轧总变形量对SPHD钢力学性能的影响[J].材料开发与应用，2009，12（31）；686-687.