【正文】 F1F2F3F4。在軋機(jī)機(jī)型確定的前提下，輥形便成為板形控制環(huán)節(jié)中最活躍、最積極的因素。一方面對軋制壓力波動具有較強(qiáng)的抵抗能力，另一方面又能靈活地由板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)整至所需的輥縫形狀。輥縫的柔性也是板形控制所追求的目標(biāo)。輥縫調(diào)節(jié)域即圖中相應(yīng)線段所圍成的面積。輥縫調(diào)節(jié)域表明了輥縫的調(diào)節(jié)柔性。，代表軋制輥縫剛性越大，意味著輥縫抵抗軋制壓力波動的能力越強(qiáng)，輥縫越穩(wěn)定。FW=FWMAX。FW=0，PS=amp。輥縫剛性特性是指單位板寬軋制壓力波動對輥縫的影響。對其合理的選擇將成為決定板帶產(chǎn)品質(zhì)量的最關(guān)鍵因素。這四種機(jī)型加上常規(guī)四輥軋機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今熱軋板帶生產(chǎn)的主流機(jī)型。在常規(guī)四輥軋機(jī)的基礎(chǔ)上，各國相繼開發(fā)出了一些具有更加強(qiáng)大板形調(diào)控能力的現(xiàn)代化軋機(jī)。在熱軋機(jī)的軋制實(shí)踐中進(jìn)行微中浪軋制，經(jīng)過層流冷卻后獲得的板形良好，說明第二種方式是很好的選擇，這種方式不需對設(shè)備進(jìn)行任何改動，具有明顯的優(yōu)勢。在均勻冷卻，防止變形的措施方面，有某種程度的共性，即上下水量的平衡、寬度方向水量分布的最佳化、在寬度邊部設(shè)置遮水板（Edge Masking）及上、下部的水量控制等。必須均勻冷卻整個鋼板（含端部在內(nèi)的寬度方向、縱向、板厚方向），盡量減少冷卻帶來的應(yīng)變等形狀不良或殘余應(yīng)力。 板形控制策略選擇最優(yōu)的帶鋼板形缺陷補(bǔ)償措施是層流冷卻對板形影響機(jī)理研究的最終目的，所確定策略也是在不改變原卷取溫度控制目標(biāo)的前提下，即在保證帶鋼材料機(jī)械性能又能改善帶鋼板形的前提下進(jìn)行的。根據(jù)計(jì)算出的帶鋼殘余應(yīng)力分布，可以得出這條帶鋼相對于平均長度的伸長量，就可以計(jì)算出這條帶鋼所受的力： (615)式中A橫截面積；帶鋼的平均長度；l窄條帶鋼的長度?？紤]材料彈性模量、泊松比、屈服應(yīng)力、線性膨脹系數(shù)和相變膨脹系數(shù)等都是溫度和相變比例的函數(shù)，根據(jù)塑性區(qū)內(nèi)材料的屈服符合VonMises準(zhǔn)則，如下式所示： (612)式中的下標(biāo)A、F、P分別表示奧氏體、鐵素體和珠光體，可以利用公式(612)建立應(yīng)力－相變－溫度耦合的方程組，通過有限元方法，最終可以得出殘余應(yīng)力分布。如果相變動力方程可以寫成兩個分離函數(shù)之積，相變率方程具有相加性，即分別為溫度和相變比例的單獨(dú)函數(shù)。利用Scheil的可加性法則，用一系列的等溫過程描述連續(xù)冷卻。忽略帶鋼的變形熱，內(nèi)熱源即為奧氏體相變產(chǎn)生的相變潛熱。 (66)式中n帶鋼上下表面的法線方向；冷卻水沖擊帶鋼表面所在位置的對流換熱系數(shù)；冷卻水在帶鋼表面形成穩(wěn)定膜區(qū)域的對流換熱系數(shù)；輻射常數(shù)。為求解帶鋼溫度場偏微分方程，準(zhǔn)確確定初始條件和邊界條件是非常關(guān)鍵的。考慮相變潛熱的影響，采用含有內(nèi)熱源的帶鋼二維熱傳導(dǎo)微分方程建立溫度場數(shù)學(xué)模型。層流冷卻過程中存在溫度－相變－內(nèi)應(yīng)力三者耦合的關(guān)系。同時(shí)，由于存在鋼的相變過程，產(chǎn)生相變潛熱，這對帶鋼溫度變化的影響不容忽視。 溫度、相變和應(yīng)力的耦合關(guān)系1溫度變化引起相變2相變潛熱3熱應(yīng)力4變形熱5相變應(yīng)力6應(yīng)力誘導(dǎo)相變帶鋼的軋后冷卻是一非常復(fù)雜的過程，此過程除了存在復(fù)雜的熱交換過程，還涉及鋼的相變和體積變化。 層流冷卻對帶鋼板形的影響現(xiàn)在對鋼板冷卻過程中引起翹曲原因已經(jīng)有了共識，即內(nèi)因是相變、屈服應(yīng)力和導(dǎo)熱系數(shù)，其誘導(dǎo)因素則是不均勻冷卻。對于穩(wěn)定膜沸騰區(qū)域，邊界條件方程中的換熱系數(shù)為： (62) (63)式中hfb膜沸騰區(qū)換熱系數(shù)； g重力加速度； Δρ密度差； λs飽和溫度下蒸汽熱導(dǎo)率； θ溫度差； ifc單位質(zhì)量熱焓； ρs飽和蒸汽密度。許多研究中所用的熱交換系數(shù)的確定方法和最終公式也不盡相同。 帶鋼內(nèi)部的熱傳導(dǎo)。 對輥道上輥?zhàn)拥耐獠繜醾鲗?dǎo)； 與周圍環(huán)境的熱輻射；帶鋼經(jīng)過輸出輥道過程中，存在幾種傳熱方式，包括：帶鋼精軋的終軋溫度一般在900℃左右，通過層流冷卻系統(tǒng)（）的冷卻，帶鋼以400到700℃的溫度進(jìn)入卷取機(jī)，卷取溫度是由鋼種和帶鋼的規(guī)格所決定的。加速冷卻方式因其冷卻速度快、產(chǎn)品性能好、節(jié)省成本以及提高生產(chǎn)效益而受到眾多鋼鐵企業(yè)的矚目,是今后軋后在線冷卻方式的主要發(fā)展趨勢。帶鋼軋后在線冷卻方式大多數(shù)采用的是層流冷卻方式和水幕冷卻方式。并沒有從定量的角度對這一方面進(jìn)行研究，只是作出建議，由于通常軋機(jī)出口處的材料表現(xiàn)出溫度的橫向變化，材料冷卻時(shí)產(chǎn)生的不同收縮將改變板帶的平直度，當(dāng)進(jìn)行平直度的在線測量時(shí)，必須考慮板帶的這種溫度變化。帶鋼頭部和尾部厚度方向的板形缺陷，表現(xiàn)為帶鋼端部出現(xiàn)船形。帶鋼沿其寬度方向具有這些平直度缺陷時(shí)，其外觀與邊浪或小邊浪相似。在極端情況下這些應(yīng)力可達(dá)到材料的屈服極限，造成帶鋼局部發(fā)生塑性變形。溫度梯度會引起平坦度缺陷，帶鋼的不均勻受熱或冷卻可能對帶鋼的平坦度發(fā)生擾動。眾所周知，帶鋼在輸出輥道上的冷卻對帶鋼最終的機(jī)械性能和帶鋼的平坦度有著關(guān)鍵的作用?？刂栖堉坪涂刂评鋮s工藝是現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)最大的技術(shù)成就之一，即所謂的TMCP (ThermoMechanical Control Process)。具體改進(jìn)方法如下：激光光源CCD攝像機(jī)熱軋帶鋼 多束激光板形儀結(jié)構(gòu)圖，，其中，AD為折線ABC在OP上的投影。經(jīng)過圖像處理，求出帶鋼的延伸率。21束互相平行的激光束，傾斜照射被測帶鋼表面，在帶鋼表面留下21個激光光斑。 1AX12A0θ 2θ 3BCh1h3h2B0C0L12ΔX1ΔX2ΔX3X23X13L23OP鋼板激光 三束激光光切法測量原理4 多束激光板形儀國內(nèi)綜合了激光三角法和激光光切法測量原理的優(yōu)點(diǎn)，研制出了多束激光板形儀。三束激光沿帶鋼運(yùn)動方向分布的三個光斑，相鄰光斑間隔400mm，當(dāng)帶鋼因板形缺陷產(chǎn)生浪形時(shí)，光斑相對基準(zhǔn)位置A0、B0、C0發(fā)生位置移動至A、B、C；通過標(biāo)定過程可以確定A0、B0、C0、θθθL1L23的數(shù)值，ΔXΔXΔX3可由設(shè)置在被測帶鋼上方的攝像機(jī)測量確定。若測量原理涉及掃描速度和光斑光強(qiáng)，可能會引入測量誤差。當(dāng)掃描轉(zhuǎn)鏡以ω角速度轉(zhuǎn)動時(shí)，掃描角θ＝2ωt，掃描光斑沿帶鋼表面的速度，由圖可知，當(dāng)rl時(shí)，有，求導(dǎo)數(shù)： (55)當(dāng)θ＝0時(shí)，v=2ωt為最小值；當(dāng)時(shí)，v2ωlXAOθlrω帶鋼轉(zhuǎn)鏡 激光掃描原理光斑掃描速度隨掃描角度變化而變化，當(dāng)使用面陣CCD接收激光掃描光斑圖像時(shí)（A點(diǎn)），各點(diǎn)光斑圖像的亮度是非均勻的。找出曲線與浪形之間的關(guān)系，即可用該方法測量板形。 激光光切法激光光切法是一種激光掃描計(jì)量技術(shù)，利用方向性強(qiáng)和高能量密度的激光束對被測帶鋼表面掃描。然而采用格柵照射法測量帶鋼板形時(shí)，需要一塊大型耐熱格柵G，在實(shí)際測量中，大型格柵的加工、耐熱、變形、安裝等，都妨礙了測量系統(tǒng)可靠性的提高。激光莫爾法屬于三維形狀測量方法，可以實(shí)時(shí)測量帶鋼的真實(shí)形狀。這種反映被測物體三維形狀的等高線圖稱為莫爾條紋等高線圖（Moiertopography）。而莫爾條紋等高線是利用格柵來實(shí)現(xiàn)的。 j=1,2,3,…,m) 激光三角法測量原理 t=0 t1 t2 t3tnyny3y2y1 y0Vi帶鋼運(yùn)動速度測量平面 帶鋼頭部 yn y3y1 y 高度y2 y0……而想要得到帶鋼的相對延伸差，需要在沿帶鋼寬度方向上設(shè)置2臺以上激光位移測量器，測量不同寬度位置上帶鋼纖維的縱向波長Lj，然后按下式計(jì)算相對延伸差：A(Xj)=105 (I) (53) 式中yi第i次位移測量值；vi第i次測量的ti時(shí)帶鋼的運(yùn)動速度；A(Xj)Xj點(diǎn)的相對延伸差；Lj沿寬度方向任意測量點(diǎn)帶鋼纖維長度；Lmin最短纖維長度；n一次纖維長度測量周期內(nèi)對位移測量的次數(shù)；I國際不平度標(biāo)準(zhǔn)單位；Xj寬度方向位置。當(dāng)被測量帶鋼表面相對激光器LD發(fā)生位移y，而使物光點(diǎn)偏離零點(diǎn)O，像光點(diǎn)也將產(chǎn)生位移Y，而偏離光電元件的零點(diǎn)Oˊ。激光測位移系統(tǒng)由激光光源（LD）和接收裝置（CCD）兩部分組成。 激光三角法激光三角法是最早常用的激光測位移方法之一，也是最早用于熱軋帶鋼平坦度的測量。采用激光作光源的幾何法非接觸測量熱軋帶鋼平坦度的種類有多種，并且隨著科技的不斷發(fā)展，各種方法相互交叉，不斷改進(jìn)，目前還沒有比較統(tǒng)一的分類方法。但隨著激光、光電元件的進(jìn)步，采用激光作光源的非接觸式平坦度測量儀已經(jīng)普遍應(yīng)用?？偣灿?個射源，28個測量通道，其中保證有5個測點(diǎn)測量的是帶鋼中點(diǎn)的厚度。，以1到5為例進(jìn)行說明。 通信接口：TCP/IP以太網(wǎng)通信； 零點(diǎn)漂移：周圍環(huán)境穩(wěn)定條件下，8小時(shí)內(nèi)的能夠保持在177。 測量精度：所測點(diǎn)厚度偏差177。 測量原則：實(shí)時(shí)的、立體的、多通道的測量系統(tǒng)； 帶鋼溫度測量系統(tǒng) SSMC輪廓測量系統(tǒng)但由于測量通道少，只有28個測量通道，因此不能一下測出整個帶鋼的輪廓，軋制時(shí)需要沿著帶鋼寬度方向來回移動掃描的方式來測量。 價(jià)格昂貴，一次性投資大。做到一機(jī)多用。如果測厚儀出現(xiàn)故障，則間接式測凸度儀無法使用。直接測量法的凸度儀具有以下特點(diǎn)：因此，此種凸度儀的精度要低些，但價(jià)格確要低許多。因?yàn)樗褂脙蓚€C型架，其中一個C型架上的射源來回移動，在軋制過程中，帶鋼高速地通過凸度儀。我國已建和在建的熱軋帶鋼廠大都配置了凸度測量儀表，本鋼的1700mm熱軋廠，原來使用的是英國的Daystrom的M215P間接式凸度儀，在后來的改造工程中選用Eberline公司的M312系列產(chǎn)品；鞍鋼的熱連軋機(jī)原來使用的也是M215P，在1780mm熱軋中選用IMS公司的雙γray固定式凸度儀；武鋼1700mm熱軋使用的凸度儀是日本Toshiba公司的行走式凸度儀；寶鋼2050mm熱軋和1580mm熱軋均選用的是德國IMS公司的產(chǎn)品。 直接測量式凸度儀 C型架相對于帶鋼的運(yùn)行路線熱軋帶鋼的凸度測量通常都設(shè)置在精軋機(jī)出口，所以要求凸度測量儀表不僅要有很高的測量精度，而且還要有很好的環(huán)境適應(yīng)能力，即很高的可靠性。它設(shè)置多個射源和一組傳感器（512個或更多），能夠在同一時(shí)刻測量出帶鋼同一斷面的厚度分布情況。也有采用三個獨(dú)立的C型架，分別測量傳動側(cè)、中心點(diǎn)和操作側(cè)的帶鋼厚度，從而間接得到帶鋼凸度。然后比較兩個帶鋼的測量結(jié)果。凸度的測量方法一般有兩種：間接測量法和直接測量法。此式計(jì)算了工作輥熱變形后沿輥身不同位置的熱輥形，若用輥身中點(diǎn)的熱脹量減去輥身兩邊熱脹量的平均值則得到輥身中點(diǎn)的熱凸度。 工作輥溫度計(jì)算和測量開發(fā)出溫度場的計(jì)算模型，代入一定的工況條件和各已知參數(shù)計(jì)算，可仿真出下機(jī)后的工作輥溫度場。若3600s時(shí)，則認(rèn)為各片單元溫度相等；反之，則以為梯極進(jìn)行計(jì)算。另外在計(jì)算過程中考慮到工作輥的竄動，需引入帶鋼與工作輥接觸率系數(shù)，與帶鋼的寬度和工作輥竄輥量有關(guān)。=+ + （44）式中=，=，=，=。計(jì)算各片溫度時(shí)考慮的熱交換有：帶鋼與軋輥之間的，軋輥與空氣之間的，軋輥與冷卻水之間的，以及軋輥各片之間的。建立工作輥溫度場的劃分模型，設(shè)工作輥輥身長為L，每端輥頸為BN，沿工作輥軸向方向?qū)⒐ぷ鬏亜澐殖啥鄠€片單元。在滿足精度的情況下，實(shí)際生產(chǎn)對計(jì)算軋輥溫度場的速度要求較高，需達(dá)到在線應(yīng)用的程度。這樣軋輥溫度場的圓柱坐標(biāo)系的二維動態(tài)軸對稱導(dǎo)熱方程為： (43)一般來講，求軋輥溫度場的計(jì)算方法在精度上是：三維最好，二維其次，一維計(jì)算精度有限。經(jīng)過大量的研究和實(shí)驗(yàn)表明，在軋制時(shí)由于軋輥高速轉(zhuǎn)動，使得軋輥溫度場的波動僅限在軋輥極薄的表層內(nèi)，而在任一截面的圓周方向幾乎無溫度波動。工作輥在軋制過程中的熱交換行為是相當(dāng)復(fù)雜的，要精確定量地描述每一種熱交換是不可能的。前者一般采用有限元計(jì)算模型（如三維瞬態(tài)溫度場有限元模型），其精度高但計(jì)算量大。工作輥熱膨脹計(jì)算的基礎(chǔ)是軋輥溫度場的計(jì)算。這些因素都會直接影響板形質(zhì)量。有資料表明：由熱膨脹引起的輥形變化可以達(dá)到100300um（與工作輥系彎曲變形引起的軋輥凸度變化處于同一數(shù)量級）?；谝陨戏治觯J(rèn)為軋第i塊鋼的這一塊鋼的工作輥的磨損量為： （41）式中軋制第i塊鋼一塊鋼時(shí)工作輥的磨損量（x為離軋輥一端的距離），mm；kw0模型參數(shù)，與帶鋼材質(zhì)、工作輥材質(zhì)、帶鋼溫度、軋制力影響等有關(guān)，對于上下工作輥，其取值