1 前言
冷轧板形闭环控制主要包括轧辊倾斜、弯辊(含中间辊、工作辊的正负弯辊)、CVC中间辊等，轧辊倾斜针对线性浪形缺陷，主要是指单侧的边浪;CVC辊则针对二次抛物线浪形缺陷;弯辊则主要针对四次或四次以上的高次板形缺陷[1]。CVC辊和弯辊的良好结合能纠正一些对称的复合浪。但是对于局部不规则的非对称微浪靠上述手段往往难以消除，而轧辊分段冷却控制能够满足沿板宽局部板形缺陷的调控要求[2]，从而生产出高等级镀锡板和镀锌板所需的高平坦度带钢。
2板形闭环控制的基本原理
通常，带钢板形由装在机架后的板形测量辊测得。测量辊测得的每一测量段上的带钢实际应力与在计算机中给出的每一测量段上的带钢应力设定值相比较，得出一个调节偏差值。采用最小二乘法等方法，建立一个四次多项式数学模型口]，将调节偏差值分解成对应于不同次方的板形缺陷的偏差值，即为：
式中，A1x、A2x2、A3x3、A4x4一分别对应于一次、二次、三次、四次板形缺陷的调节偏差分量。
轧辊倾斜用于消除非对称性的带钢断面形状(如楔形带钢、单边浪等)的板形缺陷，即采用回归多项式中的A1x分量来加以控制。工作辊弯辊和CVC辊用于消除对称带钢断面形状(如中间浪、两边浪等)，即抛物线形状的板形缺陷，利用回归多项式中的A2x2分量来进行调节。而轧辊分段冷却控制用于消除其他带钢断面形状(如1/4浪、边中联合浪等)的板形缺陷，用多项式中的分量A3x3、A4x4来计算调节量[4]。
3 高次浪形的解决方案及其实现
高次浪形的解决方案以酸一轧机组的第5机架精细冷却装置为核心，通过精确的功能控制达到带钢断面形状改变(如1/4浪、边中联合浪等)以及板形缺陷的减小和消除。
3.1轧机精细冷却装置
某五机架酸一轧机组的精细冷却装置安装于冷轧第5机架，包括第5机架的支撑辊一中间辊辊缝润滑、工作辊一带钢辊缝润滑、工作辊辊面分区冷却3部分，按带钢上下表面对称布置，见图1中双虚线框区域。主要设备有：机架间的喷射梁组、乳化液供给装置(含精细冷却的温度控制装置)、以及喷嘴控制气源阀站、控制气源管束以及与机组其他部分必要的接口。精细冷却喷射梁专用于工作辊辊面冷却，为双排喷嘴结构;轧制润滑喷射梁为工作辊一带钢轧制区润滑，为单排喷嘴结构;辊缝润滑喷射梁用于支撑辊一中间辊的辊缝润滑，为单排喷嘴结构，见图1。
精细冷却系统中与板形控制相关的主要工艺参数包括系统的总流量及流量分布、温度、冷却液中固体颗粒的最大允许直径等参数，对于不同的工艺目的，其参数值不同。
3.2冷却液控制MODULAX阀
为获得精准的冷却控制效果，轧辊辊身被“分割”成了多个区段，每一段由一个带MODULAX阀控制的喷嘴精确地将冷却液喷射至轧辊上。MODUI。AX阀的名字来源于其模块式结构和内部液体的轴向层流特征。阀门除芯部的唯一运动部件一活塞部分采用Derlin材料制造外，其他部分全部采用不锈钢制造。MODUI。AX阀安装在喷射梁内部，被有一定压力的冷却液包围。当压缩空气通过控制柜中开启的电磁阀作用于活塞上时，推动活塞向前移动以关闭MODULAX阀。当关闭控制柜中的电磁阀、释放活塞底部的空气压力时，由冷却液压力回推活塞，打开MODU—LAX阀，使冷却液流向喷嘴，见图2。带M()DU—LAX阀控制的喷嘴的技术参数见表1，其具有以下特点：
(1)MODULAX阀具有的宽大流口保证了冷却液径直以层流方式流向喷嘴。由于阀内部具有特殊几何形状，因而使喷嘴形成的扇形射流像一个刀片，可达到最佳的热交换效率。
(2)MODULAX阀液/气压力比为2;1，可以使用车间内通用压缩空气推动阀体，活塞材料为Derlin，惯性小、动作快。
(3)冷却液不断冲洗活塞密封底座，以保证活塞底部对冷却液的良好密封。
(4)喷嘴采用自定位燕尾槽方式定位，定位精确。
(5)只需卸下2个螺丝即可把MODULAX阀从喷射梁前面板卸下并进行更换。
(6)气管非常坚固，外为不锈钢编织，内有不锈钢螺纹管，管子内部有15、21、30或35根细尼龙管可任选。
3.3喷射梁及喷嘴布置
精细冷却喷射梁用于第5机架工作辊辊面冷却，共由26段组成，每段长52mm，总长为1352mm，大于轧机机组的最大可轧宽度。喷嘴块为模块化设计，每个喷嘴块包括2个喷嘴，考虑到工作辊的辊面冷却范围和板形调节能力，设计为双排喷嘴结构。
轧制润滑喷射梁主要用于上工作辊和轧件间的轧制润滑，也由26段组成，每段长52mm，总长为1352mm。喷嘴块为模块化设计，每个喷嘴块包括1个喷嘴。此喷射梁的乳化液须同冷却喷射梁独立开来。
第5机架上下支撑辊和中间辊辊缝的润滑控制不同于第1～第4机架的辊缝润滑，即当中间辊横移时，为避免乳化液喷至第5机架出口处，此时应根据中间辊的实际横移位置，对相应的喷嘴进行分段控制，依据反对称的原则对润滑喷射梁的边部分段进行关闭控制。润滑喷射梁采用单排喷嘴模块化设计，单个模块的宽度为104mm，共计14块，总长度为1456mm，大于中间辊和支撑辊的辊身长度。考虑到中间辊为单向横移，且最大横移量为380mm，因此润滑喷射梁的14个喷嘴设计为4个控制喷嘴和10个常开喷嘴。
3.4主要控制要求
精冷喷射梁上下各有2排喷嘴，每排各26个，共计104个喷嘴，这些喷嘴的开/闭动作受板形辊实测信号的控制。另外，带钢横向同一位置上，上下喷射梁相应对称位置的喷嘴为一路控制(即1个电磁阀信号)，但控制气源为“一分二”结构，即用于冷却的控制信号共有52(26×2)组。图3为精细冷却系统控制点示意图。
润滑喷射梁A上下均为单排喷嘴结构，每排26个喷嘴，共计52个喷嘴。喷射梁喷嘴为“7+12+7”组合，即中间的12个喷嘴在正常轧制时常开，两侧7个受控喷嘴开/闭动作取决于带钢宽度值。考虑到在测试时要求中间12个喷嘴具有OFF功能，因此在本方案中，中间12个喷嘴可自动关闭。同样，依据“一分二”的原则，用于轧制润滑的控制信号共有26组。润滑喷射梁B依据反对称的原则，上下梁的电磁阀也为“一分二”，4路独立控制。
4结语
冷轧板形不对称高次浪形的精细冷却控制技术已日趋成熟，但在实际应用中也发现一些新问题，例如，在控制高次浪形的过程中，与板形控制系统的相应协调性和针对不同材料的板形调节能力还有待探讨。另外，在生产某些表面质量要求较高的家电板时，因喷嘴的堵塞而导致的热划伤也成为困扰生产的问题之一，有待今后研制出更好的解决方案。
[参考文献]：
[1]何伟，邸洪双，夏晓明.五次CVC辊型曲线的设计[J].轧钢，2006，23(2)：12-15.
[2]华建新，金以慧，吴文斌.冷轧板形控制中的精细冷却控制[J].控制理论应用，2002，(1)：4l-44.
[3]汪祥能，丁修壁.现代带钢连轧机控制[M].沈阳：东北大学出版社，1996.
[4]华建新，周泽雁.冷轧带钢板形缺陷的多项式回归及数学模型[J].钢铁，1992，27(3)：27～31.
