板形精度是衡量热轧带钢质量的一项主要指标和决定产品市场竞争力的重要因素。目前,板形控制技术已成为热轧带钢生产的核心技术之一,也是当前研究开发的前沿和热点。本文以东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室与首钢迁安分公司热轧厂合作项目“首钢2160mm热轧过程控制系统消化吸收”为背景,结合现有的板形控制理论与控制方法,系统地研究了带钢热连轧板形控制理论及板形控制技术,如辊系弹性变形、轧辊热凸度及磨损、辊缝内金属流动;分析原有源代码,总结出具体的数学模型,并实现离线计算。研究工作取得以下成果:(1)介绍了首钢2160mm热连轧机组的装备、工艺流程;分析了该机组板形控制系统结构、PCFC(凸度、断面形状和平直度控制)总体策略、PCFC设定算法;通过拟合得到各工作辊CVCplus辊型曲线方程的系数,计算出工作辊横移位置与辊缝等效凸度的关系。(2)研究了轧辊热凸度和磨损的数学模型;根据传热基本方程和边界条件,采用有限差分法计算了工作辊温度场,确定了各单元的温度增量,计算并修正了工作辊热膨胀量,得出工作辊热凸度;分别求出工作辊均匀磨损和工作辊局部磨损,然后通过加权确定了工作辊磨损量。(3)确定了带钢宽度变化和平直度的求解方法;根据已有数据、物理模型和边界条件建立线性方程组,计算出轧制力向量,然后求出带钢宽度变化和平直度;(4)分析五块样本带钢数据,对比热凸度和磨损的模型计算结果与实际值,两组数据吻合较好;对比它们的工作辊横移位置和弯辊力的计算值,差别较小,模型计算稳定;分析带钢凸度和平直度结果表明,模型控制性能良好。