板形控制技術第二章2023/8/211第1頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月

金屬在軋輥作用下經過一系列變形過程軋成需要的板帶材。最終產品的板形受到許多因素的影響，總括起來，這些因素可以分為內因(金屬本性)和外因(軋制條件)兩個方面。金屬本身的物理性能(例如硬化特性、變形抗力）直接影響軋制力的大小，因而與板形密切相關。金屬的幾何特性，特別是板材的寬厚比、原料板凸度是影響板形的另一個重要因素。軋制條件的影響更為復雜，它包括更為廣泛的內容。凡是能影響軋制壓力及軋輥凸度的因素(例如摩擦條件、軋輥直徑、張力、軋制速度、彎輥力、磨損等)和能改變軋輥間接觸壓力分布的因素(例如軋輥外形、初始軋輥凸度)都可以影響板形。本章試圖從以下幾個主要方面分析影響板形的因素，以便為進一步的學習打下基礎。第2頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1規(guī)程圖

為了說明各種因素對板形的影響以及它們之間的相互作用，首先介紹規(guī)程圖。我們考慮—個假想實驗。設軋前帶鋼凸度及所有規(guī)程變量均保持不變。僅僅調整軋輥凸度來保證獲得良好板形。此時，軋輥在軋制力作用下所產生的彈性變形應恰好被軋輥凸度所平衡?，F(xiàn)開始改變軋制力，同時調整軋輥凸度，使軋輥凸度調整值恰好抵消軋制力變化引起的軋輥彈性變形的變化值，始終保持良好板形。將這些能夠獲得良好板形的軋制力和軋輥凸度作成曲線，反映了軋制力和產生完好板形的軋輥凸度之間的關系，這個曲線稱為完好板形線。第3頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖2-1，當來料凸度為零時，完好板形線為l，它通過原點O。在完好板形線以上的區(qū)城軋制時，軋件產生中波；在完好板形線以下的區(qū)域軋制時，軋件產生邊波；只有軋輥工作凸度和軋制力所確定的工作點位于完好板形線上時，才會獲得良好板形。模擬研究表，在實際的軋制條件下，完好板形線是一條直線，其原因在于，軋輥變形中表現(xiàn)出線性關系的軋輥彈性撓曲比表現(xiàn)出非線性關系的軋輥彈性壓扁起更大的作用。第4頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖2-l完好板形線1—來料板凸度為零；2—來料板凸度為CH第5頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月當帶鋼原料本身具有一定的凸度CH時，為了滿足良好板形條件，承載輥型應當有一個相應的負凸度CH

，這個負凸度的存在使完好扳形線相應向下平移一段距離，得到曲線2，它與縱坐標軸交點坐標為一CH

。所以當來料凸度變化時，完好板形線相應向上或向下移動。第6頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月

其次再考慮熱凸度-軋制力關系曲線。假定產生熱凸度的熱量主要來源于金屬和軋件之間的相對滑動，且熱凸度值與這個熱量成正比。雖然變形時金屬內部也產生大量的熱，但由于金屬和軋輥接觸時間很短，僅會很少一部分熱量傳遞到軋輥中去。為了簡化問題，將這部分熱量忽略?；谏鲜銮疤?，我們求出傳到軋輥中的熱量和軋制力的關系。

Qt=btP[(n+1)/n]第7頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月大量的模擬實驗已經證實了，壓縮率r＜60%可以滿足上面的關系。由于熱凸度和熱量Qt成正比，所以熱凸度和軋制力之間也存在上述所示那樣的關系，只不過常數(shù)不再是bt。以曲線定性表示，則如圖2-2，曲線T所對應的是初始軋輥凸度為零時的情況，它通過原點。這個曲線就是熱凸度—軋制力關系曲線。第8頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2-2熱凸度—軋制力關系曲線第9頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月熱凸度曲線受許多因素的影響，最明顯的因素是初始軋輥凸度C0。當軋輥具有初始凸度時，相當于在原有熱凸度曲線上又疊加一常數(shù)值，所以曲線平移。若初始軋輥凸度為正值，曲線向上移，成為T1；若初始軋輥凸度為負值，曲線向下移，成為T2。圖2-3表示了初始軋輥凸度變化時，熱凸度-軋制力關系曲線的位置也發(fā)生變化。第10頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2-3不同初始軋輥凸度時的熱凸度-軋制力關系曲線第11頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月將上述完好板形線和熱凸度-軋制力關系曲線作到一個圖上，如圖2-4，就構成了所謂的規(guī)程圖。之所以稱義為規(guī)程圖，是因為它反映了各種規(guī)程變量，例如軋輥凸度、軋制力(即壓下量)、張力等，對板形的影響。第12頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月在一定的初始軋輥凸度和一定的張力下，軋輥的實際工作凸度和軋制力之間的關系就用曲線T表示。而根據(jù)力學條件，軋輥凸度和軋制力只有滿足曲線F所表示的關系才能得到良好板形。所以曲線T表示的是實際發(fā)生的情況，而曲線F表示的是理想的情況。當軋制力取T、F曲線交點A、B對應的軋制力值PA、PB時，可以得到良好板形。而當偏離這兩點時，會發(fā)生板形缺陷。第13頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2-4規(guī)程圖第14頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2軋制力變化對板形的影響軋制力受許多因素影響，例如變形抗力、來料厚度、摩擦系數(shù)、帶鋼張力等，因此它是軋制過程中一個非?；钴S的因素。軋制力變化可以分為兩種情況，一種是偶然性的波動，一種是穩(wěn)定性的變化。所謂偶然性，是指它變化的時間與軋輥熱凸度變化所用時間相比是短的，所謂波動是指變化后基本上會恢復原值。第15頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月這種情況下，軋制力變化并不涉及到軋輥熱凸度的變化。完好板形線為圖2-5中的直線F，實際的軋輥凸度在軋制力波動時并不發(fā)生變化，所以是一條水平線T。當軋制力為PA時，即對應于曲線F和T的交點時，可以獲得充好板形。當軋制力波動偏離PA時，就會發(fā)生板形缺陷，軋制力低于PA時，實際凸度大于完好板形所要求的凸度，發(fā)生中波；軋制力高于PA時，情況相反，發(fā)生邊浪。第16頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2-5軋制力偶然波動對板形的影響第17頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月如果軋制力發(fā)生了穩(wěn)定的長時間的變化，情況就復雜多了。如圖2-6，完好板形線為F，熱凸度-軋制力關系曲線為T，它們相切于點K。當以與K點對應的軋制力PA工作時，板形完好。當軋制力降低到PA1時，開始階段熱凸度還來不及變化，它對板形的影響與上述偶然波動時的相似，當工作點移到K1時，發(fā)生中波。第18頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2-6軋制力穩(wěn)定變化對板形的影響第19頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月但在隨后一段時間內，由于軋制力降低，熱凸度隨之減小，熱凸度值沿垂直線由K1變化到K2。如果K2在完好板形線上，就可以獲得良好板形，否則就會發(fā)生缺陷。缺陷種類視K2相對于良好板形線的位置而定。例如圖示情況，K2在F曲線以上，仍產生中波，但比在K1

點有所緩和。當軋制力增大時可以進行相似的討論。第20頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3來料板凸度對板形的影響前已述及，獲得具有良好板形的帶鋼的重要條件是來料斷面形狀和承載輥縫形狀相匹配。一般來料斷面主要決定于供料廠。通常采用的方法是大量測取原料數(shù)據(jù)，找出原料板凸度的變化規(guī)律，據(jù)此確定本車間的工藝參數(shù)，以保證獲得良好板形。第21頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月在實際生產中，當來料凸度變化時，已定的軋制狀態(tài)就會改變，因而使板形發(fā)生變化。如圖2-7，熱凸度-軋制力關系曲線為T，正常的良好板形線為F，工作在最佳狀態(tài)點K。若來料凸度有變化，例如來料凸度減小，這時熱凸度雖然也會發(fā)生變化，但變化甚微，可以忽略，可以認為熱凸度-軋制力關系曲線基本不變。但來料板凸度減小的結果使良好板形線上升為F1，它要求軋輥有與K1點相對應的凸度，而實際凸度仍保持原來K點的，所以帶鋼會發(fā)生邊波。如果來料板凸度增大，與上述情況相反，會發(fā)生中波。第22頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2-7來料板凸度變化對板形的影晌第23頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4熱凸度變化對板形的影響軋制過程中，金屬相對軋輥滑動產生的熱量和金屬變形所釋放的熱量有一部分傳入軋輥，使軋輥溫度升高，這是軋制過程中軋輥的熱輸入。同時冷卻水和空氣又從軋輥中帶走熱量，使其溫度降低，這是軋輥的熱輸出。第24頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月在開軋后的一段時間內，軋輥的熱輸入大于熱輸山，軋輥溫度逐漸升高，熱凸度也隨之不斷增大。在以某一特定規(guī)程軋制若干帶卷之后，軋輥熱輸入和熱輸出相等，處于平衡狀態(tài)，軋輥熱凸度也保持一個穩(wěn)定值。軋制過程中熱凸度隨時間的變化情況如圖2-8所示。一般說來，在特定的軋制規(guī)程下，板形工藝參數(shù)是依據(jù)穩(wěn)定的熱凸度設計的。但是，由于下述三個方面的原因，實際凸度往往偏離上述的穩(wěn)定熱凸度值。第25頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2-8軋制過程中熱凸度的變化第26頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月1)當軋機停軋一段時間又重新開動時，在極端情況下軋輥沒有熱凸度、實際生產中雖然通過燙輥等措施使軋輥有一定的熱凸度，但仍較穩(wěn)定值小得多。只有軋制數(shù)卷之后，才形成熱凸度。

2)如果某機架工作輥損壞，必須更換新輥，在極端情況下也沒有熱凸度。第27頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月3）不同產品常常要求由一種軋制規(guī)程變到另一種軋制規(guī)程，隨之而來的是熱凸度需要由一個穩(wěn)定值過渡到另一個穩(wěn)定值。關于1）、2）兩項，我們考慮極端情況，即使用冷輥。如圖2-9，冷輥的熱凸度為零，所以實際凸度曲線是水平線T，完好板形線為F，當以正常軋制力PA軋制時，產生完好板形的凸度應該是K／，但實際軋輥凸度是車削凸度K，它遠小于產生完好板形所需要的凸度，因此帶鋼必然形成明顯的邊波。第28頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2-9冷輥軋制對板形的影響第29頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月在實際生產中為了防止這種情況發(fā)生，除了通過燙輥給出一定的初始熱凸度外，在軋制程序方面采用先軋窄帶、后軋寬帶的方法，利用對板形不十分敏感的窄料軋制形成熱凸度，再軋板形較難控制的寬料。第30頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月關于3），即軋制規(guī)程改變使穩(wěn)態(tài)凸度變化，這是經常發(fā)生的，有時凸度變化是十分明顯的。例如某軋機，壓下率為20％時，軋輥直徑僅變化0.05mm，但壓下率為35%時，這個值可達0.2mm?？梢姛嵬苟茸兓浅Ｃ黠@。如圖2-10，完好板形線為F，某規(guī)程下熱凸度-軋制力關系曲線為T，當軋制力PA對應兩曲線切點時，可獲得良好板形。在規(guī)程改變后，熱凸度曲線變?yōu)門1或T2，如仍在軋制力PA下工作，則必然發(fā)生板形缺陷。嚴重時，規(guī)程變化對板形的影響并不亞于換輥等對板形的影響，所以應特別注意。第31頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2-10規(guī)程變化對板形的影響第32頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2.5初始軋輥凸度對板形的影響對板形控制來說，初始軋輥凸度的選擇是一個十分重要的問題，合理地選擇初始凸度，可使板形變化始終被限制在軋機控制能力之內，這無疑是獲得良好板形的重要保證。對所軋產品寬度變化大的軋機來說，應根據(jù)產品寬度的不同而采用相應凸度的軋輥，一般地說，在軋制力相同的情況下，板寬越大，所需凸度越小。第33頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖2-11，當采用初始凸度a時，熱凸度-軋制力關系曲線T與完好板形線F的切點恰好對應于工作軋制力PA，這時可以獲得良好板形。但如果初始凸度選擇不合理，例如選用b＞a，則實際的熱凸度-軋制力關系曲線上升為T1，實際凸度K1在良好板形線之上，會造成中波。第34頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2-11初始軋輥凸度對板形的影響第35頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2.6板寬變化對板形的影響我們通常所說的軋機剛度是指軋機的縱剛度，但在研究板形問題時，更關心的是軋機的橫剛度。所謂橫剛度是指造成板中心和板邊部單位厚度差所需要的軋制力，單位是噸／毫米。第36頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月軋機的橫剛度是相對一定板寬而言的，當板寬變化時，軋機的橫剛度發(fā)生變化，因而在承受同樣軋制力的情況下，軋輥的變形以及為彌補軋輥變形所必需的軋輥凸度均發(fā)生變化，當然良好板形線也發(fā)生變化。第37頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖2-12所示，對應某板寬的完好板形線為F1，當板寬變窄時，軋制力仍保持原來的PA，但它們集中作用到較窄的輥身中間的區(qū)域，所以必然增大了軋輥的彈性變形。為抵消這種變形以獲得良好板形，當然需要更大的軋輥工作凸度。這樣一來，良好板形線變化到F2，當板寬增大時，變化的趨勢相反。第38頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2-12板寬變化對板形的影響第39頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2.7張力對板形的影響

張力對板形的影響體現(xiàn)在幾個方面。其一是張力改變對軋輥熱凸度發(fā)生影響，特別是后張力影響更大，因而調整張力是控制板形的手段。其二是張力對軋制壓力發(fā)生影響，根據(jù)軋制理論，由于張力變化，特別是后張力變化，對軋制壓力有很大影響，而軋制壓力變化必然導致軋輥彈性變形發(fā)生變化，所以必然對板形產生影響。第40頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月其三是張力分布對金屬橫向流動發(fā)生影響。這個問題近年來已引起人們的廣泛注意。研究表明，當張力沿橫向分布不均時會使金屬發(fā)生明顯的橫向流動，即使對于板材軋制這種宏觀看來近于平面變形的情況也是如此。在一定的高向變形下，橫向流動的結果必然改變沿橫向的延伸分布，因而必然改變帶鋼的板形。第41頁，課件共45頁，創(chuàng)作