1、板帶材高精度軋制和板形控制,高精度：指厚度（縱向和橫向）的精確度。是由輥縫的大小和形狀決定的。 板帶材軋制中的厚度控制 橫向厚差與板形控制技術(shù),1,特選內(nèi)容,板帶材軋制中的厚度控制,1.P-h圖的建立與運用 2.板帶厚度變化的原因和特點 3.板帶厚度控制方法 4.關(guān)于板帶鋼軋制中的最小可軋厚度問題,2,特選內(nèi)容,橫向厚差與板形控制技術(shù),板形與橫向厚差的關(guān)系 影響輥縫形狀的因素 軋輥輥型設(shè)計 輥型及板形控制技術(shù),3,特選內(nèi)容,1. p-h圖的建立與運用,板帶軋制產(chǎn)生兩個過程：軋件塑性變形過程和軋機彈性變形（彈跳）過程。 軋機彈性變形（彈跳）過程： h=s+p/k -（1） h- -軋出帶材厚 s

2、- -軋輥理論空載輥縫 p- -軋制力 k- -軋機的剛度,4,特選內(nèi)容,p-h圖的建立與運用,（1）式為軋機的彈跳方程：由虎克定律知軋機彈性變形與應(yīng)力成正比，則彈跳值應(yīng)為p/k。該式可繪成近似的直線A線，又稱軋機彈性變形線，斜率k為軋機的剛度,5,特選內(nèi)容,p-h圖的建立與運用,零位調(diào)整：實際上壓力小時彈跳和壓力并非線性關(guān)系，壓力愈小變形愈難精確確定，即輥縫的實際零位很難確定。為消除這一非線性區(qū)段的影響，實際操作中可將軋輥預(yù)先壓靠到一定程度，即壓到一定的壓力p。，將此時的輥縫指示定為零位。以后以此零位為壓下基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)整。故得出： h =s。+(p-p。)/k s。-考慮預(yù)壓變形的相當(dāng)空載輥縫

3、,6,特選內(nèi)容,p-h圖的建立與運用,軋件塑性變形過程： 當(dāng)來料厚度一定，由一定h值對應(yīng)一定p值可得近似直線B線，又稱軋件塑性變形線（斜率M為軋件塑性剛度）。與A線相交縱坐標(biāo)為軋制力p，橫坐標(biāo)為板帶實際厚度h,7,特選內(nèi)容,p-h圖的建立與運用,為了保持h不變，無論B線怎樣變化，A線總要與B線相交在同一條直線C上，該線為等厚軋制線 厚度控制實質(zhì)：不管軋制條件如何變化，總要使A，B兩線交于C線，即可得到恒定厚度（高精度）的板帶材。由此可見，p-h圖的運用實是板帶厚度控制的基礎(chǔ),8,特選內(nèi)容,2. 板帶厚度變化的原因和特點,三點： S。-由軋輥的偏心運轉(zhuǎn)、磨損與熱膨脹及軋輥軸承油膜厚度的變化所決定

4、。它們都是在壓下螺絲定位時使實際輥縫發(fā)生變化的 K -在既定軋機軋制一定寬度的產(chǎn)品時，認(rèn)為不變 P -主要因素：故可影響到軋制力的因素必會影響到板帶的厚度精度（使B線發(fā)生偏移）如圖,9,特選內(nèi)容,（1）軋件溫度、成分和組織性能的不均溫度的影響具有重發(fā)性，溫差會多次出現(xiàn)。故只在熱軋精軋道次對厚度控制才有意義 （2）坯料原始厚度的不均 可改變B線的位置和斜率，使壓下量變化，引起壓力和彈跳的變化。必須選擇高精度的原料,10,特選內(nèi)容,（3）張力的變化 通過影響應(yīng)力狀態(tài)及變形抗力而起作用；還引起寬度的改變。故熱連軋采用不大的恒張力，冷連軋采用大張力。調(diào)節(jié)張力為厚控的重要手段 （4）軋制速度的變化 影響

5、摩擦系數(shù)（冷軋影響大）和變形抗力（熱軋影響大），乃至影響軸承油膜厚度來改變軋制壓力。對冷軋影響大。,11,特選內(nèi)容,3.板帶厚度控制方法,（1）調(diào)壓下 （2）調(diào)張力 （3）調(diào)軋制速度 多種厚控方法有機結(jié)合使用，才能取得更好效果。最主要、最基本、最常用的還是調(diào)壓下的方法。特別是液壓壓下,12,特選內(nèi)容,調(diào)壓下,電氣反饋液壓壓下系統(tǒng)：除定位和調(diào)厚功能外，還可通過電氣控制系統(tǒng)常數(shù)的調(diào)整來達(dá)到任意“改變軋機剛度”的目的，從而可實現(xiàn)“恒輥縫控制”。即保持實際輥縫值S不變，故h也不變。用于冷連軋軋輥偏心運轉(zhuǎn)所造成的高頻變化的厚度波動,13,特選內(nèi)容,調(diào)壓下,調(diào)壓下（改變原始輥縫，即改變A線）： 用于消除軋

6、制力p引起的厚度差（即B線偏移） 見原理圖,14,特選內(nèi)容,調(diào)壓下,由（a）圖知： S。h。tan/tan= h。M/K-（2） M/K-厚控增益系數(shù) 當(dāng)來料波動h時，壓下必須調(diào)h。M/K的壓下量才能消除厚度差。這種調(diào)厚原理用于前饋（預(yù)控AGC），在入口處預(yù)測料厚的波動，以調(diào)整壓下，消除影響,15,特選內(nèi)容,調(diào)壓下,由（b）圖知：當(dāng)軋件變形抗力發(fā)生變化時： h/S。K/(M+K)-(3) h/S。 -壓下有效系數(shù)/輥縫傳遞函數(shù)，1，軋機剛度k愈大，其值也愈大，是決定板厚控制性能好壞的一個重要參數(shù)。 軋制力AGC或厚度計AGC：把軋輥本身當(dāng)作間接測厚裝置，通過所測得的軋制力計算出板帶厚度來進(jìn)行厚

7、度控制，為反饋（后饋）控制,16,特選內(nèi)容,調(diào)壓下,原理：為了厚度的自動調(diào)節(jié)，必須在軋制力p發(fā)生變化時，能自動快速調(diào)整壓下（輥縫） 調(diào)壓下之缺點：如軋件變形抗力很大即M很大，而軋機剛度K又不大時，效率就低。如冷連軋薄鋼板的最后幾架，調(diào)壓下就不如調(diào)張力。此外，對于軋輥偏心等高頻變化也無能為力,17,特選內(nèi)容,調(diào)張力,利用前后張力來改變軋件塑性變形線B的斜率以控制厚度?？刹槐匾苿覣線，即S。不必改變，就使h保持不變。一般用于冷軋薄板；熱軋末架采用張力微調(diào)。張力變化不可過大，往往與調(diào)壓下配合使用 調(diào)張力之缺點：對熱軋帶鋼和冷軋較薄品種時，張力變化不可過大，往往與調(diào)壓下配合使用；只用于厚度波動小的情況

8、。這就是說，冷連軋中，張力厚控也只是用于后幾架的精調(diào)AGC,18,特選內(nèi)容,調(diào)軋制速度,通過調(diào)速來調(diào)張力和溫度，從而改變厚度。例如：熱連軋機，采用加速軋制與AGC相配合 加速軋制的目的：為了減小帶坯進(jìn)入精軋機組的首尾溫度差，保證終軋溫度的一致以減小厚度差,19,特選內(nèi)容,4.關(guān)于板帶鋼軋制中的最小可軋厚度問題,最小可軋厚度：在軋機上軋制一定產(chǎn)品時，鋼板愈薄，壓下愈困難；不管如何壓緊壓下螺絲或加大液壓壓下的壓力，不管反復(fù)軋制多少道，也不能使產(chǎn)品再薄的厚度 影響因素： a.鋼的屈服極限s愈??；軋件寬度愈?。还ぷ鬏亸紻愈?。还に嚌櫥Ч?，使最小可軋厚度愈小 b.軋制速度愈高；軋輥材質(zhì)的彈性模數(shù)E

9、值愈大，使最小可軋厚度愈小,20,特選內(nèi)容,獲得最小可軋厚度采取如下措施,1）有效地減小金屬在軋制過程中的實際變形抗力，減小工作輥徑，采用高效率的工藝潤滑劑，適當(dāng)采用張力軋制，適當(dāng)穿插軟化熱處理 2) 增加軋機的剛性，主要是有效地減小軋輥的彈性壓扁 但在異步軋機上，雖是大輥徑，也可軋出薄至幾微米的帶鋼。可見，最小可軋厚度問題尚待進(jìn)一步研究,21,特選內(nèi)容,橫向厚差與板形控制技術(shù),板形與橫向厚差的關(guān)系 影響輥縫形狀的因素 軋輥輥型設(shè)計 輥型及板形控制技術(shù),22,特選內(nèi)容,板形與橫向厚差的關(guān)系,橫向厚差：沿寬度方向的厚度差。決定于板帶材軋后的斷面形狀，或軋制時的實際輥縫形狀。用板帶中央與邊部厚度之

10、差的絕對值或相對值表示，借助厚度測定便可得出的具體指標(biāo)。斷面厚差最好為零。但目前還尚未達(dá)到。 中厚法：在無張力或小張力軋制時，為了保證軋件運動的穩(wěn)定性，使操作可靠，軋件自動對中不致跑邊和刮框，要求實際工作輥縫稍具凸形，亦即一定的中厚量。,23,特選內(nèi)容,板形：板帶材的平直度，指浪形，瓢曲或旁彎的有無及程度而言。決定于延伸率沿寬度方向是否相等，即壓縮率是否相同。 若邊部延伸率大，則產(chǎn)生邊浪，中部延伸大，則產(chǎn)生中部浪形和瓢曲。一邊比另一邊延伸大，則產(chǎn)生“鐮刀彎”。常見的板形缺陷有“鐮刀彎”，浪形和瓢曲“肋狀皺”和“眼晴”（小的局部浪皺）”居于特殊的浪瓢缺陷，如圖所示。,24,特選內(nèi)容,板形缺陷示意

11、圖,25,特選內(nèi)容,板形缺陷,對所有板帶鋼產(chǎn)品，都不允許有明顯的浪形和瓤曲。嚴(yán)格地說，板形缺陷又可分為視在的和潛在的兩類。視在板形缺陷可用肉眼辨別;潛在板形缺陷在軋制后不能立即發(fā)現(xiàn)，在后部工序中才會暴露。例如，有時軋出的板材看起來并無浪瓢,但一經(jīng)縱剪后即出現(xiàn)旁彎或者浪瓢，這便是潛在板形缺陷。板形控制的總目標(biāo)是將上述兩類缺陷都控制在允許范圍之內(nèi)。,26,特選內(nèi)容,實際軋出的板材斷面有時呈鼓形，楔形、中凹形或其他不規(guī)則形狀，這都是板形不良的表現(xiàn)。 板形不良會限制軋制速度的提高及軋機所能軋出的最薄規(guī)格，板形嚴(yán)重不良會導(dǎo)致勒輥、軋卡、斷帶、撕裂等事故的出現(xiàn)，甚至可能損壞軋機。,27,特選內(nèi)容,邊浪產(chǎn)生

12、原因圖示,一般認(rèn)為，板形缺陷的出現(xiàn)來源于板寬方向上各點縱向纖維的延伸不均。,28,特選內(nèi)容,為保證板形良好，必須遵守均勻延伸或所謂“板凸度一定”的原則去確定各道次的壓下量。 粗軋時，軋件厚，溫度高，軋件斷面的不均勻壓縮可通過金屬橫向流動轉(zhuǎn)移而得到補償；但精軋時，對不均勻壓縮變形的自我補償能力很差，板帶厚度愈小，對不均勻變形的敏感性也就愈大。如圖,29,特選內(nèi)容,-軋前厚度差或板凸量 -軋后厚度差或板凸量 /H、 /h-板凸度 2、h2-成品板的厚度差及厚度 寬向壓縮率相等即邊緣和中部延伸率相等條件：(H+)/(h+)=H/h= 由此可得： / H/h= ,30,特選內(nèi)容,/H= /h= 2/h

13、2=板凸度； (h/H) = (2/h2)h 由此可見，滿足均勻變形的條件，保證變形良好，則必須使： / 或/H= /h 故均勻變形下，前后道次的板厚差差值為： （ 1） 此式可知：中厚量逐道減小 忽略原始輥型及因輥溫差所產(chǎn)生的熱輥型影響， 此差值取決于軋輥因承受壓力所產(chǎn)生的撓度值。,31,特選內(nèi)容,這就是說，保證均勻變形，必須使后一道軋輥撓度小于前一道；即軋輥強度相同時，后一道軋制力必須小于前一道?？傊堉屏χ鸬罍p小。這也是按逐道減小壓力的壓下規(guī)程設(shè)計方法的理論基礎(chǔ)。,32,特選內(nèi)容,t= y-yt-W t-軋件中厚量/軋件寬度中心處的輥型凸度/輥縫凹度值 y、yt、W-分別為工作輥在軋件

14、寬度上的彎曲撓度值、熱凸度、原始輥型凸度值 將良好板形條件和“中厚法”操作結(jié)合起來考慮，得：t= 由此可得壓力p直線如圖,33,特選內(nèi)容,34,特選內(nèi)容,此直線反映板凸度保持一定時壓力與板厚的關(guān)系，其斜率因成品板凸度及寬度而變，因產(chǎn)品不同而不同。各道次的壓力p和板厚h基本應(yīng)落在此線附近，才能保持均勻變形。但粗軋道次因?qū)Σ痪鶆蜃冃蔚淖晕已a償能力強，不一定遵守板凸度一定原則，p與h值落在圖示陰影部分即可；與此相反，精軋道次一般應(yīng)收斂在此直線上。,35,特選內(nèi)容,結(jié)論：為保證操作穩(wěn)定，須使軋制壓力大于一定值；為保證均勻變形或良好板型，軋制壓力p須隨軋出厚度h正比減小。而壓力減小即是軋輥撓度減小，因而

15、使帶鋼“中厚量”逐道減小，亦即使板厚精度也逐道次得到提高。,36,特選內(nèi)容,影響輥縫形狀的因素,因輥縫形狀影響板帶橫向厚差和板形，故要研究影響輥縫形狀的因素，并據(jù)此對軋輥原始形狀進(jìn)行合理的設(shè)計。有三點： 1）軋輥的不均勻熱膨脹：軋制過程中軋輥的受熱和冷卻條件沿輥身分布是不均勻的。如圖 2）軋輥的磨損：軋件與工作輥之間、工作輥與支撐輥之間相互摩擦使軋輥磨損不均，影響輥縫的形狀。,37,特選內(nèi)容,軋輥輥身溫度不均勻引起的軋輥不均勻熱膨脹,一般在鋼板生產(chǎn)過程中軋輥中部溫度高，邊部溫度低，這種溫度不均導(dǎo)致軋輥變?yōu)橥剐?如圖6-31)，因此預(yù)先考慮的軋輥形狀應(yīng)為凹形。,38,特選內(nèi)容,影響輥縫形狀的因素

16、,3）軋輥的彈性變形：包括軋輥的彈性彎曲和彈性壓扁。軋輥彈性壓扁由單位壓力分布不均所致。工作輥和支撐輥間也產(chǎn)生不均勻彈性壓扁，直接影響工作輥的彎曲撓度。軋輥的彈性彎曲為主要影響因素。如圖,39,特選內(nèi)容,軋輥的彈性變形,圓柱體的軋輥在軋制過程中受力產(chǎn)生彎曲，造成鋼板中部厚，邊部薄(如圖6-30)。為了彌補這種變形不均，應(yīng)把軋輥做成凸形。,40,特選內(nèi)容,軋輥輥型設(shè)計,為了補償輥縫形狀的變化，需預(yù)先將軋輥車磨成一定的原始凸度或凹度，賦予輥面以一定的形狀，使軋輥在受力和受熱軋制時，仍能保持輥縫的平直。 主要考慮軋輥的不均勻熱膨脹和軋輥彈性彎曲（撓度）的影響。因二者撓度相反，故設(shè)計輥型曲線時應(yīng)合成熱

17、凸度與撓度。結(jié)果為：,41,特選內(nèi)容,軋輥輥型磨削的凸凹曲線- t=y-yt 如t為正，則軋制力引起的撓度大于不均勻熱膨脹產(chǎn)生的熱凸度，故原始輥型應(yīng)磨成凸度。反之，磨成凹度（如疊軋薄板）。才能使輥縫在實際軋制過程中保持平直。,42,特選內(nèi)容,輥型及板形控制技術(shù),控制輥型的目的就是控制板形，故輥型控制技術(shù)就是板形控制技術(shù)，但后者含義廣，還包括板形檢測技術(shù)和板形控制的新技術(shù)和新軋機。 1）板型檢測技術(shù)：儀表化已代替目測法。采用光學(xué)板型儀進(jìn)行測量，與板型自動閉環(huán)控制系統(tǒng)配合使用。 2）常用輥型（板形）控制技術(shù)：調(diào)溫控制法和彎輥控制法 調(diào)溫控制法：人為向軋輥某些部分進(jìn)行冷卻和供熱，改變輥溫的分布，以達(dá)

18、到控制輥型的目的。此法不易控，且緩慢。通常作為輔助手段。,43,特選內(nèi)容,彎輥控制法：通過控制軋輥在軋制過程中的彈性變形來快速調(diào)整輥縫的方法。 其中包括液壓彎輥技術(shù)：利用液壓缸施加壓力使工作輥或支撐輥產(chǎn)生附加彎曲，以補償由于軋制力和軋輥溫度等工藝因素的變化而產(chǎn)生的輥縫形狀的變化，保證生產(chǎn)出高精度的產(chǎn)品。 該技術(shù)又分為彎工作輥和彎支撐輥兩種方法。,44,特選內(nèi)容,3）板形控制新技術(shù)和新軋機： HC軋機：高性能板形控制軋機如圖示兩種： 在支持輥和工作輥間加入中間輥并使之作橫向移動的六輥軋機。 在支持輥背后撐以強大的支撐梁而使支持輥作橫向移動的新四輥軋機。,45,特選內(nèi)容,HC軋機的特點,1）具有大

19、的剛性穩(wěn)定性； 2）具有很好的控制性； 3）顯著提高帶鋼的平直度，減少帶鋼邊部變薄及裂邊部分的寬度，減少切邊損失； 4）壓下量不受板形限制可適當(dāng)提高； 5）消除了輥間的有害接觸部分而使工作輥撓曲得以大大減輕或消除，同時也使液壓彎輥裝置能有效地發(fā)揮控制板形的作用。這是HC軋機技術(shù)中心之所在。,46,特選內(nèi)容,錯誤觀念：支持輥的撓度決定工作輥的撓度，故為提高其彎曲剛性，不斷增大支持輥剛性及直徑。但實際上并非如此，盡管支持輥徑很大且有快速彎輥裝置，板平直度仍不理想。 理論與實踐表明：工作輥的撓度比支持輥大數(shù)倍之多。原因：1）輥間、軋輥與軋件間的不均勻接觸變形，使工作輥產(chǎn)生附加彎曲；2）因輥間接觸長度

20、大于板寬，故位于板寬之外的輥間接觸段（如圖a示）使工作輥受到懸臂彎曲力而產(chǎn)生附加撓曲。基于上述分析，創(chuàng)造出HC軋機（即該軋機之特點5）。,47,特選內(nèi)容,帶移動輥套的軋機（SSM）：如圖 支持輥上備有比軋輥輥身長度短的可旋轉(zhuǎn)軸向移動輥套。調(diào)整輥套，使支持輥支撐在工作輥上的長度約等于板帶寬度。原理同HC軋機。 大凸度支持輥軋制法（NBCM軋制法）：熱連軋機F4F7支持輥輥身中部采用大的凸度曲線，增大控制范圍。 支持輥的凸度可變（VC輥）技術(shù)： 支持輥帶有內(nèi)有油槽的輥套，用高壓油來控制輥套鼓凸的大小以調(diào)整輥型。具有寬范圍的板形控制能力。,48,特選內(nèi)容,49,特選內(nèi)容,50,特選內(nèi)容,51,特選內(nèi)容,特殊輥型的工作輥橫移式軋機：如圖 工作輥橫移式CVC軋機（輥型呈S型 圖a）和UPC軋機（輥型呈雪茄型 圖b）。這種軋機工作輥橫移時，輥縫凸度可連續(xù)由最小值變到最大值，調(diào)控板形的能力很強。 輥縫控制（NIPCO）技術(shù)：支持輥由固定的輥軸、旋轉(zhuǎn)軸套、若干個固定在輥軸上的液壓缸所組成，液壓缸頂部裝有液壓軸承。通過控制液壓缸的壓力可連續(xù)調(diào)整輥縫形狀，控制能力很強。,52,特選內(nèi)容,53,特選內(nèi)容,5