轧制P-H图ppt课件

轧制P-H图，弹跳方程及板厚控制,1,中厚板材：尺寸精确板形好，表面光洁性能高,中厚板材经轧辊辊缝变形轧出，辊缝的大小和形状决定了板、带材纵向和横向厚度的变化，进而影响板形。实际辊缝变化将引起钢板的厚度偏差，辊缝变化的主要原因是轧制力的变化、轧制速度的变化，引起轴承油膜厚度的变化、轧辊的偏心运转（轧辊椭圆度、轧辊安装偏心）、轧辊的磨损与热膨胀以及轧机刚度K值的变化。其中，轧制力的变化是造成实际辊缝变化的主要原因。消除钢板的厚度差有两个途径。一是消除产生厚差的原因，如使加热均匀，提高板坯尺寸精度等。但实际上完全消除产生厚差的原因是不可能的。因此就必然要有第二条途径，即设法消除轧制过程中的辊缝变化。从而引入P-h图和弹跳方程。,Ph图的建立与运用,轧件产生塑性变形轧机产生弹性变形,板带轧制过程,塑性曲线弹性曲线,P-h图,P-h图的作用,辊缝的预设定厚控分析,2,图1轧机的弹性变形曲线,p,S/0,S0,f,f,p,S/0,S0,f,其中：p轧制力；S/0空载辊缝；S0实际辊缝；f弹性变形,轧机的刚性：表示轧机抵抗弹性变形的能力。轧制时的弹跳现象：轧制时的实际辊缝大于空载时的辊缝。(S)弹跳值：轧制时轧机的辊缝弹性增大量。轧机的刚性系数：辊缝值产生单位距离变化时所需的轧制力的增量(K),轧机的弹性变形,3,轧件的塑性变形,p,0,h,H0,p=f(h),轧制力是变形程度的函数，也是压下量的函数，原始厚度一定时，轧件的轧制厚度代表了其延伸程度，塑性方程是轧件轧后厚度的函数，用曲线表示出来为塑性曲线，曲线的斜率称为轧机的塑性刚度（M)。,图2轧件的塑性变形曲线,影响塑性曲线的因素：（1）变形抗力上升，摩擦系数增大，则曲线越陡；（2）轧件原始厚度越薄，曲线越陡，当原始厚度减小到一定程度时，曲线接近于垂直，此时无论施加多大的轧制力也不能轧薄，达到最小可轧厚度的临界条件。,4,（a）弹性线,（b）塑性线,（c）轧制的工作点,图3轧机的工作特性,p,S/0,S0,h,f,f,p,h,H,p,S0,h,H,f,轧制的P-H图,5,轧机的弹性变形曲线方程（弹跳方程）,据此绘成的曲线称为轧机的弹性线，近似一条直线，其斜率就是轧机的刚度。其中；s0考虑预压变形后的空载辊缝P轧制力K轧机刚度在机座上产生单位弹性变形（1mm）时轧制压力的大小，该值越大，轧机的刚性越好，其值与轧件的宽度有关，轧件宽度一定时，为定值。,p,S/0,S0,h,H,f,弹跳方程,图4轧制的工作点,6,对于轧机弹跳方程，实际上在压力较小时，弹跳和压力的关系并非线性，主要由轧机各部件之间装配表面不平、存在缝隙和公差造成的。压力愈小，所引起的变形也愈难精确确定，亦即辊缝的实际零位很难确定。为了消除这一非线性区段的影响，实际操作中可将轧辊预先压靠到一定程度，即先给到一定的压力。然后将此时的辊缝指示定为零位，这就是所谓“零位调整”，假想辊缝，以后即以此零位为基础进行压下调整。,影响板材厚度的主要因素：(1)轧件温度、成分和组织不均，温度影响具有重发性。(2)坯料厚度不均。改变弹性曲线的位置和斜率，使压下量产生变化，厚度不均难以消除，必须选择高精度的坯料。(3)轧制速度变化。影响摩擦系数、变形抗力、轴承油膜厚度而改变轧制力起作用。,7,各种因素对板厚的影响,p,h,h0,h1,h2,ss,p,h,h0,h1,h2,h0,h0h0,8,p,h,h0,h1,h2,ff,p,h,h0,h1,h2,s0,s0s0,9,轧机刚性不同时参数变化对板厚差的影响,p,b,B,A,a,o,o1,o2,h2,h1,h,p,b,B,A,a,o,o1,o2,h2,h1,h,（a）抗力变化,（b）来料厚度变化,图5轧机刚性不同时参数变化对板厚差的影响,10,p,h2,h1,o1,o2,o,s,A,a,B,b,（c)辊缝变化,图5轧机刚性不同时参数变化对板厚差的影响,11,(1)调压下（改变原始辊缝）：常用以消除由于影响轧制压力的因素所造成的厚度差。,图6（a）板坯厚度变化时,(a)板坯厚度变化时：压下的调整量S0与料厚的变化量并不相等,主要用于前馈即预控AGC，即在入口处预测料厚的波动，据以调整压下，消除其影响。,由三角形DEE/和三角形EE/F可推出下式：,板厚控制,12,称为压下有效系数或辊缝传递函数，它常小于1，轧机刚度K愈大，其值愈大。,(b)变形抗力变化时：压下的调整量S0与轧出板厚变化量h也不相等,图6（b)速度、抗力及摩擦系数变化时,由CDF和CFE/及CDE/可以推出下式：,13,测厚仪反馈AGC：即用X射线或射线测厚仪测得所轧钢板厚度与钢板目标厚度相比较，测厚仪输出钢板的厚度差h，根据辊缝调整量S与厚度差h的关系调整辊缝来控制板厚。这种控制方法是以产品实际要求厚度为目标值，用实际测出的厚度作比较，因此所得厚差值可靠，精度高。但测厚仪一般安装在机架外的相当距离内，测量位置与厚度调整位置之间有滞后现象。压力测厚计反馈AGC，也称为相对厚度控制。是以轧机本身作为测厚仪，以某一厚度作为基准厚度，在轧制过程中以检测出口的轧制力和辊缝增量信号来控制板厚，即间接地测出厚度变化，使整张钢板的厚度被控制在基准厚度的某一范围内。前馈（预控）厚度控制。反馈控制的缺点是有不同程度的时间滞后，影响了控制精度，特别是原料厚度波动大时影响更大。因此在一些轧机上又安装了预控厚度控制。即在轧机入口侧设一测厚仪，将测得的原料厚度值与给定的原料厚度值相比较，求出原料的厚度值h，当板坯进入轧机时对辊缝进行调整。,14,G轧辊热膨胀和磨损所带来的辊缝变化；油膜厚度变化所带来的辊缝变化。,轧制速度影响张力、温度和摩擦系数等。故可通过调速来调节张力和温度，从而改变厚度。实际中，往往将多种厚控方法结合起来使用。如前述用厚度计测量厚度，虽有即时调整的优点，但它对油膜轴承的浮动效应、轧辊偏心、轧辊热膨胀和磨损等却难以检测出来，从而会使结果产生误差。所以还须采用X射线测厚仪对轧制力AGC不断进行标定或“监控”。即在弹跳方程中需增加补偿量，主要有轧辊热膨胀与磨损和轴承油膜的补偿。,（2）调轧制速度,15,h=mXh钢板板厚偏差m泛指各类工艺参数X扰动影响系数,轧机由于参数的变化（外扰作用），会引起板厚在长度方向的波动。这些工艺参数包括：来料厚度、轧制温度、摩擦系数、轧制速度、钢材的力学性能（强度、硬度）等。,分类：（1）外部参数：来料厚度、轧制温度、摩擦系数、钢材的力学性能（强度、硬度）。（2）内部参数：轧制速度（引起油膜轴承的厚度变化、轧辊偏心）,轧机刚性与钢板的纵向厚差的定量关系,16,各种条件变化时扰动系数m的表达式,（1）外部工艺参数变化时，由轧件厚度公式：,对其求微分：,此时扰动系数m=1/k说明刚度越大，扰动系数越小,17,（2）内部工艺参数变化时，由轧件厚度公式,对其求微分有,其中,是材料的塑性系数,扰动系数,为了尽量减小轧辊偏心和轴承油膜厚度波动等外扰量对板厚的影响，应采用刚性