第四篇-板带材生产-14

14板带材高精度轧制和板形控制,板带材高精确度主要指厚度(纵向和横向)的精确度。辊缝的大小和形状决定了板带纵向和横向厚度变化，为此必须研究轧辊辊缝大小和形状变化的规律，才能找到提高产品厚度精度的办法。,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,14.1板带轧制中的厚度控制,实际上在压力较小时，弹跳和压力的关系并非线性，主要由于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，即压到一定的压力。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。,S0考虑预压变形后的空载辊缝。,14.1.1板带厚度变化的原因和特点,影响板带厚度的主要因素：(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，必须选择高精度的原料。(3)张力变化。通过影响应力状态及变形抗力起作用，带材头尾厚度因张力的变化而改变。(4)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压力起作用。,14.1.2板带厚度控制方法,(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141（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：,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14.1（b）张力、速度、抗力及摩擦系数变化时,由CDF和CFE/及CDE/可以推出下式：,把轧辊本身当作间接测厚装置，通过测得的轧制力计算板带厚度来进行厚度控制。这就是所谓的轧制力AGC或厚度计AGC。在轧制力P发生变化时，能自动快速调整压下（辊缝）。可由p-h图求出压力P的变化量（P）与压下调整量（S0）之间的关系式为：,P增加时，P即为正，S0减小，S0为负，故符号相反,轧制力AGC或厚度计AGC,利用张力改变塑性曲线B的斜率以控制厚度。当来料有厚差时，通过加大张力，在S0不变的情况下，使h保持不变。冷轧薄板常用，热轧一般不用，有时在末架采用张力微调。优点：响应快缺点：张力不能过大，防止拉窄和拉断。厚度波动小时则采用张力微调，波动大时则用调压下方法。实际中常用联合方法。,图142调整前后张力来改变轧件塑性变形线B的斜率,（2）调张力,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。,（3）调轧制速度,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。,14.2横向厚差与板形控制技术,横向厚差概念：指板带沿宽度方向的厚度差。从用户最好是断面厚度差为零。从技术上在无或小张力时，要有一定的“中厚量”，以防跑偏和刮框，尽量减少厚度差。,板形概念：所谓板形直观地说是指板材的翘曲程度，其实质是指带钢内部残余应力的分布。板形不良：带钢中存在残余内应力称为板形不良。潜在板形不良：带钢中存在残余内应力，但不足以引起带钢翘曲，称为潜在板形不良。表观板形不良：带钢中存在残余内应力足够大，以致引起带钢翘曲，则称为表观的板形不良。,目的：定量表示板形，既是衡量板形质量的需要，也是研究板形问题和实现板形控制的前提条件。人们依据各自不同的研究角度及不同的板形控制思想，采取不同的方式定量地描述板形。,相对长度差表示法波形表示法张力差表示法带材断面形状的多项式表示法厚度相对变化量差表示法,14.2.1板形表示方法,相对长度差表示法,取横向上不同点的相对延伸差DL/L来表示板形。其中L是所取基准点的轧后长度，DL是其它点相对基准点轧后长度之差。相对长度差也称为板形指数r，r=DL/L。,相对长度差的单位,翘曲度,14.2.2板形良好的条件,轧件在经过变形区轧制后，由残余应力而引起的变形(一般称为“二次变形”)应该等于零，即应使板材在轧制时，沿横向分布的纵向小条上的延伸完全一致，也即沿横断面各点的延伸系数相同。,图147轧制前后板带厚度变化,可见，要想满足均匀变形的条件，保证板形良好，就必须使板带轧前的厚度差与轧后的厚度差之比等于延伸率。或者轧前板凸度（/H）等于轧后板凸度（/h），即板凸度保持一定。在均匀变形的原则下，后一道次的板厚差要比前一道次的板厚差为小，其差值为：,此差值取决于轧辊因承受压力所产生的挠度值。其差值由挠度计算公式反推求出，即,显然，这里板厚差及，实际就是板带前后道的中厚量或板凸量。从均匀变形原则出发，后一道次的“中厚量”比前一道次的“中厚量”要小。由此可见良好的板形只有在随着轧制的进行，使“中厚量”也逐道次减小时才能获得。,在轧辊强度相同情况下，后一道次轧制压力P2必须小于前一道轧制压力P1，这是通常按逐道减小压力的压下规程设计的理论基础。,板形与压力及板厚的关系,设实际轧制中轧件宽度中心处的辊型凹度，即轧件中厚量之半t为：,y、yt、W分别为工作辊的弯曲挠度值、热凸度及原始辊型凸度值若将良好板形条件和“中厚法”操作（使轧制操作稳定，防止轧件跑偏）结合起来考虑，可得：,图148板形与压力及板厚的关系,方程反映了板凸度保持一定时压力与板厚的关系。直线附近才能保持均匀变形。但实际生产中并非严格遵守，尤其是轧件愈厚，温度愈高，张力愈大，则对不均匀变形的自我补偿能力愈强，就可不受此限制。但精轧道次，一般应收敛到此直线上，以保证板形质量。钢板愈薄，这种道次应愈多。,1)形成中浪：轧制力减小，弯曲减小，中部压下增大；同样解释形成边浪。2)为使操作稳定，必须使轧制力3)随着板厚减小而使压力逐道次减小，而压力减小即使轧辊挠度减小，带钢“中厚量”逐道减小，板厚精度也逐道次提高。,14.2.3影响辊缝形状的因素,因素：轧辊的弹性变形、不均匀热膨胀和不均匀磨损轧辊的不均匀热膨胀轧辊受热和冷却沿辊身分布不均，一般辊身中部温度高于边部，传动侧低于操作侧，径向辊面高于辊心。这使得热膨胀精确计算困难，一般采用简化公式：,式中TZ、TB辊身中部和边部温度；R轧辊半径；a轧辊材料的线膨胀系数；KT考虑轧辊中心与表面温度不均分布的系数，一般0.9。,轧辊的磨损靠大量的实测数据来描述磨损规律，理论上尚无准确方法。轧辊的弹性变形弹性压扁：沿辊身长度分布不均，因单位压力分布不均所致。在工作辊与支撑辊之间也产生不均匀弹性压扁，它直接影响工作辊的弯曲挠度。弹性弯曲：影响辊缝形状最主要的因素。对于二辊轧机，弯曲挠度由弯矩和切力所引起的挠度组成，其辊身挠度差按下式计算：,KW轧辊的抗弯柔度，mm/kN,对于四辊轧机支撑辊的辊身挠度差可用上式进行近似计算。但不能用支撑辊来代替工作辊的辊身挠度差。工作辊的弯曲挠度取决于支撑辊的弯曲挠度及支撑辊与工作辊间的不均匀弹性压扁所引起的挠度。如果支撑辊和工作辊辊型的凸度均为零，则工作辊的挠度为：,式中f1工作辊的弯曲挠度；f2支撑辊的弯曲挠度；fy支撑辊和工作辊间不均匀弹性压扁所引起的挠度差。,14.2.4轧辊辊型设计,辊型曲线（凸度）设计时，主要考虑轧辊的不均匀热膨胀和轧辊弹性弯曲（挠度）的影响。由于二者产生的挠度相反，故应按热凸度与挠度合成的结果定出新辊凸度（或凹度）曲线。,故得其最大实际凸度为：,t0，弯曲挠度热凸度，原始辊型应磨成凸度。t0，情况相反。,对于二辊轧机，曲线按抛物线规律计算，辊缝形状的凸度曲线为：,当x=0时，在辊身中部有：yx=y，ytx=Rt=yt,14.2.5辊型及板形控制技术,常用辊型控制技术：调温控制法和弯辊控制法调温控制法：人为控制冷却或供热，改变温度分布；液压弯辊控制法：利用液压缸轧辊产生附加弯曲，以补偿由于轧制力和轧辊温度等因素变化而产生的辊缝形状的变化。,弯工作辊的方法（L/D3.5）,(a)正弯辊：弯辊力加在两工作辊瓦座之间，减小挠度；(b)负弯辊：弯辊力加在两工作辊与支撑辊的瓦座之间，增大挠度。,弯辊力加在两支撑辊之间，支撑辊挠度减小正弯辊。必须延长支撑辊的辊头，该法多用于厚板轧机。可提供较大的挠度补偿范围，且由于弯辊挠度曲线与受轧制力产生的挠度曲线基本符合，故比弯工作辊更有效。对于工作辊辊身较长（L/D4）的宽板轧机