中厚板板形与板凸度控制
- 格式:doc
- 大小:721.00 KB
- 文档页数:11
1 板型的基本概念板型直观上是指板带的翘曲程度,其实质是指钢板内部残余应力分布。
1.1 钢板横断面外形板带产品的断面形状可以描述为产品横断面的轮廓(如图1所示),此轮廓由一系列指定点上或指定增量点上的厚度测量值来定义。
图1 钢板的横断面示意图1.1.1 影响轧件断面几何形状的因素当轧件只受塑性变形压缩时,轧制后没有弹性变形恢复。
这种情况下,轧件断面形状完全由辊缝形状所决定。
影响辊缝形状的四个因素是:轧辊的垂直位移、轧辊的水平位移、轧辊热凸度和轧辊磨损。
(1)轧辊的垂直位移。
引起垂直面上轧辊位移的因素有:a.轧机延伸:它是因轧制负荷和轧制热而产生的,包括轧辊在的轧机部件的伸长和压缩的结果。
b.轧辊弯曲:这是由轧制负荷和垂直方向上轧辊弯曲液压缸产生的力引起的。
c.辊缝中液压润滑油膜厚度的变化。
d.支撑辊轴承里油膜厚度的变化。
(2)轧辊的水平位移。
可能引起水平面上轧辊位移的因素有a.作用在工作辊上的轧制负荷的水平分量,该工作辊中心线偏离相邻支撑辊轴承中心线。
b .由水平面上轧辊弯曲机构所产生的力引起的轧辊弯曲。
c .由轧件变形区的入口侧和出口侧不相等的带钢张力引起的轧辊位移和弯曲。
(3)轧辊热凸度:轧辊热凸度定义为轧制期间由于轧辊受热和冷却造成的轧辊直径的增量,某些情况下,轧辊热凸度是通过预热轧辊有意施加的。
(4)轧辊磨损:轧辊磨损指由于研磨、腐蚀、及粘着磨损而造成的逐渐损伤。
1.1.2 断面形状要素的定义平板的断面形状通常描述为:中心厚度、边部厚度、水平度、楔形、凸度、边部减薄等。
(1)中心厚度H :中心厚度H 是指轧件中心线处的厚度。
(2)边部厚度H I 、H J :边部厚度是指距边部一定距离的测量值,这个距离d 一般为9.5~19mm ,L 一般为50~75mm 。
传动侧为J I H H 、。
操作侧为J 'I 'H H 、。
(3)倾斜量i H δ:它由传动侧和操作侧的厚度差来决定:'I I i H H H -=δ(4)楔形:传动侧和操作侧的楔形分别为:传动侧楔形:'I I H H H >>操作侧楔形:I I H H H >>'(5)凸度:凸度定义为中心厚度H 和指定的边部厚度之差。
7中厚板板凸度和板形控制技术7.1板凸度和板形的基本概念中厚板生产是钢铁生产过程的重要组成部分,板凸度和平直度是重要的质量指标。
近年来,在中厚板轧制中,普遍采用大压下轧制、低温轧制等技术,轧制力大幅增加,板凸度和平直度控制的问题也更加突出。
本章将就中厚板板凸度、平直度控制时应考虑的影响因素及具体的数学模型进行讨论。
所谓板形(plate shape),通常指的是平直度(flatness),或称翘曲度,俗称浪形,即沿中厚板长度方向上的平坦程度;而在板的横向上,中厚板的断面形状(profile),即板宽方向上的厚度分布也非常重要。
断面形状包括板凸度、边部减薄及断面形状等一系列概念。
其中,板凸度(plate crown)是最为常用的横向厚度分布的代表性指标。
7.1.1板凸度中厚板板凸度可以定义为轧件横断面上中心处厚度与边部某一代表点(一般指离实际轧件边部40mm处的点)处厚度之差值(图7-1),即C h=h c-h c (7-1)式中h c——钢板横断面上中心处的厚度;h c——钢板横断面上边部某一点代表处厚度。
7.1.2边部减薄轧后板材在90%的中间断面大致具有二次曲线的特性,而在接近钢板边部处,厚度迅速减小,发生边部减薄现象。
工业应用中,板凸度指除去边部减薄区以外断面中间和边部厚度差。
边部减薄也是一个重要的断面质量指标。
边部减薄量直接影响到边部切损的大小,与成材率有密切关系。
边部减薄表示为:C e=h el-h e2(7-2)式中C e——板带钢的边部减薄;h el——边部减薄区的厚度;h e2——骤减区的厚度。
7.1.3 中厚板断面形状的表达式中厚板的板形与中厚板断面形状有关,所以为了控制中厚板的平直度,也可以将中厚板的板形用断面形状参数来表述。
钢板的断面形状可以用轧件厚度^(z)和板宽方向离开中心线距离x之间的多项式来表示,即h(x) = h c+a1x+a2x2+a3x3+a4x4(7-3)式中h c——嘲。
浅析板型控制系统工艺的优化摘要:板形控制是当今轧钢技术发展中的一项热门技术,这项技术对中厚板轧制系统来说尤为重要。
本文就板型控制系统工艺的优化进行了阐述。
关键词:板型控制工艺优化板型控制的目的是确保初轧钢获得较好的板凸度和平直度,为了实现此目的,我们不仅要实现预设定扎制参数的最优化,计算出最佳的弯輥位置,而且还要针对现场工况的变化,为动态控制计算出准确的传递函数。
1 加热、翻钢过程的优化加热对产品的最终质量有着直接的影响,虽然不同的钢材对加热工艺有着不同的具体要求,但也存在着一些共性的问题:如加热钢坯温度的均匀性,加热生成氧化铁皮量等。
1.1 当前加热工艺的现状分析(1)加热炉技术。
目前加热炉技术主要包含以下二种:①为了使坯料在炉内加热均与,采用侧部与顶部多烧嘴方式,甚至是采用全部侧烧嘴进梁连续式加热炉;②为了减少出炉时的表面损伤,采用抽出机来代替斜坡滑架和缓冲器进行出料。
(2)加热炉的控制系统。
第一类是根据操作者的经验选择炉区温度设定值以尽量使钢坯获得所需要的轧制温度,该控制系统在轧制条件比较稳定、坯料尺寸变化小的条件下可以实现较好的质量控制。
但该方法是基于现有的实际生产率来确定设定值的,不考虑板坯的加热历程,因而无钢坯实际温度的任何反馈。
第二类是直接控制炉区内钢坯温度的监控系统。
该系统是根据实时测得的钢坯表面温度或各区炉温,可精确的计算出钢坯断面上的温度分布,且能动态确定钢坯平均温度和温度分布,可以极大地提高燃料效率、减少氧化量和轧制废品。
1.2 加热工艺的优化分析结合上述分析,为了保证原料烧透烧匀,可进行如下工艺优化:除了装炉布料均匀,保透烧匀,在原来加热途径的基础上,在1200℃增加一个保温台阶,保温时间1.5h,1290℃第二次保温,先保温1h,翻钢后继续保温一小时,然后出钢,出钢时要控制好节奏。
在整个过程中要严格控制轧制温度,轧制钢锭温度要均匀,无明显阴阳面,保证扎件变形均匀(如图1)。
中厚板轧机的板形控制(壹佰钢铁网推荐)板形控制对于提高板带材质量意义重大,是板带压力加工的核心控制技术之一。
近年来,随着先进的板形控制技术不断涌现并日臻完善,促进了板带钢生产装备的进步和产业升级,生产效率和效益大幅提升。
然而,普通中厚板轧机一般为可逆式四辊轧机,常采用单机架或双机架结构布置,有些只具有简单的弯辊装置。
由于设备或工艺的原因,板形控制能力不强,制约了板材质量和成材率的提高。
所以,普通中厚板轧机的板形控制仍然是一个重要课题。
在轧制计划已知的条件下,中厚板轧机板形与板凸度控制手段主要有工作辊弯辊、压下负荷分配以及工作辊和支撑辊的初始辊型。
1. 工作辊弯辊技术。
液压弯辊技术是目前中厚板生产中常用的板形控制技术,其基本原理是通过对工作辊或支撑辊辊颈施加适当的弯辊力来瞬时地改变轧辊的有效凸度,从而改变承载辊缝形状和轧后钢板的延伸率沿横向的分布。
工作辊弯辊直接对辊缝形状产生影响,从而改变轧件的出口板凸度。
由于前面道次轧件较厚,凸度遗传效应小,而对板形和板凸度起决定性影响的轧制道次主要是后 3~4 道次,所以不必对一块钢坯所有轧制全部道次都采用弯辊进行板形控制,只需要在后几个关键道次采用弯辊进行板形和板凸度控制即可满足精度要求。
因此,前面道次不采用弯辊,尽量采取大压下量来发挥轧机的能力;最后三或四个道次采用弯辊控制。
2. 压下负荷分配。
在中厚板轧制时,压下负荷分配是板形与板凸度控制的重要手段。
压下负荷分配是通过调整各个道次的压下量使其轧制力改变,从而使承载辊缝形状发生改变,轧件的出口凸度也随之发生改变。
压下负荷分配可以根据生产中在线的板形情况进行适时调整,响应速度快,操作性和适应性较强。
不同的轧制阶段、不同的辊型、不同的轧件材质和不同的轧制温度等所对应的压下规程分配方法不同,所以应该根据实际情况进行动态的轧制负荷分配。
3. 工作辊和支撑辊的初始辊型。
轧辊辊型是影响板凸度的重要因素,所以,改善板形与控制板凸度常见的方法是进行工作辊辊型的合理设计。
2中厚板轧制技术轧机的强力化是中厚板轧机的重要发展趋势,轧机的单位宽轧制力达到20 kN/mm,电机功率达到4 kW/m,为轧机的TMCP和板形板凸度控制提供了强有力的支撑。
中厚板轧机的控制功能和精度水平有了很大发展,除了常规的液压AGC厚度控制、WRB板形控制技术外,还开发了多点动态厚度控制技术、平面形状控制技术、CVC+板形控制技术等新一代高精度控制技术,板材质量有了很大提高。
在后续的精整T序,采用强力式矫直机、矫直机的计算机自动设定、组坯剪切等新技术,提高了产品的精度水平。
通过轧制、冷却、矫直、剪切的合理匹配,开发出了低残余应力钢板的生产技术,可以提供极低残余应力的钢板,大大减轻了用户的工作量。
高效率、高均匀性加速冷却技术和相应的自动化控制系统已经在各类中厚板轧机上普遍采用,我国已经依据各工厂的具体情况。
开发了U形管层流、直管层流、水幕等不同的冷却方式,有的T厂在冷却系统的前部采用直接淬火系统。
这些系统配以高精度的边部遮蔽装置、辊道速度控制系统和冷却自动控制系统,可以对中厚钢板在长度、宽度和厚度方向上进行高均匀性的控制冷却。
关于粗轧和精轧之间的待温过程。
各厂采用不同的方式。
有的采用交叉多坯轧制方法,有的在粗轧和精轧之ffiJ采用中间冷却,有的在主辊道旁边配置侧辊道,均可得到较好的冷却效果。
日本近年开发出rr高冷却能力的新一代加速冷却系统,该系统由于采用核沸腾方式。
可以将冷却能力提高2—5 倍.通过将淬火系统与在线同火系统组合.实现在线DQ+T.生产过去难以得到的新性能中厚板。
中厚板热处理乍产技术则仍以常化、调质等为主,国内有的厂已经进行热处理生产。
有的在筹划建立热处理生产线。
在巾厚板轧制巾。
TMCP、HTP和RPC等轧制技术得到了进一步的开发和应用,取得了显著进展,尤其是在高强度高性能中厚板产品的开发和生产方面。
目前,国内已经可以生产建筑用460 MPa级中厚板和耐火建筑用中厚板、X70一X100中厚板管线钢、储油罐用钢、高级别桥梁用钢、超低碳贝氏体钢、高性能容器用钢等。
4板形控制4.1 板形的基本概念板形是指成品带钢断面形状和平直度两项指标,通常说的板形控制的实质是对承载辊缝的控制,断面形状和平直度是两项独立存在的指标,但相互存在着密切关系。
板形可以分为视在板形和潜在板形两类。
所谓的视在板形是指在轧后状态下即可用肉眼辨别的板形;潜在板形是指在轧制后不能立即发现,而是在后部加工时才会暴露。
例如在有时从轧机出来的板子看起来并无浪瓢,但一经纵剪后,即出现旁弯和浪皱,于是便称这种轧后板材具有潜在板形缺陷。
图4-1给出了断面厚度分布的实例,轧出的板材断面呈鼓肚形,有时带楔形后者其他的不规则形状。
这种断面厚度差主要来自不均匀的工作辊缝。
如果不考虑轧件在脱离轧辊后所产生的弹性回复,则可认为实际的板材断面后度差即等于工作辊缝在板宽范围内的开口厚度。
从用户的角度看,最好是断面厚度等于零。
但是这在目前的技术条件下还不可能达到。
在以无张力轧制为其特征的中厚板热轧过程中,为保证轧件运动的稳定性,从而确保轧制操作稳定可靠,尚要求工作辊缝(因而也就是所轧出的成品断面)稍带鼓形。
断面形状实际上是厚度在板宽方向(设为x坐标)的分布规律可用一项多项式加以逼近。
h(x)=he+ax+bx2+cx3+dx4式中he——带钢边部厚度,但由于边部减薄(由轧辊压扁变形在板宽处存在着过渡区而造成的),一般取离实际带边40mm处的厚度为he。
其中一次项实际为楔形的反映,二次抛物线对称断面形状,对于宽而薄的板带亦可能存在三次和四次项,边部减薄一般可用正弦和余弦函数表示。
在实际控制中,为了简单,往往以其特征量——凸度为控制对象。
出口断面凸度式中He ——板带(宽度方向)中心的出口厚度。
δ=Hc-He为了确切表述断面形状,可以采用相对凸度CR=δ/h作为特征量考虑到测厚仪所测的实际厚度为he或hc,也可以用。
δ/he或δ/hc(见图4-2)平直度是指浪形、瓢曲或旁弯有无及存在的程度。
平直度和带钢在每个机架入口与出口的相对凸度是否匹配有关(见图4-3)。
8中厚板平面形状控制8.1中厚板平面形状控制概述8.1.1 中厚板轧制平面形状变化特点由于中厚板生产坯料尺寸范围小而产品尺寸范围大,因此典型的中厚板轧制过程一般都包括成形轧制、展宽轧制和精轧三个阶段,如图8-1所示。
(1)成形轧制阶段:成形轧制也称整形轧制,即沿板坯长度方向(纵向)轧制1~4道次。
目的是消除板坯表面的凹凸不平和由于剪切引起的端部压扁,改善坯料表面条件,使板坯厚度均匀,提高展宽精度,减少展宽轧制时板坯边部桶形的产生。
(2)展宽轧制阶段:板坯经成形轧制后,一般都需要转钢90°进行展宽轧制。
一是使板坯宽度达到钢板毛宽;二是使板坯在纵、横两个方向性能均匀,改善各向异性。
展宽前后轧件宽度之比,称为展宽比,随展宽比不同,一般进行4—8道次展宽轧制。
(3)精轧阶段:精轧是在展宽轧制后,再将板坯转90°,沿板坯原长度方向进行伸长轧制,直至满足成品钢板的厚度、板形和性能要求。
传统平板轧制理论以平面应变条件为基础,认为在宽厚比较大的变形过程中,不发生横向变形。
但在中厚板变形过程中板坯沿轧制方向延伸的同时,宽度方向也发生宽展,这时已不是平面应变条件,而是三维塑性变形条件。
此时,板坯头尾端由于缺少外端的牵制,宽展更加明显,不均匀塑性变形严重。
在板坯厚度较厚的成形和展宽轧制阶段,这种不筠匀变形尤为明显。
成形和展宽轧制后板坯平面形状如图8-2所示。
由图8-2可以看出,成形和展宽轧制后板坯的平面形状已不再是矩形。
图8-2中C1和C3部分的凹形是由于在板坯头尾端发生局部宽展造成的;而C2和C4部分的凸形是因为成形轧制时板坯宽度方向的边部比宽度中部的宽展大,转钢进行展宽轧制时,产生延伸差,并与C1和C3部分的局部展宽累加而成。
中厚板生产一般要进行三阶段轧制,因此轧制终了时钢板的平面形状是由整个轧制过程中平面形状的变化量叠加而成的,并且受板坯尺寸、成品尺寸及横向轧制比(成品宽/板坯宽,即展宽比)、长度方向轧制比(成品长/板坯长,即伸长率)、压下率和变形区接触弧长等因素的影响。
8中厚板平面形状控制8.1中厚板平面形状控制概述8.1.1 中厚板轧制平面形状变化特点由于中厚板生产坯料尺寸范围小而产品尺寸范围大,因此典型的中厚板轧制过程一般都包括成形轧制、展宽轧制和精轧三个阶段,如图8-1所示。
(1)成形轧制阶段:成形轧制也称整形轧制,即沿板坯长度方向(纵向)轧制1~4道次。
目的是消除板坯表面的凹凸不平和由于剪切引起的端部压扁,改善坯料表面条件,使板坯厚度均匀,提高展宽精度,减少展宽轧制时板坯边部桶形的产生。
(2)展宽轧制阶段:板坯经成形轧制后,一般都需要转钢90°进行展宽轧制。
一是使板坯宽度达到钢板毛宽;二是使板坯在纵、横两个方向性能均匀,改善各向异性。
展宽前后轧件宽度之比,称为展宽比,随展宽比不同,一般进行4—8道次展宽轧制。
(3)精轧阶段:精轧是在展宽轧制后,再将板坯转90°,沿板坯原长度方向进行伸长轧制,直至满足成品钢板的厚度、板形和性能要求。
传统平板轧制理论以平面应变条件为基础,认为在宽厚比较大的变形过程中,不发生横向变形。
但在中厚板变形过程中板坯沿轧制方向延伸的同时,宽度方向也发生宽展,这时已不是平面应变条件,而是三维塑性变形条件。
此时,板坯头尾端由于缺少外端的牵制,宽展更加明显,不均匀塑性变形严重。
在板坯厚度较厚的成形和展宽轧制阶段,这种不筠匀变形尤为明显。
成形和展宽轧制后板坯平面形状如图8-2所示。
由图8-2可以看出,成形和展宽轧制后板坯的平面形状已不再是矩形。
图8-2中C1和C3部分的凹形是由于在板坯头尾端发生局部宽展造成的;而C2和C4部分的凸形是因为成形轧制时板坯宽度方向的边部比宽度中部的宽展大,转钢进行展宽轧制时,产生延伸差,并与C1和C3部分的局部展宽累加而成。
中厚板生产一般要进行三阶段轧制,因此轧制终了时钢板的平面形状是由整个轧制过程中平面形状的变化量叠加而成的,并且受板坯尺寸、成品尺寸及横向轧制比(成品宽/板坯宽,即展宽比)、长度方向轧制比(成品长/板坯长,即伸长率)、压下率和变形区接触弧长等因素的影响。
中厚板板形缺陷分析及控制措施佟程志;李仕力;苏安龙【摘要】分析了中厚板出现的横向同板差异大、边浪、中间浪等板型缺陷,通过设计轧辊辊形、分段冷却轧辊、优化轧制规程等措施,有效控制了中厚板板型缺陷,保证了钢板板形,提高了成材率.【期刊名称】《天津冶金》【年(卷),期】2016(000)0z1【总页数】3页(P27-29)【关键词】中厚板;板形;缺陷;控制【作者】佟程志;李仕力;苏安龙【作者单位】天津钢铁集团有限公司,天津300301;天津钢铁集团有限公司,天津300301;天津钢铁集团有限公司,天津300301【正文语种】中文板形控制是衡量中厚板生产水平的一个重要指标,良好的板形控制可以提高钢板合格率以及成材率[1]。
在现今严峻的钢铁市场形势下,提高钢板板形控制水平,减少钢板板形缺陷,是降低企业生产成本,提高企业竞争力的重要手段。
中厚板板形包括钢板断面形状和平直度两项指标,断面形状由凸度、楔形度、边部减薄等参数表示,其中凸度是最主要的参数;平直度是指钢板横向各部位是否产生波浪和瓢曲。
中厚板板形缺陷一直是困扰中厚板生产的难题,早期采用烫辊、原始辊形等办法,但收效甚微;之后,采用增加轧机的刚度、完善辊系、配置弯辊装置以及立辊轧机等办法,取得较好的效果;进而开发出AGC计算机控制、MAS法、BDR法、HCW轧机、PC轧机、VC辊、CVC轧机等先进的板形控制技术,使得中厚板的板形控制提高到全新的水平[2]。
我公司炼轧厂中厚板工序采用3 500mm双机架四辊可逆式轧机,由于建厂较早,作为常规中厚板生产线,并未安装弯辊系统,因此板形控制难度2.1 钢板的横向同板差钢板凸度是描述钢板断面形状的重要指标,是指钢板宽度中心处的厚度与刨去边部减薄部分的钢板边部厚度的差值,即我们常说的横向同板差。
精准的中厚板轧制厚度控制有利于钢板成材率的提高,而如果钢板横向同板差过大,则钢板的厚度控制变得毫无意义,造成钢铁料的消耗,不利于成材率的提高。
1 板型的基本概念板型直观上是指板带的翘曲程度,其实质是指钢板内部残余应力分布。
1.1 钢板横断面外形板带产品的断面形状可以描述为产品横断面的轮廓(如图1所示),此轮廓由一系列指定点上或指定增量点上的厚度测量值来定义。
图1 钢板的横断面示意图1.1.1 影响轧件断面几何形状的因素当轧件只受塑性变形压缩时,轧制后没有弹性变形恢复。
这种情况下,轧件断面形状完全由辊缝形状所决定。
影响辊缝形状的四个因素是:轧辊的垂直位移、轧辊的水平位移、轧辊热凸度和轧辊磨损。
(1)轧辊的垂直位移。
引起垂直面上轧辊位移的因素有:a.轧机延伸:它是因轧制负荷和轧制热而产生的,包括轧辊在的轧机部件的伸长和压缩的结果。
b.轧辊弯曲:这是由轧制负荷和垂直方向上轧辊弯曲液压缸产生的力引起的。
c.辊缝中液压润滑油膜厚度的变化。
d.支撑辊轴承里油膜厚度的变化。
(2)轧辊的水平位移。
可能引起水平面上轧辊位移的因素有a.作用在工作辊上的轧制负荷的水平分量,该工作辊中心线偏离相邻支撑辊轴承中心线。
b .由水平面上轧辊弯曲机构所产生的力引起的轧辊弯曲。
c .由轧件变形区的入口侧和出口侧不相等的带钢张力引起的轧辊位移和弯曲。
(3)轧辊热凸度:轧辊热凸度定义为轧制期间由于轧辊受热和冷却造成的轧辊直径的增量,某些情况下,轧辊热凸度是通过预热轧辊有意施加的。
(4)轧辊磨损:轧辊磨损指由于研磨、腐蚀、及粘着磨损而造成的逐渐损伤。
1.1.2 断面形状要素的定义平板的断面形状通常描述为:中心厚度、边部厚度、水平度、楔形、凸度、边部减薄等。
(1)中心厚度H :中心厚度H 是指轧件中心线处的厚度。
(2)边部厚度H I 、H J :边部厚度是指距边部一定距离的测量值,这个距离d 一般为9.5~19mm ,L 一般为50~75mm 。
传动侧为J I H H 、。
操作侧为J 'I 'H H 、。
(3)倾斜量i H δ:它由传动侧和操作侧的厚度差来决定:'I I i H H H -=δ(4)楔形:传动侧和操作侧的楔形分别为:传动侧楔形:'I I H H H >>操作侧楔形:I I H H H >>'(5)凸度:凸度定义为中心厚度H 和指定的边部厚度之差。
以下划分四种形式的凸度: 中心凸度或整体中心凸度为:2'I I HI H H H C +-= 局部凸度等于:2'J J HJ H H H C +-= 传动侧凸度等于:I HI H H C -=操作侧凸度等于:I HI H H C ''-=(6)边部减薄:边部减薄定义为边部厚度H I 和H J 之差,以下描述三种形式的边部减薄: 平均边部减薄:''2J J I I h H H H H e +--= 传动侧边部减薄:I J h H H e -='操作侧边部减薄:''''I J h H H e -=1.2 产生不良平直度的原因板带材平直度或板形是可测量的参数,它们可以表征浪形或瓢曲是否存在以及其大小和在轧件上的位置。
热轧和冷轧板带材的不良平直度或板形由横截面上的不同延伸引起。
这些差异产生了板带材的内部应力。
事实上引起这些板形缺陷的应力可能是压应力或切应力。
压应力产生与板带材宽向平行的瓢曲。
这些板形缺陷定义为边浪、中波和两肋浪。
切应力引起与板带材横向斜交分布的瓢曲,形成所谓的人字形缺陷。
当外张力作用于班带材时,外部张力应力与内部应力结合。
结果,板带材中的压应力减弱,得到好的板形。
板带材的延伸差异是由于板带材与有载辊缝形状局部不匹配引起的。
边浪和中浪归于板带材和轧辊凸度上的差异。
因此,板形上较复杂的凹凸不平是由于轧辊磨损、温度不均、来料有隆起、板带材金相不均、润滑不均匀等引起的。
1.3 带材板形缺陷的形式就板形控制而言,通常考虑如下图所示四种主要形式的板带材板形。
a.理想的板形:理想的板形指的是当带材横向内部应力相等时的纯理论情况。
这种理想的平整板形在外张力去除并将带材切成条后仍然保持着。
b.潜在的板形:潜在的板形相当于带材横向内部应力不等,但带材的截面模数又大得足以抵抗瓢曲变形时的情况。
具有潜在板形的带材没有外部张力时是平直的。
然而,切成条的带材,释放了潜应力,形状就参差不齐了。
c.表现的板形:当带材横向内部应力不相等,同时带材的截面模量不能大到足以抵抗瓢曲变形时,出现表现的板形,导致局部的弹性瓢曲。
在适当的外张力下,整体压应力可以减弱到表现的板形转化成潜在的板形水平上。
另一方面,除去外部张力并切成条,就会显示出表现的板形。
d.双重的板形:双重的板形是带材的一部分具有潜在的板形,而另一部分具有表现的板形的情况。
带材的一侧边浪或四分之一瓢曲是这种板形形式的典型例子。
1.4 影响带材板形的主要因素影响板形的主要因素可分为内因(金属本性)和外因(轧制条件)。
金属本身的物理性能(例如硬化特性,变形抗力)直接影响轧制力的大小,因而与板形密切相关。
金属的几何特性,特别是板材的宽厚比,原料板凸度是影响板形的另一个重要因素。
轧制条件的影响更为复杂,它包括更为广泛的内容。
凡是能影响轧制压力及轧辊凸度是的因素(例如摩擦条件、轧辊直径、张力、轧制速度、弯辊力、磨损等)和能改变轧辊间接触压力分布的因素(例如轧辊外形、初始轧辊凸度)都可以影响板形。
下面就这几种具体影响因素分别进行分析:(1)轧制力变化对板形的影响轧制力受许多因素的影响,例如变形抗力、来料厚度、摩擦系数、带钢张力等,因此它是轧制过程中一个非常活跃的因素。
轧制力波动可以分为两种情况,一种是偶然性的波动,一种是稳定性的变化。
所谓偶然性,是指它变化的时间与轧辊热凸度变化所用时间相比是短的,所谓波动是指变化后基本上会恢复原值。
这种情况下,轧制力的变化并不涉及到轧辊热凸度的变化。
而当轧制力发生了稳定的长时间的变化,情况要比偶然性波动要复杂。
(2)来料板凸度对板形的影响具有良好板形的带钢的重要条件是来料断面形状和承载辊缝形状相匹配,通常采用的方法是大量测取原料数据,找出原料板凸度的变化规律,据此确定本车间的工艺参数,以保证获得良好板形。
(3)热凸度对板形的影响轧制过程当中,金属相对轧辊滑动产生的热量和金属变形所释放的热量有一部分传入轧辊,使轧辊温度升高,这是轧制过程当中轧辊的热输入。
同时冷却水和空气又从轧辊中带走热量,使其温度降低,这是轧辊的热输出。
在开轧后的一段时间内,轧辊的热输入大于热输出,轧辊温度逐渐升高,热凸度也随之不断增大。
在以某一特定规程轧制若干带卷之后,轧辊热输入和热输出相等,处于平衡状态,轧辊温度也保持一个稳定值。
一般情况下,在特定的轧制规程下,板形工艺参数是依据稳定的热凸度设计的。
但由于以下原因,实际凸度往往偏离稳定值。
a.轧机停轧一段时间又重新开动时,在极端情况下轧辊没有热凸度,实际生产中虽然通过烫辊等措施使轧辊有一定的热凸度,但仍较稳定值小的多。
只有轧制数卷之后,才形成热凸度。
b.如果机架工作辊损坏,必须更换新辊,在极端情况下也没有热凸度。
c.不同产品常常要求由一种轧制规程变到另一种轧制规程,随之而来的是热凸度需要由一个稳定值过度到另一个稳定值。
在实际生产中为了防止这种情况发生,除了通过烫辊给出一定的初始热凸度外,在轧制程序方面采用先轧窄带,后轧宽带的方法,利用对板形不十分敏感的窄料轧制形成热凸度,再轧制板形较难控制的宽料。
轧制规程的改变使稳定凸度变化,这是经常发生的,有时凸度变化是十分明显的。
在规程改变后,热凸度曲线改变,如果还在原有的轧制力下工作,则必然发生板形的缺陷,严重时,规程变化对板形的影响并不亚于换辊等对板形的影响,所以应要特别注意。
(4)初始轧辊凸度对板形的影响对板形控制来说,初始轧辊凸度的选择是一个十分重要的问题,合理地选择初始凸度,可使板形变化始终被限制在轧机控制能力之内,这无疑是获得良好板形的重要保证。
对所轧产品宽度变化大的轧机来说,应根据产品宽度的不同而采用相应凸度的轧辊,一般的说,在轧制力相同的情况下,板宽越大,所需凸度就越小。
(5)板宽变化对板形的影响一般说轧机的刚度是指轧机的纵刚度,但在研究板形问题时,更关心的时轧机的横刚度。
所谓横刚度是指造成钢板中心和板边部单位厚度差所需要的轧制力,单位是吨/毫米。
轧机的横刚度是相对一定板宽而言的,当板宽变化时,轧机的横刚度发生变化,因而在承受同样轧制力的情况下,轧辊的变化以及为弥补轧辊变形所必需的轧辊凸度均发生变化,当然良好板形也发生变化。
(6)张力对板形的影响其一是张力改变对轧辊热凸度发生影响,特别是后张力影响更大,因而调整张力是控制板形的手段。
其二是张力对轧制压力发生影响,根据轧制理论,由于张力变化,特别是后张力的变化,对轧制力有很大影响,而轧制力变化必然导致轧辊弹性变形发生变化,所以必然对板形产生影响。
其三是张力分布对金属横向流动发生影响。
这个问题近年来已引起人们的广泛注意。
研究表面,当张力沿横向分布不均时,会使金属发生明显的横向流动,即使对于板材轧制这种宏观看来近于平面变形的情况也是如此。
在一定的高向变形下,横向流动的结果必然改变沿横向的延伸分布,因而必然改变带钢的板形。
(7)轧辊接触状态对板形的影响工作辊与支撑辊的接触状态对板形的影响是近年来人们注意探索的一个问题。
通过对这个问题的研究,人们找到了一些新的改善板形的方法,如采用双锥度支撑辊,双阶梯支撑辊,HC轧机,大凸度支撑辊等。
对于普通的四辊轧机工作辊与支撑辊是沿整个辊身接触的,在轧制力作用下,工作辊和支撑辊之间形成接触压力q*,在板宽范围以外的区域A,辊间压力形成一个有害弯矩,它使轧辊发生多余的弯曲。
为抵消这个有害的弯矩引起的轧辊变形,可以改变轧辊的初始凸度,也可以使用液压弯辊。
但当单位宽轧制力p*改变时,有害弯矩也随之变化,使板形改变。
为了获得满意的板形,必须随着轧制力的变化不断地调整液压弯辊力。
也可以设法改变轧辊的接触状态,例如采用双阶梯辊,使中间接触段长度缩短,从而减少有害弯矩,由有害弯矩引起的轧辊弯曲也就随之减小。
当中间接触段长度缩短到一定程度时,有害弯矩可以完全消除。
这时即使轧制力改变,工作辊挠度曲线也可以基本不变,轧机具有无限大的横刚度。
由于这个例子可见,轧辊之间的接触状态对板形有重大的影响,它可以从根本上改变轧机的板形控制特性,应特别给予重视。
2 轧制工艺设定板带材轧制工艺主要包括:压下制度、速度制度、温度制度、张力制度及辊型制度等。
2.1 中厚板轧制工艺简介中厚板轧制的特点是尺寸规格繁多、轧制中要求有展宽轧制。
厚板轧制过程一般分为以下三个阶段:成形轧制、展宽轧制、精轧轧制。
a.成形轧制的目的消除板坯表面因清理而带来的缺肉不平;消除剪断时引起的端部压扁;使展宽轧制前获得准确的坯料厚度;端部成扇形展宽以减少横轧时的桶形;b.展宽轧制的目的为了得到规定的轧制宽度。