中厚板无切边轧制法研究_阳辉
- 格式：pdf
- 大小：566.54 KB
- 文档页数：4
< 0, 双鼓形 2. 3 中厚板平面形状形成机理
中厚板轧制变形时, 由于轧件本身的尺寸、材 质及加热温度不均, 轧机的调整不平, 轧辊承载辊 缝形状与来料断面的匹配等因素, 轧件的压下、延 伸及宽展往往是不均匀分布的。轧件在高度方向 压下的金属流量转移到长度方向的延伸与宽度方
向的宽展。压下在轧件宽度方向上的不均必然引
图 1 轧件上下表面形状及侧面或端面形状
表面形状尺寸参数: > 0, 舌头状
头尾形状 1= 1 c- ( l e1+ l e2) / 2 = 0, 平直 < 0, 鱼尾形
> 0, 桶形 侧边形状 b= bc- ( be1+ b e2) / 2 = 0, 平直
< 0, 凹形 侧面或端面形状尺寸参数:
> 0, 单鼓形 e= b z- ( b s+ b x) / 2 = 0, 平直
图 2 目标刻度板与轧件的合成照相图
作者通过铅块试样模拟中厚板轧制变形, 立 辊轧机也参与了变形, 立轧相机放在轧制方式发 生改变之前。试验表明, 在成形轧制阶段的轧件 平面形状, 端部为舌头状, 宽度方向为凹形; 在展 宽轧制阶段终了, 头尾端部为鱼尾形, 宽度方向为 桶形; 在精轧阶段, 随着变形的深入, 头尾端部的 鱼尾 形状加剧, 而宽度方向 的桶形会得到改善。 精轧终了头尾端部的鱼尾形状是由于立轧狗骨的 延伸造成的。试验还对轧件平面形状参数与压缩 比( 坯料厚/ 成品厚) 展宽比( 成品宽/ 坯料宽) 等因 素进行了研究。
最大限度地获得最高成材率。
2 中厚板轧制过程中轧件平面形状变化规律
2. 1 中厚板轧制过程 中厚板轧制为可逆轧制, 中厚板轧制过程一
般分三个阶段: 一是成形轧制阶段, 即除去浇铸尺 寸误差及修磨对坯料的影响, 有利于计算机控制 的数据采集和提高随后的轧制的展宽精度, 一般 沿轧件长度方向轧制 2~ 4 道次。在成形轧制后 轧件在辊道上水平旋转 90 , 沿轧件宽度方向进入 展宽轧制阶段, 以获得规定所要求的轧制宽度, 这 是中厚板生产中所特有的轧制方式, 也有利于改 善钢板的各向异性, 展宽轧制后再次在辊道上水 平旋转 90 , 进入第三阶段即精轧阶段, 沿轧件的 长度方向延伸至成品所要求的板材厚度。在中厚 板轧制过程中, 与水平轧机成接近布置的立辊轧 机参与轧件的侧面变形, 以控制钢板侧面的形状 及侧边尺寸的均匀性。 2. 2 中厚板平面形状的描述
25
宽度轮廓及宽度偏差控制由成形 MAS 轧制与展 宽轧制及精轧阶段中的立轧来实现, 轧件的头尾 形状控制是由展宽 MAS 轧制与精轧阶段中的立 轧来完成。重载高应答性的液压 AGC 系统及准 确的平面形状模型预报系统为这种方法的实施提 供了可能。
作者用铅坯试样研究了平辊立轧及倒棱轧制 对轧件侧面形状及平面形状的影响, 并对这种无 切边轧制技术进行了研究。 3. 1 立辊的作用
轧件侧面及端面的双鼓是由于宽厚轧件轧制
初期变形在高度方向的不均匀分布所至, 变形集 中在轧 辊直接作用的 表面附近。随 着变形的深
入, 双鼓形状发展为折叠, 这对提高产品质量及成 材率极其不利。 2. 4 轧制过程中厚板平面形状变化的研究
为了探讨中厚板轧制过程轧件平面形状的变 化规律, 可借助于合成照相法或激光测量法[ 3] 现 场实测轧件平面形状, 也可通过物理模拟或数学 模拟方法来进行测量。
起纵向延伸的不均, 虽然受金属质点整体性的约 束, 但最终反映在轧后端部呈舌头或鱼尾形状而 引起切头切尾损失, 由于中厚板比薄带钢厚, 抗弹 性失稳能力强, 不会因此而出现浪形。
轧件在宽度方向的宽展不均, 也是受压下不 均的影响及宽度方向上的阻力制约, 同时外端的 影响及轧制方式的转换( 展宽轧制) 使宽度不均加 剧。切边损失是影响轧制成材率的主要因素。
方向各处的厚度是连续变化的, 即目标厚度不再
是定值而是长度方向上位置的函数, 如图 4 所示。 轧件厚度差变换的制定是根据轧件平面形状预测
模型结合体积不变条件由下式得出:
h( x ) = F ( X ) hn/ W
或
h( x ) = G( Y) hn/ L
式中 X = a x
h( x ) 在长度方向上的板厚值正量 F( X ) 、G ( Y ) 、hn、W 成型轧制终了的
中厚板生产中, 尤其是宽厚钢板的平面形状 控制技术, 即通过合理的轧制工艺操作, 使钢板的 表面形状矩形化, 侧面及端面形状平直化, 尽量减 少切边、切头切尾的损失, 提高钢板的成材率, 提 高经济效益[ 2] 。中厚板无切边轧制法是钢板的平 面形状控制技术最佳体现, 借助合理的轧制操作, 轧后直接通过冷铣机进行铣边处理而无需切边,
Keywords: plate; plate rolling; trimming- free; plan view control technique; yield
1前言
中厚钢板是钢铁产品中重要组成部分, 广泛 用于建筑、工程机械、车辆、造船、容器、管线板、海 洋平台等行业或领域。我国现有中厚板轧机 27 套, 其中辊身长度在 3 000 mm 以上的宽厚板轧机 7 套, 大多数为中板轧机[ 1] 。近年来, 随着中国加 入 WTO 及国内进入新一轮的经济增长周期, 钢铁 工业不断通过技术改 造扩大规模和 提高产品质 量, 降低成本及提高竞争力, 使该行业的发展充满 了生机与活力。中厚板生产企业中, 中厚板轧机 装备水平不断取得进步, 随着宝钢 5 000 mm 级宽 厚板轧机的建成投产, 我国宽厚钢板的生产能力 必将取得新的突破。
状, 在这个测量结果的基础上, 可由下式来表示钢 板最终的平面形状预测模型:
F ( X ) = f 1( X / ) + f 3( X / ) +
f 1( X ) + f 5( X / )
( 1)
G( Y) = ( / hm) hi f 2( Y/ ) i +
f 4( Y/ ) + ( / hn) hj f 2( Y ) j
j = 1~ n 精轧道次数 hi、hm、h n 轧件厚度 F( X ) 侧边的形状 G( Y) 头尾的形状 f 1( X / ) 、f 2( Y/ ) i 成形轧制时侧面、
头尾形状 f 3( X / ) 、f 4( Y/ ) 展宽轧制时头尾、
侧面形状 f 5( X / ) 侧面的修正值 f 1( X ) 、f 2( Y) j 精轧时侧面、头尾形状
( 4) 随着我国中厚板轧机的装备水平的不断 提高, 针对中厚板生产中的平面形状控制技术的 研究与实施应尽快落实。
图 4 成形道次轧制后的轧件形状
图 3 带轧型刻槽的立辊
3. 2 轧件平面形状预测模型的建立 轧件的轧制过程中平面形状的变化规律的研
究是中厚板平面形状控制技术的重要保证。通过
合成照相技术在线实 测轧制过程轧 件的平面形
YANG- Hui ( Chongqing Polytechnic College, Chongqing 400050, China)
Synopsis:This paper introduces the variation of plan view during plate rolling, the pr inciple and procedure of trimming- free plate production. In addition, the development of software for the trimming- free plate production is also given in the paper.
关键词: 中厚板; 中厚板轧制; 勿需切边; 平面形状控制技术; 成材率 中图分类号:TG335 文献标 识码: A 文章编号: 1001- 1447( 2004) 06- 0024- 04
RESEARCH ON TRIMMING- FREE PLATE PRODUCTION IN PLATE ROLLING
制系统可通过如图 5 控制原理框图来实现。
图 5 液压缸位置控制原理图
4结论
( 1) 研究了中厚板轧制过程轧件平面形状变 化规律及机理。
( 2) 分析了中厚板无切边轧制方法的技术构 成, 在影响轧制生产效率不太大的前提下, 采用平 面形状控制技术大幅提高成材率是有利的。
( 3) 介绍了中厚板平面形状控制技术离不开 完善的检测手段、先进的设备配置及合理的软件 开发。
中厚板轧制所用的原料主要以矩形连铸坯为 主, 矩形轧件轧后并非严格意义上的矩形, 其上下
作者简介: 阳 辉( 1966- ) , 男, 重庆人, 工程师, 主要从事板带方面科研工作.
24
表面形状及侧面或端面形状如图 1。
合成照相法是利用架在轧机机架上方的固定 式照相机, 先后拍摄辊道上目标刻度板及轧件平 面形状, 然后合成洗相、分析与处理。如图 2 目标 刻度板与轧件平面形状合成照相图。
[ 参考文献]
[ 1] 于世果, 李宏 图. 国 外厚板 轧机 及轧 制技 术的发 展[ J] . 轧
钢, 1999( 5) / ( 6) : 43~ 46/ 29~ 32. [2] 贺达伦, 王国栋, 等. 国 外厚板厂 获取高成 材率采 用的新 技
( 2) 式中 ( X , Y) 坐标
、 精轧道次延伸比、展宽比 、 精轧的修正系数 i = 1~ m 成形轧制道次数
26
国内有学者通过轧制塑性泥模拟中厚板头部 变形而建立的端部形状模型[ 7] , 这也是一种平面
形状预测模型的建立方法, 有待完善。
3. 3 轧件厚差变换的 AGC 系统开发
在中厚板轧制过程中, 为了控制轧件的平面 形状, 在轧制方式改变之前, 某些道次沿轧制延伸
在 MAS 轧制 法的基 础上 开发了 TFP ( Trimming- Free Plate) 轧制法[ 6] , 即无需切边的钢板的 生产。该法设备配置了有与精轧机成接近布置的 立辊轧机, 立辊由一平直段和一带凹槽的孔型段 组成, 立 辊 可 上下 移 动, 立辊 辊 缝 配 置 有液 压 AWC 功能。当立轧钢板厚度较薄时, 专门设有防 止钢板翘曲的支撑系统。具体操作必要时在成形 轧制最后一道用带孔型段的立辊对轧件侧面进行 倒棱, 以防止随后轧制产生的双鼓及折叠; 轧件的
中厚板轧制变形时, 由于轧件本身的尺寸、材 质及加热温度不均, 轧机的调整不平, 轧辊承载辊 缝形状与来料断面的匹配等因素, 轧件的压下、延 伸及宽展往往是不均匀分布的。轧件在高度方向 压下的金属流量转移到长度方向的延伸与宽度方
向的宽展。压下在轧件宽度方向上的不均必然引
图 1 轧件上下表面形状及侧面或端面形状
表面形状尺寸参数: > 0, 舌头状
头尾形状 1= 1 c- ( l e1+ l e2) / 2 = 0, 平直 < 0, 鱼尾形
> 0, 桶形 侧边形状 b= bc- ( be1+ b e2) / 2 = 0, 平直
< 0, 凹形 侧面或端面形状尺寸参数:
> 0, 单鼓形 e= b z- ( b s+ b x) / 2 = 0, 平直
图 2 目标刻度板与轧件的合成照相图
作者通过铅块试样模拟中厚板轧制变形, 立 辊轧机也参与了变形, 立轧相机放在轧制方式发 生改变之前。试验表明, 在成形轧制阶段的轧件 平面形状, 端部为舌头状, 宽度方向为凹形; 在展 宽轧制阶段终了, 头尾端部为鱼尾形, 宽度方向为 桶形; 在精轧阶段, 随着变形的深入, 头尾端部的 鱼尾 形状加剧, 而宽度方向 的桶形会得到改善。 精轧终了头尾端部的鱼尾形状是由于立轧狗骨的 延伸造成的。试验还对轧件平面形状参数与压缩 比( 坯料厚/ 成品厚) 展宽比( 成品宽/ 坯料宽) 等因 素进行了研究。
最大限度地获得最高成材率。
2 中厚板轧制过程中轧件平面形状变化规律
2. 1 中厚板轧制过程 中厚板轧制为可逆轧制, 中厚板轧制过程一
般分三个阶段: 一是成形轧制阶段, 即除去浇铸尺 寸误差及修磨对坯料的影响, 有利于计算机控制 的数据采集和提高随后的轧制的展宽精度, 一般 沿轧件长度方向轧制 2~ 4 道次。在成形轧制后 轧件在辊道上水平旋转 90 , 沿轧件宽度方向进入 展宽轧制阶段, 以获得规定所要求的轧制宽度, 这 是中厚板生产中所特有的轧制方式, 也有利于改 善钢板的各向异性, 展宽轧制后再次在辊道上水 平旋转 90 , 进入第三阶段即精轧阶段, 沿轧件的 长度方向延伸至成品所要求的板材厚度。在中厚 板轧制过程中, 与水平轧机成接近布置的立辊轧 机参与轧件的侧面变形, 以控制钢板侧面的形状 及侧边尺寸的均匀性。 2. 2 中厚板平面形状的描述
25
宽度轮廓及宽度偏差控制由成形 MAS 轧制与展 宽轧制及精轧阶段中的立轧来实现, 轧件的头尾 形状控制是由展宽 MAS 轧制与精轧阶段中的立 轧来完成。重载高应答性的液压 AGC 系统及准 确的平面形状模型预报系统为这种方法的实施提 供了可能。
作者用铅坯试样研究了平辊立轧及倒棱轧制 对轧件侧面形状及平面形状的影响, 并对这种无 切边轧制技术进行了研究。 3. 1 立辊的作用
轧件侧面及端面的双鼓是由于宽厚轧件轧制
初期变形在高度方向的不均匀分布所至, 变形集 中在轧 辊直接作用的 表面附近。随 着变形的深
入, 双鼓形状发展为折叠, 这对提高产品质量及成 材率极其不利。 2. 4 轧制过程中厚板平面形状变化的研究
为了探讨中厚板轧制过程轧件平面形状的变 化规律, 可借助于合成照相法或激光测量法[ 3] 现 场实测轧件平面形状, 也可通过物理模拟或数学 模拟方法来进行测量。
起纵向延伸的不均, 虽然受金属质点整体性的约 束, 但最终反映在轧后端部呈舌头或鱼尾形状而 引起切头切尾损失, 由于中厚板比薄带钢厚, 抗弹 性失稳能力强, 不会因此而出现浪形。
轧件在宽度方向的宽展不均, 也是受压下不 均的影响及宽度方向上的阻力制约, 同时外端的 影响及轧制方式的转换( 展宽轧制) 使宽度不均加 剧。切边损失是影响轧制成材率的主要因素。
方向各处的厚度是连续变化的, 即目标厚度不再
是定值而是长度方向上位置的函数, 如图 4 所示。 轧件厚度差变换的制定是根据轧件平面形状预测
模型结合体积不变条件由下式得出:
h( x ) = F ( X ) hn/ W
或
h( x ) = G( Y) hn/ L
式中 X = a x
h( x ) 在长度方向上的板厚值正量 F( X ) 、G ( Y ) 、hn、W 成型轧制终了的
中厚板生产中, 尤其是宽厚钢板的平面形状 控制技术, 即通过合理的轧制工艺操作, 使钢板的 表面形状矩形化, 侧面及端面形状平直化, 尽量减 少切边、切头切尾的损失, 提高钢板的成材率, 提 高经济效益[ 2] 。中厚板无切边轧制法是钢板的平 面形状控制技术最佳体现, 借助合理的轧制操作, 轧后直接通过冷铣机进行铣边处理而无需切边,
Keywords: plate; plate rolling; trimming- free; plan view control technique; yield
1前言
中厚钢板是钢铁产品中重要组成部分, 广泛 用于建筑、工程机械、车辆、造船、容器、管线板、海 洋平台等行业或领域。我国现有中厚板轧机 27 套, 其中辊身长度在 3 000 mm 以上的宽厚板轧机 7 套, 大多数为中板轧机[ 1] 。近年来, 随着中国加 入 WTO 及国内进入新一轮的经济增长周期, 钢铁 工业不断通过技术改 造扩大规模和 提高产品质 量, 降低成本及提高竞争力, 使该行业的发展充满 了生机与活力。中厚板生产企业中, 中厚板轧机 装备水平不断取得进步, 随着宝钢 5 000 mm 级宽 厚板轧机的建成投产, 我国宽厚钢板的生产能力 必将取得新的突破。
状, 在这个测量结果的基础上, 可由下式来表示钢 板最终的平面形状预测模型:
F ( X ) = f 1( X / ) + f 3( X / ) +
f 1( X ) + f 5( X / )
( 1)
G( Y) = ( / hm) hi f 2( Y/ ) i +
f 4( Y/ ) + ( / hn) hj f 2( Y ) j
j = 1~ n 精轧道次数 hi、hm、h n 轧件厚度 F( X ) 侧边的形状 G( Y) 头尾的形状 f 1( X / ) 、f 2( Y/ ) i 成形轧制时侧面、
头尾形状 f 3( X / ) 、f 4( Y/ ) 展宽轧制时头尾、
侧面形状 f 5( X / ) 侧面的修正值 f 1( X ) 、f 2( Y) j 精轧时侧面、头尾形状
( 4) 随着我国中厚板轧机的装备水平的不断 提高, 针对中厚板生产中的平面形状控制技术的 研究与实施应尽快落实。
图 4 成形道次轧制后的轧件形状
图 3 带轧型刻槽的立辊
3. 2 轧件平面形状预测模型的建立 轧件的轧制过程中平面形状的变化规律的研
究是中厚板平面形状控制技术的重要保证。通过
合成照相技术在线实 测轧制过程轧 件的平面形
YANG- Hui ( Chongqing Polytechnic College, Chongqing 400050, China)
Synopsis:This paper introduces the variation of plan view during plate rolling, the pr inciple and procedure of trimming- free plate production. In addition, the development of software for the trimming- free plate production is also given in the paper.
关键词: 中厚板; 中厚板轧制; 勿需切边; 平面形状控制技术; 成材率 中图分类号:TG335 文献标 识码: A 文章编号: 1001- 1447( 2004) 06- 0024- 04
RESEARCH ON TRIMMING- FREE PLATE PRODUCTION IN PLATE ROLLING
制系统可通过如图 5 控制原理框图来实现。
图 5 液压缸位置控制原理图
4结论
( 1) 研究了中厚板轧制过程轧件平面形状变 化规律及机理。
( 2) 分析了中厚板无切边轧制方法的技术构 成, 在影响轧制生产效率不太大的前提下, 采用平 面形状控制技术大幅提高成材率是有利的。
( 3) 介绍了中厚板平面形状控制技术离不开 完善的检测手段、先进的设备配置及合理的软件 开发。
中厚板轧制所用的原料主要以矩形连铸坯为 主, 矩形轧件轧后并非严格意义上的矩形, 其上下
作者简介: 阳 辉( 1966- ) , 男, 重庆人, 工程师, 主要从事板带方面科研工作.
24
表面形状及侧面或端面形状如图 1。
合成照相法是利用架在轧机机架上方的固定 式照相机, 先后拍摄辊道上目标刻度板及轧件平 面形状, 然后合成洗相、分析与处理。如图 2 目标 刻度板与轧件平面形状合成照相图。
[ 参考文献]
[ 1] 于世果, 李宏 图. 国 外厚板 轧机 及轧 制技 术的发 展[ J] . 轧
钢, 1999( 5) / ( 6) : 43~ 46/ 29~ 32. [2] 贺达伦, 王国栋, 等. 国 外厚板厂 获取高成 材率采 用的新 技
( 2) 式中 ( X , Y) 坐标
、 精轧道次延伸比、展宽比 、 精轧的修正系数 i = 1~ m 成形轧制道次数
26
国内有学者通过轧制塑性泥模拟中厚板头部 变形而建立的端部形状模型[ 7] , 这也是一种平面
形状预测模型的建立方法, 有待完善。
3. 3 轧件厚差变换的 AGC 系统开发
在中厚板轧制过程中, 为了控制轧件的平面 形状, 在轧制方式改变之前, 某些道次沿轧制延伸
在 MAS 轧制 法的基 础上 开发了 TFP ( Trimming- Free Plate) 轧制法[ 6] , 即无需切边的钢板的 生产。该法设备配置了有与精轧机成接近布置的 立辊轧机, 立辊由一平直段和一带凹槽的孔型段 组成, 立 辊 可 上下 移 动, 立辊 辊 缝 配 置 有液 压 AWC 功能。当立轧钢板厚度较薄时, 专门设有防 止钢板翘曲的支撑系统。具体操作必要时在成形 轧制最后一道用带孔型段的立辊对轧件侧面进行 倒棱, 以防止随后轧制产生的双鼓及折叠; 轧件的
