板带轧制头部翘曲影响因素的正交实验

板带轧制头部翘曲影响因素的正交实验
庞玉华,赵永团,刘长瑞,王伯健
(西安建筑科技大学冶金学院,西安 710055)
摘 要:采用L 25(45)正交实验设计及分析方法,对9mm 铅板进行轧制实验,考查上下轧辊直径比、压下率、导入角和轧辊转
速等因素对头部翘曲的影响。

结果表明,随因素水平的变化,轧件翘曲程度变化很大,极差值分别为0163(轧辊直径比)、0124(压下率)、0124(轧辊转速)、0120(导入角)。

轧辊直径比对翘曲的影响最明显,其他影响因素的影响程度大致相当。

实验轧机控轧9mm 铅板头部翘曲的最佳工艺参数为上下轧辊直径比1B 1,压下率20%,导入角-3b ,辊转速76r/min 。

关键词:金属材料;轧制;正交实验;翘曲;辊径比;导入角;轧辊转速
中图分类号:TG33515;T G146112 文献标识码:A 文章编号:1001-0211(2007)04-0060-04
收稿日期:2006-01-04
基金项目:陕西省自然科学基金资助项目(2004E119);西安市工业
攻关资助项目(GG05059)
作者简介:庞玉华(1965-),女,黑龙江哈尔滨人,教授,博士,主要
从事金属轧制工艺及质量控制等方面的研究。

在中厚板热轧生产过程中,轧件咬入一般处于自由状态,没有前端的阻碍。

由于非对称轧制工艺条件的客观存在,轧出的轧件头部便会发生上下弯曲,称之为翘曲。

上下轧辊直径、转速、表面状态不相同,轧件上下表面温度不相等,都可以导致非对称轧制,从而产生翘曲(上翘或下弯)现象。

大量生产实践表明,轧件头部翘曲现象随工艺和设备参数的变化而发生较大的改变。

为了能够建立准确的轧件头部翘曲模型,有效地控制轧件头部翘曲,研究各种轧制工艺参数对翘曲的影响规律十分必要[1-8]。

目前的研究主要集中在对翘曲影响因素的探讨,集中表现在研究/变形程度、变形区形状系数、轧辊直径、轧辊旋转速度、导入角、温度0等因素对翘曲的影响,然而基本都是对单因素的探讨,对各因素影响程度没有一致性的结论。

为此,通过在二辊实验轧机上对铅试样的正交实验,综合分析了各因素对翘曲的影响规律。

1 正交实验设计
111 因素选择
从对板带材头部翘曲产生影响的因素中,选用了4种主要因素作为正交实验的研究因素:A 因素,辊径比(上下轧辊直径之比);B 因素,压下率(轧件的压下程度);C 因素,导入角(轧件中心线与轧制中
心线所成角度H ,规定轧件偏向下辊侧时导入角为正值,反之为负值);D 因素,轧辊转速(单位时间的轧辊旋转圈数)。

112 因素水平确定
根据常规板带材轧制工艺参数,结合实验室实验轧机的实际工作参数,确定采用5水平(但限于实验轧机只有4个速度挡位,轧辊转速采用4水平),因素水平如表1所示。

表1 正交实验因素与水平
T able 1 T able of o rthog onal experiment factors and levels
水平
12345因素
A
130/134120/134130/130134/120130/120
B /%510152025C/(b )
630-36D /
(r #mi n -1)
33
76
121
164
164
2 试验结果及分析
211 试验数据与数据处理
根据正交实验的规律,选用L 25(45)正交表安排25次实验。

正交实验安排见表2(轧辊粗糙度相同)。

按正交表2的要求,轧制200m m @30mm @9mm 规格Pb 。

轧后Pb 板在x -y 直角坐标系中的头部翘曲情况见图1。

由图1可知,随着工艺制度的不同,轧件的翘曲程度变化很大。

实验2,6,11,15,16等工艺均使轧件头部翘曲高度小于10mm,基本平直,翘曲现象不明显。

其他工艺制度下头部翘曲明显。

第59卷 第4期
2007年11月
有 色 金 属Nonferrous M etals
Vol 159,No 14 November 2007
表2 正交实验表
T able 2 T able o f or thogonal exper iment
编号A B C D 辊径比压下率/%
导入角/(b )辊转速(r #min -1)
1130/134********/134103763130/1341501214130/13420-31645130/13425-61646120/134531217120/1341001648120/13415-31649120/13420-63310120/1342567611130/1305016412130/13010-33313130/13015-67614130/13020612115130/13025316416134/1205-37617134/12010-612118134/12015616419134/12020316420134/1202503321130/1205-616422130/12010616423130/1201533324130/1202007625
130/120
25
-3
121
212 指标翘曲度的极差分析
选取头部翘曲程度为测定指标。

由于对板形翘
曲的表示目前还没有统一的方法,选用波形表示法,见图2。

在x-y 坐标系中,板带材的翘曲度K =h/l,K >0,说明板带上翘,反之为下翘。

其中l 为翘曲弦长,h 为翘曲高度。

各因素水平变动对翘曲度的影响见图3。

图3显示,依据计算出的极差值,轧辊直径比对翘曲的影响最明显(最大极差为0163),其他影响因素的影响程度大致相当(压下率、导入角及轧辊转速的最大极差分别为0124,0120和0124)。

根据图3(a),当上轧辊直径为130mm,下轧辊直径为130mm,大辊与小辊直径比为130/130=1B 1时,头部翘曲的平均效果最好,头部较平直。

说明无压力轧制时获得了头部平直的板带材。

当上轧辊直径小于下轧辊直径时,轧件向上翘曲,上轧辊直径大于下轧辊直径时,轧件向下翘曲,但辊径差大时(134/120)翘曲稍小。

由此可见,辊径比不仅是影响翘曲的最主要因素,而且其影响规律复杂。

根据图3(b),压下率为5%,15%及20%时翘曲度均较小,压下率为10%和20%时,翘曲程度下翘程度明显增加,但影响复杂。

根据图3(c),导入角为-3b 时,翘曲程度最小,其他情况翘曲均较明显。

当导入角为0b 平直进入辊缝时,翘曲程度最大。

这说明导入角对翘曲影响显著。

根据图3(d),轧辊转速为76r/min 及164r/min 时,轧辊转速对翘曲程度的影响程度不是很大,当转速为33r/m in 及121r/min 时翘曲
明显。

(a)-5%;(b)-10%;(c)-15%;(d)-20%;(e)-25%
图1 不同压下率时断面形状
Fig 11 Rolled billit profile wit h different r eduction
61
第4期 庞玉华等:板带轧制头部翘曲影响因素的正交实验
图2翘曲示意
Fig12G raph of cur l
综合分析实验结果,可见各种影响因素对翘曲的影响规律并不相同。

翘曲产生是各因素综合影响的结果。

轧制9mm铅板获得平直头部形状的最佳工艺参数:辊径比1B1,压下率20%,导入角-3b,辊转速76r/m in。

3结论
在实验条件下,铅板轧制过程中影响头部翘曲的第1因素是上下轧辊直径比,压下率、导入角及轧辊转速的影响程度大致相当,且明显低于轧辊直径比对翘曲的影响程度。

轧制板厚为9mm铅板时的最佳工艺参数:上工作辊与下工作辊直径比为1B1,压下率为20%,导入角为-3b,轧辊转速为76r/min。

(a)-0163;(b)-0124;(c)-0120;(d)-0124
图39mm来料板厚因素水平变动对翘曲度影响(极差)
Fig15Effects of factors o r levels changing on cur l of9mm sheet billets(M ax imum difference)
参考文献:
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(下转第72页,Continued on p.72)
Solidification of Aluminum Matrix C omposites
Z H A O L ong-z hi1,2,Z H A O M ing-j uan2,H U W an-ping1,ZH A N G J in-song1
(1.I nstitute of Metal Resear ch,T he Chinese A cademy of Sciences,Shenyang110016,China;
2.School of M echanical and Electr onical Engineer ing,East China Jiaotong U niver sity,N anchang330013,China)
Abstract
T he achievements and problems on the solidification investig ation of the alum inum matrix composites are re-view ed.The models of interaction betw een the reinforcement and the alum inum alloy m atrix during the solidif-i cation of the composites and the matrix solidification process and the effects of liquid matrix convection on the so-lidification microstructures are described.At the same time,the continuity and microstructure of composites are v aried by the influence of the reinforcement and convection of liquid matrix.
Keywords:m etal material;aluminum matrix composites;solidification model;microstructure;convection (上接第62页,Continued from p.62)
Orthogonal Experiment on Influence Factors for Rolling End Curl of Plate and Sheet
PA N G Y u-hua,Z H A O Yong-tuan,LI U Chang-r ui,W AN G Bo-j ian
(Metallur gy Engineer ing I ns titute,X i c an University of A r chitectur e and T echnology,Xi c an710055,China)
Abstract
In order to investig ate the effects of factors on end curl,such as diameter ratio of upper roll to the lower one,reduction rate,angle of entrance,velocity of roll rotation,the rolling tests for plate of9mm Pb sheet are conducted according to the L25(45)orthogonal experim ent table.The results show that the curl degree is obv-i ously varied w ith the level changes of technological parameters,and the max imum differences of influence degree are0.63(the ratio of upper roll diameter and the lower roll diameter),0.24(reduction),0.24(velocity of roll rotation)and0.20(angle of enterance),respectively.T he ratio of roll diameter is the key effective factor on the end curl,the other factors are roug hly the same.The optim al technolog ical parameters for rolling9mm Pb sheet w ith experiment mill are1:1roll diameter,20%reduction,-3b angle of entrance and76r/rpm roll rotation ve-locity.
Keywords:metal material;rolling;curl;orthogonal experim ent;ratio of roll diameter;angle of enterance;
roll rotation velocity。