板形控制概述

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连续可变凸度轧机 (CVC)
a. 中间位置
b. 正凸度
c. 负凸度
RAL 冷轧板形控制技术发展现状
连续可变凸度轧机 (CVC)
分为CVC-4H和CVC-6H轧机 CVC-4H轧机为四辊轧机,工作辊辊型磨削加工成具 有一定曲线特征的形貌,实现轧机辊缝形状的连续可变。
CVC-6H轧机为六辊轧机,中间辊被磨削加工成具有 一定曲线特征的形貌,通过中间辊横移,实现轧机有载 辊缝的连续可变。
又有 故有
T(x)=T0 T ( x)
T(x)=E ( x) (其中 E 为弹性模量)
(x)=T(x) 1
E
RAL 板形控制的基本理论
d. 带钢断面的多项式表示
带钢的板形与带钢的断面形貌有关,所以为了控制 带钢的平直度,可以将带钢的板形用断面形状参数来 表示。带钢断面形状可以用带钢厚度(带钢半厚) h(x)与板宽方向离开中心线距离x之间的数字表达式来 表示。
RAL 冷轧板形控制技术发展现状
国内外市场的激烈竞争 下游产业对带钢板形质量要求的提高
国外公司对板形控制技术的封锁
板形控制技术 研究势在必行
RAL 冷轧板形控制技术发展现状
我国板形研究的发展方向 研究建立一系列板形控制核心模型,不断发展板形控制理 论,通过实际生产实验开发和完善板形控制系统,使其在工 业生产中能够长期稳定运行,扩大国产板形控制技术的工业 应用范围,为国内冷轧企业的技术水平提高提供技术支持。 开发出具有自主知识产权的板形控制系统,打破国外公司 的技术垄断; 从整体上提升我国冷轧机的板形控制水平,提高我国冷轧 带材产品的附加值和技术含量,提高我国冷轧带材企业的国 际市场竞争力。
RAL 冷轧板形控制技术发展现状
HC及其它轧辊横移式轧机 日本日立公司创立的HC轧机,即中间辊可以轴向移动的
六辊轧机,由于消除带宽以外工作辊与支撑辊间的接触,从 而减小了工作辊挠度和带材边部减薄,并可以根据需要进行 调整,提高了板形控制的能力,目前已得到了越来越广泛的 应用。
在HC轧机可移动中间辊和工作辊弯辊的基础上,增设中 间辊正弯辊,成为UC轧机,因而具有更强的板形控制能力。 在HC轧机的基础上,还可派生出工作辊也可以轴向移动的 HCMW,UCMW 六 辊 轧 机 , 仅 对 工 作 辊 进 行 轴 向 移 动 的 HCM四辊轧机等。
势。设有某板形控制系统,当其设定值变化为1时,带
钢的c点(中点),q点(半板中心),e点(边部)的
板厚变化分别为 ac、aq、ae
它们
为该系统对板形的影响系数。以板宽方向为横坐标x,
以a为纵坐标,可以表示如下:
RAL 板形控制的基本理论
ac
aaqe 0 xq x e
q
( e , q )
e
根据向量在坐标系中的位置可以确定带钢板形缺陷的 分布趋势
RAL 板形控制的基本理论
板形矢量 有 两个分量 和 q ,即e
(e ,q )
q
ac aq xq
e
aq xe
ae xq
根据该矢量在不同象限的位置,可以表示板形的 不同变化趋势和变化的剧烈程度。
RAL 板形控制的基本理论
RAL 板形控制的基本理论
边部减薄的原因
a. 轧制力引起轧辊压扁变形的分布特征:边部轧辊压扁量 较小,轧制力越大,边部减薄越严重。
h( x)
带钢来料的断面形状 设为:
H ( x) Hc a1' x a2' x2 a4' x4
出轧带钢的断面形 状设为:
h( x) hc a1x a2x2 a4x4
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则有:
H (x) Hc a1' x a2' x2 a4' x4 h(x) hc a1x a2x2 a4x4
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连续可变凸度轧机 (CVC)
CVC轧机是德国西马克 公司于80年代初开发,第 一台轧机于1982年投入运 转。由于其独特的控制板 截面形状和板形控制特性, 自研制以来,在钢板带和 铝板带轧制中获得了广泛 的应用。
RAL 冷轧板形控制技术发展现状
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六辊轧机
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六辊轧机
通过上下中间辊沿相反方向进行轴向的相对横移, 改变工作辊与中间辊的接触长度,使工作辊和支承辊在 板宽范围之外脱离接触,可以有效地消除有害接触弯矩, 使工作辊弯辊的控制效果得到了大幅增强。通过轧机中 间辊的横移,可以适应轧制板宽的变化,实现轧机的较 大横向刚度,具有较强的板形控制能力
➢轧机装备水平不断 提高;
➢板形检测设备的精 度和稳定性不断提高;
➢板形控制系统硬件 平台配置的不断完善 和提高。
RAL 冷轧板形控制技术发展现状
冷轧板形控制技术代表轧钢领域单项技术最高水平 之一。板形控制是厚度控制沿带材宽度方向上的延伸, 调节机构多,各板形调节机构对板形的影响规律复杂, 因此板形控制系统是一个多变量,强耦合,非线性的 复杂控制系统。随着用户的要求逐渐增高,以及市场 竞争的愈加激烈,国内主要冷轧带材生产厂均在冷轧 生产线上使用板形控制系统,而这些板形控制系统全 部依赖进口。全世界只有极少数著名跨国公司可以提 供全套工业生产所需的冷轧板形控制技术与控制系统。
h(x) hc a1 x a2x2 a 4 x4
由上式可知,只要知道了四个参量hc、a1、a2、 a4 ,则断面形状就完全确定了。系数a1、a2、a4
主要取决于轧辊凸度分布,单位长度轧制力分布, 弯辊力大小和方向。
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断面形状特征系数的确定
根据板形良好条件有: H ( x)
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法国
日本
德国
瑞典
板形控制技 术领先选手
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我国板形控制技术的发展现状
检测 设备
控制 系统
整体 水平
尚未开发出 可成熟用于 实际工业生 产的板形检
测设备
初步开发 出满足工 业生产的 板形控制
系统
板形控制 技术整体 水平还比
较低
RAL 冷轧板形控制技术发展现状
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森吉米尔轧机
✓ 具有整体铸造(或锻造) 的机架,刚度大,并且轧制 力呈放射状作用在机架的各 个断面上。
✓ 工作辊径小,道次压下率 大,最大达86%。有些材料 不需中间退火,就可以轧成 很薄的带材。
✓ 设备质量轻,轧机质量仅 为同规格的四辊轧机的三分 之一。轧机外形尺寸小,所 需基建投资少。
为此必须满足:
Hc a1' a2' a4'
hc a1 a2 a4
这种方法不是以板宽上某一点的板形来描述, 而是以整个断面的形状来表示板形,所以它能反 映复杂的板形缺陷。
RAL 板形控制的基本理论
这是研究某些板形控制系统时所采用的一种表示方法,
它形象地表示了在板形控制系统的作用下板形变化的趋
导致断带
导致后续加 工难度增大
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板形快速调整—液压弯辊
通过合理制定压下规程可以一定程度上满足板形控 制的要求,但调节范围受限,不能达到现代轧机板形控 制精度的要求。为了更好地控制板形,特别是在轧制过 程中能及时地根据板形缺陷快速调整辊型以控制板形, 广泛采用弯辊的方法,即采用液压缸的压力使工作辊或 支承辊产生附加弯曲,以改变辊缝形状,保证板材平直 度和断面形貌偏差符合要求。
引进的板形控制技术应用现状 一是引进的板形控制系统与国内生产企业的设备生产情
况并不完全符合,板形控制系统功能单一,对产品规格和 品种有严格的限制,难以满足多样化产品的生产要求,而 且对来料带钢的质量要求较高,在来料带钢存在板形缺陷 时很难消除后续生产带来的重叠板形缺陷;二是国外板形 控制系统引进价格极为昂贵,维护费用和备件费用很高, 中小钢铁生产企业一般都难以负担高昂的引进费用和维护 费用。这限制了国外板形控制系统在国内中小型钢铁企业 的广泛推广应用。
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b. 相对长度差表示
( x) l( x) l0
l0
l0 :带钢平直部分的长度
l(x) :带钢瓢曲部分的长度
(x) :相对长度差
相对长度差表示波浪部分的曲线长度相对于平直 部分标准长度的相对增长量。相对长度差的 105为 一个I单位。
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c. 张力差表示
工作辊轴向移动不仅有利于控制板形,对均匀工作辊磨损 也是非常有利的措施。无论是工作辊移动还是中间辊移动, 都提高了弯辊力的作用效果。
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六辊轧机的分类
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六辊轧机板形调节机构主要有工作辊正/负弯辊、 中间辊正/负弯辊、轧辊倾斜和中间辊横移控制。六辊 HC/UC类轧机刚度大、板形控制能力强,常用于单机架 配置的生产,或者用于连轧机组中的末机架配置,用于 实现成品带钢的板形控制。
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板形调节机构
普通四辊轧机
+
-
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普通四辊轧机
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调节机构主要有工作辊正/负弯辊,轧 辊倾斜控制,板形控制能力较弱,只能 用于一般的冷轧带钢生产,或在连轧机 中作为控制压下机架,而不作为板形调 节机架
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带钢在张力作用下显在板形缺陷消失,而变为潜在板形缺 陷,此时沿板宽方向出现张力不均匀分布。原来平直部分(即 相对长度差为0的部分)受张力大,而原来有波浪部分(相对 长度差大于0的部分)受张力小。此时板形可以用张力差来表 示。
如果施加到标准长度部分的单位张力为 T0 则板宽 方向上某点的单位张力 T(X) 可以表示为:
b. 边部金属和内部金属的流动规律也显著不同:边部金属 所受侧向阻力比内部要小得多,侧向阻力为0。
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边部减薄
凡是影响轧制力分布的因素,也影响工作辊的压扁分 布,必然影响边部减薄。例如增大压下量,轧制硬质材料等 均会引起边部减薄量增大。采用较大工作辊直径,一方面会 使轧件与轧辊的接触弧长增加,从而增大纵向阻力,助长横 向流动,另一方面又会加大接触压扁,所以必然会引起边部 减薄增大,由此可知,工作辊直径越小,则边部减薄也越小。 可改变辊形来减小边部减薄,例如采用双锥度工作辊以及可 横向抽动的单锥度工作辊。
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CVC轧机控制板形的特点
CVC辊型和弯辊是CVC轧机控制板形的两种独立的控 制方法。一般来说,一种方法只能控制一种简单的板形缺 陷(对称边浪或中间浪),两种方法配合一起使用才能既 控制第一种简单的又能控制第二种复杂的板形缺陷(四分 之一浪或者边中复合浪)。但如果两种方法使用不当,第 二种板形缺陷则不能得到有效控制。因此,存在CVC辊型 调整与弯辊力调节两种方法最佳配合的问题。理论上最佳 配合的目标函数是出口带材的横向张力分布均匀,使总张 力消失后带材平直度达到板形精度的要求。
RAL 板形控制的基本理论
1). 板形缺陷的主要表示方法 a. 相对波峰值表示 b. 相对长度差表示 c. 张力差表示 d. 带钢断面的多项式表示 e. 矢量表示法
2).带钢平直条件
RAL 板形控制的基本理论
a. 相对波峰值表示
h
l0
h 100%
l0
:相对波峰值
l0 :带钢平直部分长度
h :带钢产生瓢曲的部分的振幅
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森吉米尔轧机
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冷轧机的发展方向
森吉米尔
CVC类轧机
轧机方向
UC类轧机
RAL 冷轧板形控制技术发展现状
理论和设备
➢计算机、通信、仿真 技术等学科的发展提高 了板形控制的自动化、 智能化水平;
➢板形控制新理论、新 工艺的出现带来了新的 板形控制思路。
h( x) hc a 1 x a2x2 a3x3 a 4 x4
式中 : hc为带钢中部厚度
a 1 a2 a3 a 4 表示断面形状特征的系数
RAL 板形控制的wenku.baidu.com本理论
任何一个给定的断面形状都可以用上式 来表达。但是除一次项与两侧压下不等有关 外,一般认为带钢是左右对称的,所以奇次 项不存在,同时为简化计算,忽略高次项, 因而上式可以简化为:
RAL 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室
冷轧带钢的板形控制技术
王鹏飞 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室
东北大学
RAL
主要内容
1 冷轧板形控制技术的发展现状
2
板形控制理论
3
板形检测技术
4
板形控制系统
RAL 冷轧板形控制技术发展现状
板形的一般概念: 带钢是否平直
平直
中浪
边浪
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