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轧制工艺rollingprocess主要内容轧制的基本概念(咬入,前后滑,板形)轧机及轧制生产技术的发展板带材高精度轧制和板形控制板带材轧制制度的确定首钢冷轧具体工艺流程及主要工艺参数板形缺陷轧制的基本概念ABHhCA1B1α轧制的基本概念概念定义轧制轧制变形区咬入角接触弧长度绝对变形量相对变形量变形系数靠旋转的轧辊与轧件之间形成的摩擦力将轧件拖进辊缝之间轧件承受轧辊作用发生变形的部分轧件与轧辊相接触的圆弧所对应的圆心角=轧件与轧辊相接触圆弧的水平投影长度=轧制前、后轧件绝对尺寸之差:轧制前、后轧件尺寸的相对变化=轧制前、后轧件尺寸的比值:RhRhhHh%100HhHhH咬入(nip)与稳定轧制αAHBNTTxNxNyTy咬入与稳定轧制概念定义咬入稳定轧制依靠旋转的轧辊与轧件之间的摩擦力,轧辊将轧件拖入轧辊之间的现象称为咬入。为使轧件进入轧辊之间实现塑性变形,轧辊对轧件必须有与轧制方向相同的水平作用力。当轧件被轧辊咬入后开始逐渐充填辊缝,在轧件充填辊缝的过程中,轧件前端与上下轧辊轴心连线间的夹角α不断减小。当轧件完全充填辊缝时,α=0,开始稳定轧制阶段。实现咬入的条件咬入力和阻力之间的关系有以下三种:不能实现自然咬入平衡状态可以实现自然咬入由于:其中:咬入角;摩擦角故咬入条件:---极限咬入条件sinNNxcosNfTxTxNxNxTxNxTxNxTxtanf稳定轧制条件稳定轧制阶段咬入条件其中:-稳定轧制阶段的咬入角-稳定轧制阶段的摩擦角-合力作用点系数又由于一般稳定轧制阶段,故稳定轧制阶段的最大允许咬入角比开始咬入时的最大允许咬入角大,同样稳定轧制阶段的最大允许压下量也比咬入时的最大允许压下量大。xyyKyyxK2xK改善咬入条件的途径凡是能够提高角或降低角的一切因素都有利于咬入:1.降低角增加轧辊直径和减小压下量实际生产中可以采用:小头轧制和强迫咬入2.提高角改变轧辊或轧件的表面状态,提高摩擦角合理调整轧制速度,低速咬入Rh轧制过程的纵变形-前滑(forwardslip)和后滑(backwardslip)由于压下的金属向轧辊入口和出口两个方向流动,导致:1.前滑:前滑值:2.后滑:后滑值:3.中性面:vvh%100vvvShhcosvvH%100coscosvvvSHHHhvvvvvvcoscos后滑区前滑区vhvHvvcosvv中性面cosv影响前滑的一些因素压下率:前滑随压下率的增加而增加轧件厚度:轧辊直径和中性角保持不变,轧件出口厚度越小,前滑越大德里斯顿公式:轧辊直径:前滑值随辊径的增加而增加摩擦系数:摩擦系数越大,前滑越大张力:前张力增加,前滑区增加,后张力增加,后滑区增加RhS2连续轧制中的连轧常数:连轧常数44VF33VF22VF11VFCVFVFVFnn......2211C轧制成品概念定义板形(shape)理想板形潜在板形表观板形板带材的平坦度(flatness)和横截面轮廓(profile)。内应力沿带钢宽度方向上均匀分布。如果残余内应力虽然存在,但不足以引起带钢翘曲,称为“潜在的”板形不良.如果残余内应力足够大,引起带钢的翘曲,称为“表观的”板形不良b)zyxBLwwRwoW(x,y)横截面轮廓--凸度横截面轮廓的主要指标有凸度(Crown)、边部减薄(EdgeDrop)和楔形(Wedge)。凸度凸度是反映带钢横截面外形最主要的指标,是指带钢中部标志点厚度与两侧标志点和平均厚度之差:标志点位置一般取为25mm或是40mmhCch0ehedh2/)(0edechhhhC0ehchedh横截面轮廓--凸度比例凸度比例凸度是指带钢凸度与厚度之比获得良好板形的条件:比例凸度恒定(凸度成比例)--板凸度一定原则PC%100/chPhCCcH0eH0ehchedHedhchPCHPhCHCC)(C)(轧后轧前横截面轮廓--边部减薄原因:轧制压力引起轧辊压扁变形的分布特征边部金属和内部金属的流动规律显著不同影响因素:影响轧制力的因素--压下量,轧件材质等辊径--工作辊辊径越小,边部减薄越小解决方法:选用有锥度的工作辊工作辊横移横截面轮廓--楔形楔形是指带钢操作侧与传动侧边部标志点厚度之差:hWedehhhW00ehchedh平坦度带钢平坦度是指带钢中部纤维长度与边部纤维长度的相对延伸差。带钢产生平坦度缺陷的内在原因是带钢沿宽度方向各纤维的延伸存在差异,导致这种纤维延伸差异产生的根本原因,是由于轧制过程中带钢通过轧机辊缝时,沿宽度方向各点的压下率不均所致。当这种纤维的不均匀延伸积累到一定程度,超过了某一值,就会产生表观可见的浪形。VLRLLV平坦度的表示方法-相对长度差表示法相对长度差表示法:510LLIVLRLLV平坦度的表示方法有很多,如波形法、相对长度差法、残余应力法、矢量法等。平坦度的表示方法-波形表示法VRVLVVLL平台带钢翘曲的带钢切取一块置于平台上,如将最短纵条视为一直线,最长纵条视为一正弦波,以翘曲波形表示板形,称为翘曲度。翘曲度通常以百分比表示。LvRvLvRv%LRλVV100两种表示法之间的关系225252510210λπLπRLΔLIVVVV两种度量之间的关系(πλ)2/4=ε(πλ)2/4=10-5I单位例如,λ=1%,对应7.85I单位影响平坦度和板凸度的因素冷轧带钢的板形缺陷板形缺陷类型带钢的应力分布承载辊缝轧件残力应力理论分布板形仪显示应力分布生成浪形双侧边浪中浪四分之一浪边中复合浪单侧边浪+0--0+带钢的应力分布带钢的张力分布可以回归为多项式形式:σ(x)=A0+A1x+A2x2+A4x4+…式中σ(x)-带钢横向张力分布;A0-带钢横向张力分布平均值;A1-带钢横向张力分布的线性不对称分量;A2-带钢横向张力分布的二次对称分量;A4-带钢横向张力分布的四次对称分量。有时用车比雪夫正交多项式表示:σ(x)=C0+C1x+C2(2x2-1)+C4(8x4-8x2+1)式中C0-带钢横向张力分布平均值;C1-带钢横向张力分布的线性车比雪夫系数;C2-带钢横向张力分布的二次车比雪夫系数;C4-带钢横向张力分布的四次车比雪夫系数。板形的自动控制系统板形控制系统的执行机构板形控制系统的执行机构1轧辊倾斜2弯辊A力作用在辊颈上B力作用在辊身上3轧辊横移A中间辊横移BCVC辊横移4影响辊型A通过冷却水B通过内压机械性能和工艺性能机械性能是指钢材受外力作用时反映出来的各种指标,包括抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、和冲击韧性等。名称符号单位解释极限强度_MPaN/㎜2材料抵抗外力破坏作用的最大能力,及材料在断裂前能承受的最大载荷除以横截面积得到的应力。抗拉强度σbMPaN/㎜2外力为拉力时的极限强度屈服强度σsMPaN/㎜2材料(试样)在受外力作用下,载荷增大到某一数值时,试样发生连续伸长的现象,叫屈服现象。这时材料抵抗外力的能力叫做屈服强度。σ0.2MPaN/㎜2一般把引起试样标距部分发生一定残余伸长量的载荷规定为试样的屈服载荷。若标距内的残余伸长量为拉伸试样原标距长度的0.2%,此时的屈服强度常用σ0.2表示机械性能和工艺性能名称符号单位解释塑性_塑性是金属材料受力后发生永久变形而不破坏的能力。金属塑性变形能力的高低用两种指标来表示,即延伸率和断面收缩率。延伸率δ%材料受拉力作用而断裂时,伸长的长度与原有长度的百分比。断面收缩率ψ%材料受拉力作用断裂时,断面缩小的面积与原来断面积的百分比。机械性能和工艺性能工艺性能试验的目的是检验板带钢具有的再加工性能,工艺性能包括弯曲、冲压、焊接性能等。名称解释焊接性能在给定的工艺条件和焊接结构方案下,用焊接方法可以获得预期质量要求的、优良的焊接部分。冷弯性能材料承受弯曲变形能力的指标,它间接反映钢材的塑性,常用于板带材试验。通常,试样宽度等于厚度的2倍,弯曲直径为厚度的1~5倍,当弯到180°时,检查试样弯曲处情况。如果没有裂纹或分层缺陷,即为冷弯性能合格。冲击性能在冲压变形的过程中金属材料不发生裂纹等缺陷的变形极限。常用材料的宽厚塑性变形比R的大小来表示材料的冲击能力。冷轧产品的分类和技术要求板带材按规格一般可分为:中厚板--4mm以上(4~20mm为中板,20~60mm为厚板,60mm以上者为特厚板),薄板--4~0.2mm箔材--0.2mm以下冷轧产品通常分为:CQ(一般用)、DQ(冲压用)、DDQ(深冲用)、EDDQ(特深冲用)、SEDDQ(超深冲用)等。冷轧产品的要求(1)尺寸精度要求高。(2)板形要好。(3)表面质量要好。(4)性能要好冷轧机的简介-HC(HighCrown)轧机•HC轧机的基本原理用可轴向移动的中间辊来适应轧件宽度变化,消除有害接触区,实现横刚度无限大(板凸度不受轧制力影响)冷轧机的简介-HC轧机冷轧机的简介-HC轧机冷轧机的简介-HC轧机HC轧机与普通的四辊轧机相比:采用六辊结构,工作辊径小--接触弧长度小,轧制力小,轧辊的弹性压扁小采用了工作辊、中间辊弯辊装置--更好的控制板形采用了中间辊横向移动装置--消除轧制过程中,工作辊的有害挠度HC轧机的优点:板形控制能力强控制带钢边部减薄的能力强压下量大,节能效果明显可以使用平辊轧制消除了有害接触区HC轧机的发展-UC(UniversalCrown)轧机冷轧机简介-CVC轧机(ContinuouslyVariableCrown)1工作辊弯辊2HS3中间辊弯辊4中间辊横移5液压压下6精细冷却冷轧机简介--CVC轧机冷轧机简介--CVC轧机CVC轧机的主要优点:凸度调节范围大。调整CVC辊型参数可直接改变调节区域和调节幅度;辊间接触压力变化不大,但压力分布有些变化。平均接触压力与普通四辊相同;可以动态调整。CVC辊的抽动可以在轧制过程中进行,参与板形闭环控制;板形控制能力较强,CVC辊的抽动与弯辊力的配合,可以有效纠正板形缺陷。冷轧机简介每台板带轧机的承载辊缝都具备“柔”、“刚”两种特性。“柔性”指的是承载辊缝的调节范围,对应于辊缝凸度调节域指标,它是轧机各板形控制手段共同作用所能形成的辊缝二次凸度和四次凸度的最大调节范围。而“刚性”指的是承载辊缝形状对应于轧制压力变化的稳定性,对应于辊缝横向刚度指标。因此板带轧机的控制性能可以通过这两方面指标来评价。CVC轧机属“柔性辊缝控制策略形”轧机。6H-3C轧机:达涅利开发,中间辊交叉,工作辊横移PC轧机:三菱开发,对辊交叉中间辊交叉•轴向力大•不均匀磨损对辊交叉:•调解范围大•有轴向力•需在线磨辊•机构复杂冷轧机简介-6H3C轧机、PC(PairCrossed)轧机PC轧机的工作原理轧辊交叉移动改变带钢凸度交叉角度带钢凸度0度正凸度中等平坦大角度负凸度全连续轧制:将热轧带卷头尾焊接,从而实现不间断轧制。全连续冷轧的优点:轧机生产能力提高。提高产品质量。提高成材率。关键设备--焊机冷轧生产技术的发展-单一全连续轧机(无头轧制-endlessrolling)单一全连轧机与前面的连续酸洗机组联合,称为酸洗冷轧联合机组;单一全连轧机与后面的连续退火机组联合,称为冷轧退火联合机组。冷轧生产技术的发展-联合式全联轧机完全联合式全连轧机单一全连轧机与前面的连续酸洗机组,又与后面的连续退火机组(包括清洗、退火、冷却、平整、检查工序)均联合起来。冷轧生产技术的发展-完全联合式全连轧机冷轧板带材的轧制工艺特点加工温度低,在轧制中将产生不同程度的加工硬化加工硬化:流变应力随着应变的增加而增加的现象产生加工硬化的原因:冷加工过程中位错密度增加,弹性应力场不断增大,位错运动越来越困难冷轧过程中要采用工艺冷却和润滑-乳化液工艺冷却:降低变形区温度,带走摩擦热和变形热工艺润滑:减小金属的变形抗力,降低轧制力冷轧过程中要采用张
本文标题:轧机工艺
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