厚板板形控制报告

RAL莱钢中厚板板形讲座中厚板板形的控制东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室RAL•板凸度和平直度•平面形状•侧弯主要内容RAL板凸度和平直度•基本理论介绍•板凸度和平直度控制手段•轧辊弹性变形控制理论•轧辊热凸度和磨损凸度研究•轧件特性对平直度的影响•板形板厚联合控制方法•规程分配对凸度和平直度的影响RAL1基本板形理论介绍RAL1基本板形理论介绍RAL1基本板形理论介绍RAL1基本板形理论介绍RAL1基本板形理论介绍金属流动规律RAL1基本板形理论介绍各道次的平直度余裕区间金属横向流动RAL2板凸度和板形控制方法阶梯支撑辊工作辊弯辊大凸度支撑辊或锥形辊CVC轧机RAL•工作辊弯辊的有效性•轧机横刚度计算方法•轧辊辊型对弯辊的影响•弯辊使用策略工作辊弯辊研究内容RAL无弯辊装置带弯辊装置工作辊弯辊特点RAL工作辊弯辊有效性0500100015002000-0.15-0.10-0.050.000.050.100.150.200.25platecrown/mmbendforce/kNwidth=2500mmwidth=2800mmwidth=3100mm工作辊弯辊：•板凸度与弯辊力的增大而减小，总体上呈线性关系•弯辊与其它板形控制手段结合可以控制复合板形RAL对板形和板凸度起决定性影响的道次主要是后三四个道次，前面道次轧件厚度比较厚，凸度遗传效应小，所以对一块钢所有轧制道次不必全部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调整即可满足精度要求。()11,−−nnch()22,−−nnch()33,−−nnch()44,−−nnch轧件厚度nhnc恒比例凸度线3−nh1−nh2−nh凸度4−nh板形良好范围下限板形良好范围上限工作辊弯辊使用策略RAL昀佳弯辊力设定计算结果n-1n-2n-3n-4020406080100120140Bendforce/kNPassnumberbendforcen-1n-2n-3n-4020406080100120140Bendforce/kNPassnumberbendforcen-1n-2n-3n-40.100.150.200.250.300.35Platecrown/mmPassnumberdatapointWidth=1700mmn-1n-2n-3n-40.100.150.200.250.300.35Width=2100mmPlatecrown/mmPassnumberdatapoint•轧件较宽时，与较窄相比，弯辊力作用效果明显增加；•达到几乎同样的凸度降，宽轧件用的最后各道次弯辊力低于窄轧件。RAL•支撑辊辊型优化•工作辊辊型优化•阶梯支撑辊的作用•锥形支撑辊的作用•CVC辊型曲线的设计方法辊型对板形控制的影响分析RAL-0.6-0.4-0.20.00.20.00.10.20.30.40.50.60.70.8platecrown/mmworkrollcrown/mmCb=0Cb=0.075Cb=0.15-0.15-0.10-0.050.000.050.100.15-0.4-0.20.00.20.40.60.81.0platecrown/mmbackrollcrown/mmCw=-0.15Cw=-0.075Cw=0Cw=0.075Cw=0.15工作辊辊型：•影响承载辊缝形状；•轧件的出口凸度随着工作辊凸度的增加而减小。支撑辊辊型：•影响辊间接触状况；•轧件的出口凸度随着支撑辊凸度的增加而减小。轧辊凸度与板凸度的关系分析RAL锥形支撑辊对板凸度控制能力的影响RAL大凸度支撑辊的应用影响RALVCL、VCR对磨损的影响RALCVC工作辊辊型曲线理论设计CVC-PLUS辊型曲线方程为：5544332210)(xAxAxAxAxAAxys+++++=普通CVC轧机辊型曲线方程为：332210)(xAxAxAAxys+++=式中：543210,,,,,AAAAAA－辊型系数RAL根据推导，等效凸度与工作辊横移量关系的方程如下：2352432254322542325)1573(2)35123(2)5(1220LLALALAALALAALLAALLACe+++−++++−=δδδ从上式可以看出轧辊的等效凸度是横移量δ的非线性函数，其值与系数A2,A3,A4,A5,有关。设等效凸度范围为：，横移量范围为：，则：],[21CC],[21δδ235243213543221452312541511)1573(2)35123(2)650(2248)(LLALALAALALAALALALLALACCe+++−+++−++−==δδδδδ（1）235243223543222452322542522)1573(2)35123(2)650(2248)(LLALALAALALAALALALLALACCe+++−+++−++−==δδδδδ（2）工作辊辊型曲线理论设计RAL-2000-1000010002000-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10.00.10.20.30.4YRollradiusvariation(mm)Xlengthcoordinateedge(mm)CVCprofile•CVC-PLUS辊型沿辊身长度方向上的辊径差异很微小，最大半径差仅为0.75mm.CVC辊型系数SMS公司提供计算结果A1,new-4.80162×10－4-4.8015982×10－4A2,new-1.51679×10－8-1.5167742×10－8A3,new1.26329×10－101.2632832×10－10A4,new1.33002×10－151.3300200×10－15A5,new-6.65010×10－18-6.6501312×10－18-180-120-60060120180-0.3-0.2-0.10.00.10.20.30.4YEquiavalentcrowncurve(mm)XShift(mm)equivalentcrowncurve工作辊实际辊型验证RAL8877665544332210)(xBxBxBxBxBxBxBxBBxy++++++++=式中：80~BB为支撑辊辊型系数。辊型系数确定原则：分别寻求最优点，力求在工作辊横移状态下，使工作辊与支撑辊的辊间接触压力均匀分布，从而降低工作辊和支撑辊的磨损。支撑辊辊型设计RALB16.71×10－3B54.97238×10－15B2-1.71312×10－5B6-1.11758×10－18B31.99638×10－8B71.35399×10－22B4-1.29502×10－11B8-6.8164×10－270100020003000400050001148.01148.51149.01149.51150.01150.5Burradius/mmBURlength/mmdatapoint0100020003000400050000500100015002000250030003500Forceofcontact/(?0N/mm)Lengthofcontactrolls/mmoptimizedcurveinitialcurve支撑辊辊型设计结果RALSmart辊型曲线设计*A*sin+A*sinRAL3轧辊弹性变形理论研究FSDFSDFSDFSDFFBFFBFFBFFB工作辊和支承辊间负荷分配辊缝内负荷分布计算不同负荷条件对辊缝凸度的影响功能:9轧辊尺寸和材质9轧辊原始辊型9热凸度和磨损凸度的作用9板宽非均匀负荷分布9CVC和工作辊弯辊的作用考虑到下列因素计算:9辊系弯曲9辊缝压扁结果在不同负荷条件下描述辊缝轮廓的影响参数RAL辊系弹性变形计算方法♦在基本条件和影响参数变化情况下，计算钢板凸度,为板宽函数。♦基本凸度曲线、影响因素的导数，均为宽度5次函数多项式。基本曲线：G:辊缝凸度b：板宽Xi:影响因素ai:多项式系数导数：凸度和平直度模型多项式系数aij和影响系数Xi0储存在辊系数据文件内♦借助于在线计算的影响参数，辊缝凸度由下式计算：RALCX=CBASIS基本条件+ΔCWrCrown工作辊原始凸度+ΔCWrDiameter工作辊直径+ΔCBurCrown支承辊凸度+ΔCBurDiameter支承辊直径+ΔCThermElast+ΔCThermRG热凸度+ΔCWrwearElast+ΔCWrWearRG工作辊磨损+ΔCBurWear支承辊磨损+ΔCFB弯辊力+ΔCfSpez单位轧制力+ΔCParab抛物型负荷分布+ΔCCE冷边引起的负荷+ΔCEdgeLoad材料宽展引起的负荷+ΔCAda长期/短期自适应系数+ΔCCorr修正值CX=CBASIS基本条件+ΔCWrCrown工作辊原始凸度+ΔCWrDiameter工作辊直径+ΔCBurCrown支承辊凸度+ΔCBurDiameter支承辊直径+ΔCThermElast+ΔCThermRG热凸度+ΔCWrwearElast+ΔCWrWearRG工作辊磨损+ΔCBurWear支承辊磨损+ΔCFB弯辊力+ΔCfSpez单位轧制力+ΔCParab抛物型负荷分布+ΔCCE冷边引起的负荷+ΔCEdgeLoad材料宽展引起的负荷+ΔCAda长期/短期自适应系数+ΔCCorr修正值坐标Xk处的辊缝差：影响参数辊缝凸度计算基本公式RAL弯辊力及轧制力对辊缝凸度的影响RALbarrellengthΔxLayer1Layer2Layer3轧辊热凸度对辊缝的影响RAL½hinvinQAIR½houtvout支承辊工作辊钢板冷却水嘴冷却水嘴QTransferQAIRQCoolingQCoolingQRadialQSplashZoneQSplashZone工作辊的热交换RAL轧辊中心线轧辊边部传热方向工作辊内传热方向（有限元法）单元数：7×51二维有限差分法RAL变化的冷却系统=可变的热传导系数αcoolΔx钢板宽度钢板轧辊表面横移)(qCoolingx轧辊内部热平衡:PlateqkAx,q1kAx,q+iR,q1iR,q+轧机中心线轧辊中心线LADLRD轧辊至冷却系统/环境的传热钢板至轧辊的传热22221xTrTrTrtTc∂∂+∂∂+∂∂=∂∂λλλρ()CoolSurfaceCoolTTxq−⋅=)(αxr∫−=RdrTTrRu00)(4β轧辊热膨胀()SurfacePlateRGPlateTTq−⋅=α其中α:热传导系数λ:热传导ρ:轧辊材质密度T:温度c:比热β:热膨胀系数αCool基本物理方程RALvEvCBba轧机中心线B=板宽VC=轧辊中心线磨损a,b=描述板边磨损的参数造成轧辊磨损的主要因素：–轧辊材质–轧制力–压下量–轧件与轧辊的速度差–轧件材质–铁皮–轧辊表面温度VE=板边磨损模型公式工作辊磨损计算RAL工作辊和支撑辊磨损模型其中：)1()(10wjwmmkmmmwwimfDLllWFkjUw+⋅⋅⋅⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⋅⋅=⎩⎨⎧⋅+⋅+=与钢板接触区与钢板非接触区042210xaxaafwj∑∑===nirmwimwjUjU11)()(∑∑==⎥⎦⎤⎢⎣⎡−⋅=101120))()((101minkellklkxUxUF根据对工作辊磨损影响因素及其成因的分析，建立工作辊磨损模型如下：S分割WmDw[]1,1−∈x工作辊各分割片的磨损总量:实测10根工作辊磨损数据，进行参数回归RAL4轧件特性对板凸度的影响工作辊表面断面校正平直断面有凸度断面带钢宽度辊身长度工作辊表面断面校正平直断面有凸度断面带钢宽度辊身长度坯料断面及其调整金属流动规律RAL轧件宽展辊缝内负荷分布宽展对辊缝凸度的影响厚钢板经验公式宽展对负荷分布及辊缝形状的影响RAL普钢：在钢板边部高单位负荷钢板温度ULC－钢：钢板边部低单位负荷负荷分布对辊缝凸度的影响冷钢板边部对负荷分布的影响冷钢板边部对负荷分布几辊缝形状的影响RAL入口凸度对板凸度的影响在线板凸度模型HhCCC⋅+⋅=ηξ00CChΔΔ=ξHhCCΔΔ=η⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−⋅′+⋅+⋅+⋅+⋅=hCHCCKCKFKFKChHbcbwc