帶材板型

根據(jù)帶鋼平直條件, 板平直度的控制最終還是要?dú)w結(jié)到板凸度控制上, 也就是要?dú)w結(jié)到輥縫形狀的控制上。因此, 凡是能影響輥系變形的方法, 均可作為改善板型的方法。起初, 人們是從來料和軋制工藝( 例如改變軋制規(guī)程、調(diào)整軋輥熱凸度分布、改變張力分布等) 方面應(yīng)用各種方法來控制板形, 均取得了一定效果, 但這些手段往往存在響應(yīng)速度慢、不能實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)控制的問題。于是, 人們通過改進(jìn)設(shè)備來改善板型, 以實(shí)現(xiàn)板型控制。具體改善板型的方法有5 種。

1 彎輥

液壓彎輥是調(diào)整軋輥彎曲變形的一個(gè)主要方法, 也是最早采用的現(xiàn)代板型控制技術(shù), 其主要特點(diǎn)是使用靈活, 響應(yīng)速度快, 適用于在線調(diào)整,是板帶軋機(jī)調(diào)整板型的最基本手段。然而, 單獨(dú)靠彎輥力來控制板型, 其能力是有限的, 這主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面: 第一, 彎輥力不能太大, 否則軸承難以承受; 第二, 彎輥力對(duì)輥縫的影響主要在邊部, 特別是當(dāng)輥徑比較小的時(shí)候更是如此。

2 橫移

橫移是另一項(xiàng)重要的板型控制技術(shù), 早在20世紀(jì)50 年代就被應(yīng)用于二十輥的森吉米爾軋機(jī)第一排中間輥上, 但將其作為板型控制手段是在1972年日立公司推出HC 軋機(jī)之后。HC 軋機(jī)通過中間輥的橫移消除了四輥軋機(jī)中工作輥和支撐輥在板寬以外的接觸, 工作輥彎曲不再受到這部分的阻礙,因而液壓彎輥本身的板型控制能力明顯增強(qiáng)。中間輥的橫移, 使軋機(jī)的板型控制能力發(fā)生了飛躍。如今, 橫移技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用, 如CVC 軋機(jī)、UCMW軋機(jī)等。

3 特殊輥型軋輥

近年來, 人們通過在輥身上磨削出S 形曲線輥、茄形輥、單錐度等特殊的輥型, 與軋輥彎曲和橫移技術(shù)合理配置來控制板型。另外, 還采用控制工作輥輥型的方法控制板型, 如將工作輥預(yù)先加工成一定凸度, 以補(bǔ)償因工作輥?zhàn)冃蔚葘?duì)輥縫的影響, 并沿工作輥輥身方向施以不同程度的冷卻劑,甚至采用局部加熱或冷卻的方法, 有效地改變了軋輥的熱變形。CVC 軋機(jī)就是這項(xiàng)技術(shù)的典型代表。

4 軋輥交叉

使軋機(jī)的上下輥在水平面內(nèi)與垂直于軋制方向的軸向形成所需要的交叉角, 這樣就在上下軋輥間形成一個(gè)拋物線形狀的輥縫, 與軋輥凸度等效, 改變交叉角即可改變該凸度, 從而控制板型。目前,主要有工作輥交叉、支撐輥交叉、工作輥與文承輥成對(duì)交叉及中間輥交叉四種形式。其中, 軋輥成對(duì)交叉方式對(duì)板型控制能力強(qiáng)且軸向力小, 在實(shí)際中采用最多, 其他方式則很少采用。

所有板型控制法中, 交叉軋制法的板型控制能力最強(qiáng), 是一種很有發(fā)展前景的方法, 如PC 軋機(jī)將上下工作輥交叉, 即使工作輥沒有凸度, 也可以形成一定凸度的輥縫, 達(dá)到控制板型的目的。

5 軋輥分段冷卻

軋輥冷卻法包括控制冷卻、局部冷卻和局部感應(yīng)加熱等方法。為控制軋輥的熱凸度, 通過沿輥身長度方向布置的冷卻液流量實(shí)行分段控制, 可達(dá)到控制輥型的目的。這種方法是對(duì)在線測定的延伸率分布不同于目標(biāo)延伸率分布的區(qū)域, 部分地增減冷卻液流量, 進(jìn)行點(diǎn)冷控制, 可控制單純的邊浪、中間浪及1/4 浪。但此法的響應(yīng)時(shí)間太長, 將輥溫調(diào)整到理想狀態(tài)需要幾十秒鐘或更長時(shí)間。因而, 對(duì)于現(xiàn)代高速板帶鋼軋機(jī)而言, 僅僅依靠此法是不能滿足板平直度要求的 。

板型改善方法較多, 但大多基于試驗(yàn)方法, 精確度及適用性不強(qiáng)。改善板型的方法應(yīng)通過板型自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn), 而板型控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容是數(shù)學(xué)模型, 要建立具有理論基礎(chǔ)的板型控制的數(shù)學(xué)模型, 提高板型控制模型的適應(yīng)性, 在理論上需要更深入的研究 。2100433B

隨著鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展及市場競爭的日益加劇, 帶材質(zhì)量越來越多地成為人們關(guān)注的問題。帶材質(zhì)量中, 板型是生產(chǎn)廠家重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象, 也因此被深入研究 。

綜上所述, 改善板型的方法是通過板型自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的, 而板型控制的數(shù)學(xué)模型是板型控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容。人們采用不同方法對(duì)板型控制的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了細(xì)致的研究, 在帶材板型設(shè)定、預(yù)測和控制等方面均取得很大進(jìn)展, 出現(xiàn)了應(yīng)用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與預(yù)測控制算法相結(jié)合的板型預(yù)測模型、基于人工智能的自適應(yīng)板型控制等。但是,目前板型控制方案的制定往往依靠大量的生產(chǎn)試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)積累, 缺乏比較成熟的理論方案和數(shù)學(xué)模型。

1996 年, 攀枝花鋼鐵公司冷軋廠引進(jìn)了日立公司制造的1 220 mm 六輥HC 四機(jī)架串列式冷連軋機(jī), 但在實(shí)際生產(chǎn)中板型閉環(huán)控制不理想, 不得不通過手動(dòng)調(diào)節(jié)彎輥力和軋輥傾斜的方式控制板形, 板型質(zhì)量出現(xiàn)了時(shí)好時(shí)壞的現(xiàn)象。寶山鋼鐵股份有限公司2 030 mm 冷連軋機(jī)組前面4 個(gè)機(jī)架的彎輥力, 原來是由操作人員目測各機(jī)架出口帶鋼的板型而現(xiàn)場設(shè)定的, 板型質(zhì)量不穩(wěn)定。技術(shù)人員通過大量現(xiàn)場數(shù)據(jù), 對(duì)軋制力、軋件寬度、軋件厚度、壓下量、軋輥直徑對(duì)彎輥力設(shè)定的關(guān)系等主要工藝參數(shù)進(jìn)行回歸計(jì)算與分析, 建立了彎輥力設(shè)定計(jì)算模型。顯然, 這些方法缺少理論指導(dǎo), 適應(yīng)面窄, 因此, 迫切需要建立具有理論基礎(chǔ)的板型控制的數(shù)學(xué)模型。

為了消除退火帶材的屈服臺(tái)階、改善表面質(zhì)量等，對(duì)冷軋退火后的板帶進(jìn)行小壓下量的冷軋。

本書是為適應(yīng)板帶材生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展和高等學(xué)校教學(xué)的需要，根據(jù)冶金高等院?！鞍宋濉苯滩囊?guī)劃編寫的。全書共分概論、中厚鋼板生產(chǎn)、熱軋薄板帶鋼生產(chǎn)、冷軋板帶鋼生產(chǎn)、板帶材高精度軋制與板形控制、有色金屬板帶材生產(chǎn)等六章，內(nèi)容包括鋼鐵和有色金屬板帶箔材生產(chǎn)工藝及其原理，并力求反映國內(nèi)、外的先進(jìn)技術(shù)和新成就。本書除作為高等院校金屬壓力加工專業(yè)教學(xué)用書外，還可供生產(chǎn)、科研和設(shè)計(jì)部門的工程技術(shù)人員參考。

寬厚比很大的矩形斷面金屬材，主要用軋制方法生產(chǎn)，用途極為廣泛。板帶材可根據(jù)需要剪裁、彎曲、沖壓和焊接成各種構(gòu)件和制品。高速連續(xù)式的板帶軋機(jī)和寬厚板軋機(jī)的迅速發(fā)展，使板帶材成本降低，質(zhì)量提高，應(yīng)用日益廣泛。工業(yè)發(fā)達(dá)國家的板帶鋼產(chǎn)量在鋼材總產(chǎn)量中的比重逐年增加，已達(dá)60%左右。2100433B