板形控制技術第一章講述課件

1板形基本概念1.1板形概念1.2板凸度與板形的關系1.3良好板形的幾何條件1.4良好板形的力學條件1.5邊部減薄7/20/202311.1板形概念板形

——板形是指板帶材的平直度,既是指浪形、瓢曲或旁彎的有無及程度而言。

板帶橫向厚度是指沿寬度方向的厚度差，它決定了板帶材軋后的斷面形狀，或軋制時的實際輥縫形狀，一般用板帶中央與邊部厚度之差的絕對值或相對值來表示，因而是一種借助厚度測定既可得到的具體指標。橫向厚差決定于板帶材軋后的斷面形狀，一般用板帶中央與邊部厚度之差的絕對值或相對值來表示。板帶材的橫向厚差決定了鋼板的斷面形狀，鋼板的斷面形狀也稱鋼板凸度，也是板帶材的平直度，板形是板帶材平直度的簡稱。7/20/202327/20/202331.1.1板形的描述如圖1.1所示建立坐標系，x為軋件寬度方向（操作側指向傳動側），y為軋件運行方向，z為軋件厚度方向。記來料板廓為Hf(x),軋后帶材板廓為hf(x),記帶材的浪形函數(shù)為W(x,y)。7/20/202347/20/20235

凸度：概念：即橫截面中點厚度hf(0)與兩側邊部標志點平均厚度之差，以Ch表示：

Ch=hf(0)-0.5[hf(B/2-be)+hf(be-B/2)]

式中：B——帶材寬度；

hf(x)——帶材橫截面上距中點x處的厚度

；

be——帶材邊部標志點位置，一般取be=25mm或40mm。7/20/20236楔形度即橫截面操作側與傳動側邊部標志點的厚度之差，以CW1表示

Cp1=hf(be-B/2)-hf(B/2-be）邊部減薄量

即橫截面操作側或傳動側的邊部標志點厚度與邊緣位置厚度之差

EM=hf（B/2-be）-hf（B/2-be）

EO=hf（be-B/2）-hf（be-B/2）7/20/20237式中：be——帶材邊緣位置，一般取be=5mmEM——傳動側邊部減薄量；

EO——操作側邊部減薄量。局部凸起量指橫切面上局部范圍內(nèi)的厚度凸起。7/20/20238平直度定義：平直度是不平坦程度的定量表示。在板帶鋼生產(chǎn)過程中，由于軋制力沿軋輥軸向分布不均勻、軋輥熱膨脹不均勻、軋輥磨損不均勻、帶鋼橫向溫度分布不均勻，造成帶鋼各處長度不一致，帶鋼較長的部分波浪起伏，即平時所說的浪形，浪形為不可恢復變形。7/20/20239雙邊浪兩肋浪單邊浪中浪7/20/202310軋件與輥縫帶鋼寬度方向內(nèi)應力發(fā)布帶鋼外觀7/20/2023117/20/2023127/20/202313板形表示法板帶材產(chǎn)生翹曲，實質上是橫向各點的不均勻延伸造成的，因而表示板形的一個簡單方法是取橫向不同位置的相對長度差表示板形，即

A相對長度差表示法將帶鋼設想成是由若干縱條組成，各窄條之間相互牽制、相互影響。若帶鋼沿橫向厚度壓下不一樣，則各窄條就會相應地發(fā)生延伸不均，從而在各窄條之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)應力。當該應力足夠大時，就會引起帶鋼的翹曲。7/20/202314式中ε0、ε1——分別為來料和軋后的相對長度差；

L0p、L1p——分別為來料和軋后平均長度；ΔL0b、ΔL1b——分別為來料和軋后長度差，可用下式表示：式中L0z、Lob——分別為來料中部和邊部長度；

L1z、L1b——分別為軋后中部和邊部長度。ΔL0b=L0z-L0bΔL1b=L1z-L1b7/20/2023157/20/202316LvRv7/20/202317

B波形表示法在翹曲的鋼板上測量相對長度來求出相對長度差是很不方便的，所以人們采用了更為直觀的方法，即以翹曲波形來表示板形，稱為翹曲度(或波浪度)。將板帶材取一段置于平臺上，如圖所示，如將其最短條視為一條直線，最長條視為正弦波，則可將板帶材的翹曲度λ表示為：λ=Rv/Lv×100%式中Rv——波高；

Lv——波長。7/20/202318板帶材波形圖7/20/202319平直度缺陷的分類

常見的飯帶材平直度缺陷大體分為兩類。第一類是板面瓢曲．包括長度方向瓢曲(L瓢曲)和寬度方向瓢曲（C瓢曲)兩種。第二類是形狀不良，包括中間波浪、邊部波浪、側彎等三種。我們通常所見到的缺陷要么是其中一種，要么是兩種以的組合。如長寬方向聯(lián)合瓢曲又叫馬鞍形瓢曲。另外，中間波浪又包括中波、中心波兩種；邊部波浪包括雙邊波、單邊波、近邊波等。以上各類缺陷形式如圖所示。7/20/202320平直度缺陷形式a—長度方向瓢曲；b—寬度方向瓢曲；c—縱向波浪；d—馬鞍型瓢曲；e—中浪；f—中心波；g—雙邊浪；h—單邊浪；i—近邊波；j—鐮刀彎7/20/2023217/20/202322平直度缺陷分析長度方向瓢曲長度方向瓢曲是板帶材以其橫截面的y軸為中心軸的彎曲變形。帶材經(jīng)導向輥導向或經(jīng)卷簡成卷時要發(fā)生彎曲變形，當彎曲曲率較大時，外層纖維彈性變形量超過該材質的允許最大彈性變形量，則發(fā)生塑性變形。并且，隨變形程度增大，塑件變形層向中性層靠近。一般在生產(chǎn)中帶材要承受縱向張力，帶材內(nèi)部各層纖維的張應力與彎曲應力疊加，更加容易越過屈服極限，且使中性層向受壓側偏移，受壓側不產(chǎn)生塑性變形而受拉側塑性伸長較大。7/20/202323

板帶材以其縱截面的x軸為中性軸產(chǎn)生的彎曲變形。又稱橫向彎曲或C瓢曲。在軋制過程中，軋輥承受軋制力發(fā)生彈性變形，工作輥出現(xiàn)撓度，板帶材會出現(xiàn)橫向厚差。進行輥型設計時要確定合理的軋輥原始凸度?？紤]到軋輥磨削方便。四輥軋機軋輥原始凸度設計應用較廣泛的一種方法是一個工作輥有凸度，另一個工作輥及兩個支撐輥都是圓柱形。寬度方向翹曲7/20/202324

只要凸度適當，并在軋制時通過調節(jié)輥溫等措施來補償軋輥的彈性變形和磨損，就不僅能獲得高精度的軋材，還可利用軋輥凸度防止帶材跑偏、但是，如工作輥凸度過大或其他輥縫調節(jié)措施不當，將形成寬度方向瓢曲。寬度方向翹曲7/20/202325

形狀不良沿板帶寬度某個部位出現(xiàn)縱向局部延伸現(xiàn)象，在帶材表面產(chǎn)生浪形，統(tǒng)稱形狀不良。浪形在板帶中部出現(xiàn)的叫中間波，在邊部的叫邊波。縱向纖維長度沿板寬線性變化引起帶材以其縱截面Z軸為中性軸的連續(xù)彎曲叫側彎，統(tǒng)稱鐮刀彎。產(chǎn)生形狀不良的原因有三：7/20/202326原因有三：其一，工作輥及支撐輥輥型設計不當；其二，工作中軋制條件的突然變化。其三，工作中軋制板材來料形狀突然變化。歸結到一點就是這三個原因都可使輥縫形狀偏離軋材形狀。一且偏離，沿板寬壓下量變化，相應位置的縱向纖維延伸量不等，相鄰纖維之間互相牽制，導致內(nèi)部較短纖維受拉、較長纖維受壓，當這個內(nèi)應力大到一定數(shù)值時，受壓的長纖維失穩(wěn)，形成局部瓢曲，出現(xiàn)浪形。另外，當帶材橫向厚差較大時，張力卷取也可以產(chǎn)生形狀不良。7/20/2023271.2.板凸度與板形的關系

板凸度與板形有密切的關系。因為冷軋過程要求嚴格保證良好板形條件，所以軋制過程中雖然板凸度的絕對值不斷減小，但比例凸度應始終保持不變。7/20/202328而熱軋則有所不同，有時在板形允許的范圍內(nèi)改變比例凸度以滿足產(chǎn)品在凸度方面的要求。這就要求搞清板凸度變化和板形變化之間的定量關系，以便進行板凸度控制。7/20/202329首先考慮冷軋時板形變化和板凸度變化之間的比較嚴格的關系。若軋前、軋后比例凸度分別為Cp1和Cp2，則比例凸度變化為：ΔCp=Cp2-Cp1Cp=Ch/hCp=const7/20/202330

1.3良好板形的幾何條件

7/20/2023317/20/2023327/20/2023337/20/202334欲獲得良好板形，必須保證帶鋼沿橫向有均一的延伸。根據(jù)上式，應該保證來料橫斷面幾何形狀和承載輥縫的幾何形狀之間相“匹配”，即軋前和軋后的軋件斷面之間應保持下述幾何關系：7/20/2023357/20/202336隨板形表示方式的不同，這個幾何條件的形式也不同。一般為了使問題簡化，以帶鋼中心和接近帶鋼邊部的某點的厚度差表示斷面形狀。下面討論采用這種表示方法良好板形條件應取何種形式。仍如上圖，設軋前帶鋼中心和邊部的厚度分別為Hc和He，軋后相應的厚度為hc和he，應有：7/20/2023377/20/2023387/20/2023391.4良好板形的力學條件

。7/20/2023401.5

邊部減薄控制邊部減薄的定義：帶鋼軋制過程中，在距兩邊一定位置處，帶鋼厚度發(fā)生急劇減小的現(xiàn)象稱為邊部減薄。he1he2he4he3hca.板帶材橫斷面b.厚度方向放大后楔形

he1-he2中心凸度

hc-(he1+he2)/2邊部減薄

he1-he3局部高點7/20/202341

產(chǎn)生邊部減薄原因

邊部減薄是帶鋼軋制過程金屬發(fā)生三維變形的結果。其產(chǎn)生原因包括：(1)由于軋制過程中工作輥發(fā)生彈性壓扁，軋輥在軋件邊部的壓扁量明顯小于在中部的壓扁量，帶鋼產(chǎn)生邊部減薄。(2)由于自由表面的影響，帶鋼邊部金屬和內(nèi)部金屬流動規(guī)律不同，邊部金屬受到的側向阻力比內(nèi)部小得多，所以金屬除縱向流動外，還發(fā)生明顯的橫向流動，這會進一步降低邊部區(qū)域的軋制壓力以及軋輥壓扁量，使帶鋼發(fā)生邊部減薄。7/20/202342(3)對于四輥冷軋機，帶鋼邊部支承輥對工作輥產(chǎn)生一個有害的彎矩，這個彎矩也是造成軋件邊部減薄的原因。有害接觸區(qū)使軋輥彎曲

產(chǎn)生邊部減薄原因7/20/202343

邊部減薄的控制方法

邊部減薄的發(fā)生，將增加軋后帶鋼的切邊量從而降低成材率。因此，邊降減薄的控制成為板形控制的一項重要內(nèi)容。寶鋼益昌冷連軋機組邊部減薄的控制方法包括：

(1)采用錐形輥橫移，改變金屬橫向流動。

(2)支承輥比工作輥短，且支承輥采用雙錐度消除輥系有害彎矩。7/20/202344錐形工作輥橫移控制帶鋼邊部減薄

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