平整工艺技术介绍.ppt

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1、东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,冷 轧 平 整 技 术 介 绍,2006.6,冷轧工艺流程,平整轧制是生产优质薄板、确保冷轧带钢成品质量的最后一道关键工序，它对于提高产品质量、控制板形、根据用户需求使薄板具有合适的力学性能和表面状态起着重要的作用。经退火后的冷轧带钢几乎完全处于软质状态，其表面光洁度、平直度和组织性能等均难以满足用户要求，且不适于使用机械加工。,平整轧制概念,平整轧制的主要目的是：（1）消除退火后钢板的屈服平台，并依据产品的用途，给出必要的产品力学性能；（2）调整并给出产品需要的光亮度和粗糙度；（3）改善钢板的板形质量。,平整轧制目的,冷轧后带钢性能,带钢冷轧时经过

2、若干道次轧制和塑性变形引起带钢的加工硬化，随着冷却压下率的增大，带钢的抗拉强度和屈服强度随之增大，延伸率和变形性能大幅下降。,平整机工艺,退火后带钢性能,冷轧带钢再结晶退火后，内部应力、位错密度、畸变能大幅度降低，加工硬化消除。但并不能立即进行下一步的深加工，这是因为低碳钢存在着很长的屈服平台。否则吕德斯滑移带会使低碳薄钢板在冲压成型时使工件表面粗糙不平。其解决办法，可根据应变时效原理，将钢板在冲压之前先进行一道微量冷轧(如12的压下量)工序，使屈服点消除，随后进行冲压成型。,平整机工艺,平整延伸率与带钢性能关系,平整机工艺,平整延伸率与带钢性能关系,平整机工艺,平整机工艺,与常规轧制不同，平

3、整实质上是一种小变形（0.55）轧制，是冷轧工艺上具有极重要意义的一种生产工序。延伸率是平整中最基本的工艺参数，平整道次压下量很小，只有微米级，用测厚仪几乎测不出轧机入出口侧的带钢偏差，故就用测量带钢延伸率的方法来作为测量其厚度变化的等效值。延伸率调节是工艺质量控制的重要内容。,平整机工艺,延伸率是平整轧制中最重要的工艺参数，反映平整前后带钢长度变化程度，以下式表示：,在过程控制系统中，延伸率值是根据钢种组织结构特征和最终用途按要求给定的。,平整机工艺,冷轧带钢延伸率参考值,平整机工艺,影响延伸率的因素,平整机工艺,速度对延伸率的影响及其补偿,平整机工艺,原始粗糙度轧辊表面粗糙度带钢平整延伸率

4、带钢材质和厚度轧制速度轧辊直径等,影响带钢表面粗糙度的因素,按是否使用轧制润滑剂可分为：干法平整 湿法平整按机架个数可分为：单机架平整 双机架平整,平整机工艺,干法平整工艺,湿法平整工艺,方法：采用旋转或振动刷轻微接触辊面，以去除辊面所附着的任何颗粒。去除的颗粒由一套吸管装置加以收集。在平整机出口区域需要一定的空间来安装这一吸管装置。保证轧辊清洁，防止沾染颗粒印入带钢表面。干法平整对提高光洁度更有利。,方法：在平整机入口或支撑辊表面使用平整液，在出口处有一套吹气系统以干燥带钢表面。湿法平整的洗净效果好，可洗去异物，减少压坑等缺陷，对防止轧辊热膨胀、稳定辊型也有利。,平整机工艺,平整机工艺,湿法

5、平整工艺,平整机工艺,平整机工艺,平整轧机类型,平整轧机类型,唐钢1780平整机主要参数,产品数据钢种:CQ,DQ,DDQ,HSLA 成品厚度:0.3 2.0mm成品宽度:8201650mm成品卷径:1000 2000mm成品卷重：max.29,7 t,设备参数最大出口速度:1500m/min轧机形式：单机架四辊轧机工作辊直径:500 560mm工作辊辊身长度:1780mm支撑辊直径:1000 1100mm支撑辊辊身长度:1780mm最大轧制力:12,000kN弯辊力:+500kN-350kN/per neck支撑辊平衡力：400kN/per neck,平整机俯视图,平整机入口设备,平整机主轧

6、机,平整机出口设备,计算机系统配置图,过程控制系统概况,L1(Industrial IT Aspect Objects Technology)级实时控制级进行全线自动顺控、闭环控制、对传动、公辅系统、报警进行超越控制、事件处理等。L2(Manufacturing Execution System)级进行全线监控和生产优化。L1和L2级之间通过TCP/IP协议进行通讯；L2级各个硬件组成部分通过CLIENT/SERVER模式进行通讯。L3(Enterprise Resource Planning)级,过程控制系统概况,过程控制系统概况,MES Manufacturing Executions S

7、ystem,过程控制系统概况,过程控制系统功能,主要功能：生产控制功能，完成系统的监控。设定计算功能 系统管理功能,生产控制功能,生产控制功能：生产计划管理；轧制规程管理；钢卷跟踪；数据的采集和通讯；报表；轧辊管理；班组管理；,数据通讯功能,数据通讯包括以下几部分：与L3级系统（如果使用）或者人机界面的数据交换:PDI数据 轧辊数据 与L1级系统的数据交换:设定参数下传 生产过程数据收集 与数据库的数据交换:生产结果数据 质量控制信息,数据管理功能,数据管理包括以下几部分：轧制计划管理；轧辊数据管理；工艺数据管理；报警管理；班组管理；延时管理；报表管理；,过程跟踪功能,过程跟踪主要功能：1.对

8、L1上传的数字信号进行有效性检查；2.根据数字信号，确定轧件在轧制线上的位置，在出现特定的事件时，激活控制逻辑任务，启动相 应的设定计算和功能调用；3.对人机界面HMI进行更新和响应操作。,过程跟踪功能,人机界面,L2级系统通过人机界面HMI来进行显示和输入信息，HMI由一系列的画面组成：登录画面；计划管理画面；主画面；跟踪画面；工艺参数画面；结果显示画面；质量信息显示画面；轧辊数据画面；班组生产统计画面；停机原因显示画面等；,设定计算功能,设定计算功能是过程控制系统的核心组成部分，是平整工艺在控制过程中的体现。设定计算功能决定了平整过程所需的工艺参数。包括：张力速度轧制力弯辊力延伸率等,设定

9、计算功能,设定计算方法模型计算直接查询根据唯一号码查询根据带钢宽度、厚度、钢种、卷径等参数查询,平整机轧制力模型的发展：经典冷轧模型(Orowan 模型、Bland-Ford模型、Karman模型)；特点：辊缝区分为入口弹性压缩区、中性点前塑性压缩区、中性点后塑性压缩区、出 口弹性回复区。考虑了轧辊压扁的Hitchcock公式。平整轧制模型(Fleck-Johnson模型)特点：辊缝区分为入口弹性压缩区、入口塑性压缩区、中心平行区、出口塑性压缩区、出口弹性回复区。平整轧制模型的改进(例如VAI模型)特点：辊缝区分为入口弹性压缩区、塑性压缩区、出口弹性回复区。将中性点扩大为中性区。,轧制力数学模

10、型,轧制力计算模型示意图,Ainlet elastic zone,Binlet plastic slip zone,Ccentral sticking zone,Dexit plastic slip,Eexit elastic zone,轧制力数学模型,轧制力数学模型,影响轧制力的因素有：轧制速度、延伸率、张力、工作辊粗糙度、工作辊直径、带钢厚度、带钢宽度、乳化液、带钢钢种、退火曲线等。,轧制力和延伸率的关系,秒流量方程,轧机刚度方程,板形板厚协调的辊缝设定模型,辊缝设定数学模型,所谓板形直观地说是指板材的翘曲程度；其实质是指带钢内部残余应力的分布。常用相对长度差表示法和波形表示法来进行度量。,板形及其度量,边浪,中浪,单边浪,复合浪,二肋浪,板形缺陷类型,相对差表示的板形,这是一种比较简单的表示板形的方法，就是取横向上不同点的相对延伸差DL/L来表示板形。其中 L是所取基准点的轧后长度，DL是其它点相对基准点轧后长度之差。相对长度差也称为板形指数 r，r=DL/L。,板形及其度量,板形及其度量,板形及其度量,板形及其度量,板形及其度量,式中：翘曲度，%；St相对长度差，I。,(1-8),(1-7),上式经过整理可得：曲线部分和直线部分的相对长度差为：,板形及其度量,板形不良原因,轧制技术及连轧自动化国家重点实验室（东北大学）2006.6,唐钢冷轧平整机技术交流,