帶鋼板形控制技術(shù)設(shè)計(jì)論文

重慶科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 _帶鋼板形控制技術(shù) _ 姓 名 _ _ 學(xué) 號(hào) _ _ 院（系） 冶金與材料工程學(xué)院 _ 專(zhuān)業(yè)班級(jí) _ 指導(dǎo)教師 _ _ 職 稱(chēng) _ 講師 _ _ 評(píng) 閱 人 _ _ _ 職 稱(chēng) _ _ 2008 年 6 月 1 日 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 帶鋼板形控制技術(shù)研究 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 專(zhuān) 業(yè)：材料控制技術(shù) 院 （系）： 冶金與材料工程 學(xué)院 2008 年 6 月 1 日 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 中文摘要 摘 要 本文對(duì)板帶鋼板形缺陷進(jìn)行了分析，著重詳細(xì)介紹了板帶鋼軋制過(guò)程中常用的一些板形控制技術(shù)與設(shè)備方法，提 出了現(xiàn)在板形控制的 趨勢(shì)是集多種控制方法于一體的綜合板形控制技術(shù) .深入系統(tǒng)地 介 紹了現(xiàn)代高精度 軋 制技術(shù)，包括中厚板、熱 軋 帶鋼、冷軋 帶鋼、鋼管、型線(xiàn)材等鋼材生產(chǎn)中，衣工藝、設(shè)備、控制 和檢測(cè)諸方面提高產(chǎn)品精度的先進(jìn)技術(shù)； 關(guān)鍵詞 ： 板形缺陷 控制工藝 控制設(shè)備 凸度 平坦度 空一行 小四號(hào)黑體 35 個(gè)，關(guān)鍵詞用一個(gè)空格分隔，小四號(hào)宋體 羅馬字母編號(hào) 空一行 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 英文摘要 ABSTRACT In today the AC Driver is developing at very fast speed,but it can not replace the DC Driver status which is very important.since the day ,DC electr moter has very fargoing,The control capability is very good, in the field of transmission is very important.the digital DC Driver which is using classical double closed loop for design, speed- regulation and current- regulation are used for the PID control. Proposed in the hardware design the monolithic integrated circuit +CPLD structure, this also has laid the hardware foundation for systemtimeliness. Similarly uses the modular design in the software design,causes its maintenance, the revision all to change extremelyconveniently, like this also favor the team to develop. Uses EWBsoftware to carry on the simulation for the electric circuit, thusreduced the hardware design mistake. In the performance history, paysgreat attention to the control panel to be general and the extension,builds the good foundation for the following development work. Keywords: Data DC Driver； DC speed regulation； Current- regulation； PID Times New Roman，三號(hào)黑體 ,居中 Times New Roman ，小四號(hào) Times New Roman，加粗小四號(hào) Times New Roman ，小四號(hào)， 35 個(gè)，用分 號(hào)分隔 羅馬字母編號(hào) 空一行 空一行 重慶科技學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 目 錄 中文 摘要 . 英文摘要 . 1 緒論 . 1 2板帶鋼板形的概念及表示方法 3 帶鋼的板形分類(lèi) 4 影響板形凸度和平坦度的因素 4. 1 軋制力 的影響 4.2 彎輥力 的影響 4.3 軋輥的熱膨脹 的影響 4.4 工作輥的初始輥型 的影響 5、各種板形控制技術(shù) 5.1 液壓彎輥控制技術(shù) 5.2 軋輥分段冷卻控制技術(shù) 5.3.1 HC (High Crown)軋機(jī) 5.3.2 CVC (Continue Variable Crown)軋機(jī) 5.3.3 UPC (Universal Profile Control)軋機(jī) 5.4 軋輥凸度調(diào)整技術(shù) VC軋機(jī) 5.5 軋輥交叉變位技術(shù) PCM軋機(jī) 5.6 其它板形控制技術(shù) 6板帶鋼 附錄 1 圖紙 附錄 2 程序 三號(hào)黑體 小四號(hào)宋體 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 1 1 緒 論 世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展的一 個(gè)顯著特點(diǎn)是鋼材市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈，競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是鋼材的質(zhì)量高而成本低。鋼材應(yīng)用部門(mén)連續(xù)化自動(dòng)化作業(yè)的迅猛發(fā)展，除要求鋼材的性能 均勻一致外，還要求鋼材尺寸精度高。板帶材主要用于沖制各種部件，因此要求厚度精度高、板形好，以利于提高沖模壽命和沖壓材的精度，高精度棒線(xiàn)材可減少加工件的切削量。因此，軋制產(chǎn)品高精度比是軋鋼技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一。 在今天，全球鋼鐵企業(yè)生存和發(fā)展的總體戰(zhàn)略應(yīng)通過(guò)、多種經(jīng)營(yíng)、資本最佳化、成本控制等方面展開(kāi)。 1 用戶(hù)聚焦 鋼鐵企業(yè)要生存和發(fā)展，必須滿(mǎn)足用戶(hù)要求，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)銷(xiāo)售，從而獲得利潤(rùn)。為此 ，首先，必須滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)鋼鐵產(chǎn)品在質(zhì)量、品種、價(jià)格、實(shí)用性能及售后服務(wù)等方面的要求，明確自身的產(chǎn)品的方向和產(chǎn)品大綱，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)定位?？偟膩?lái)看，由于技術(shù)進(jìn)步和投資戰(zhàn)略的發(fā)展，無(wú)論是大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)還是中小型企業(yè)，都在朝著產(chǎn)品專(zhuān)業(yè)化、系列化方向發(fā)展，以此實(shí)現(xiàn)企業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化?！按蠖?、“小而廣”的產(chǎn)品，“萬(wàn)能化”的鋼鐵企業(yè)缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，正在逐步調(diào)整、收縮、淘汰中。作為產(chǎn)品優(yōu)化、結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向，大型聯(lián)合企業(yè)將主要生產(chǎn)高質(zhì)量、深加工和高附加值的高級(jí)板、管系列產(chǎn)品。以產(chǎn)品專(zhuān)業(yè)化為生產(chǎn)特色的中小型企業(yè)將以和部分為主要經(jīng) 營(yíng)對(duì)象；但對(duì)某一具體鋼廠(chǎng)而言，并不是棒、線(xiàn)、型材、中板都生產(chǎn)，往往主要經(jīng)營(yíng)其中的 1 2 類(lèi)。這種用戶(hù)聚焦的戰(zhàn)略既有利于投資戰(zhàn)略的開(kāi)展，又有利于實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)銷(xiāo)售，既有利于鋼廠(chǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，又有利于用戶(hù)使用的效益。 2 多種經(jīng)營(yíng) 多種經(jīng)營(yíng)是世紀(jì)之交國(guó)際鋼鐵界的一種值得重視的發(fā)展趨勢(shì)。多種經(jīng)營(yíng)是一種重要的發(fā)展戰(zhàn)略，而不僅僅是人員分流的問(wèn)題。當(dāng)然，鋼廠(chǎng)要實(shí)現(xiàn)人員分流本身也是需要投資的，多種經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略的主要目標(biāo)是為了適應(yīng)市場(chǎng)、資產(chǎn)增值和提高經(jīng)濟(jì)效益。 鋼廠(chǎng)多種經(jīng)營(yíng)的趨勢(shì)大體 L有三類(lèi)：一類(lèi)是相關(guān)延伸產(chǎn)業(yè)，如制造業(yè)、空一行 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 1 工程與咨詢(xún)、發(fā) 展新村料或有關(guān)商貿(mào)等；另一類(lèi)是不相關(guān)產(chǎn)業(yè)，如向能源、通訊、電子等產(chǎn)業(yè)投資發(fā)展；第三類(lèi)是能源、環(huán)境綜臺(tái)優(yōu)化、集約經(jīng)營(yíng)型。這是構(gòu)恩發(fā)展中的多元化經(jīng)營(yíng)模式，旨在一個(gè)地區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)單位產(chǎn)值的資源、能源消耗最佳化和對(duì)地區(qū)環(huán)境的不良影響最小化的集約經(jīng)營(yíng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)投資效益的最佳化。然 而，也必須指出，當(dāng)鋼廠(chǎng)自身的資本實(shí)力沒(méi)有達(dá)到一定水平以前 ,首先應(yīng)致力于自身的結(jié)構(gòu)調(diào)整和人員的臺(tái)理分流；當(dāng)經(jīng)營(yíng)實(shí)力達(dá)到某一水平時(shí)，再因地制宜適時(shí)展開(kāi)戰(zhàn)略型的多種經(jīng)營(yíng)。大多數(shù)實(shí)踐怔明，在多種經(jīng)營(yíng)開(kāi)展的初期，發(fā)展相關(guān)型產(chǎn)業(yè)較易取得效益。 3資 本最佳化 鋼廠(chǎng)生產(chǎn)規(guī)模大，是資金密集型企業(yè)，必須從戰(zhàn)略訣策的高度對(duì)侍投資、融資過(guò)程和生產(chǎn)、銷(xiāo)售過(guò)程，實(shí)現(xiàn)資本最佳化。這種資本最佳化基于市場(chǎng)調(diào)整、預(yù)測(cè)和正確判斷的投資戰(zhàn)略的展開(kāi)，其中必然包括投資方向、投資順序、投資時(shí)機(jī)、單位產(chǎn)品的投資強(qiáng)度和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等。與此同時(shí)，融資戰(zhàn)略也十分重要，其中包括資本構(gòu) 成、融資渠道、資金成本和資金循環(huán)等方畫(huà)。資本最佳化的重要性不僅在干投入一產(chǎn)業(yè)的效 率，而且重要的是鋼廠(chǎng)已不再是高利潤(rùn)的產(chǎn)業(yè)，即使中罔鋼廠(chǎng)有良好的市場(chǎng)成長(zhǎng)空間，資本最佳化的問(wèn)題仍然非常重要，必須放到發(fā)展戰(zhàn)略層次 L 來(lái)研究。 當(dāng)前問(wèn)題的焦點(diǎn)是，一方畫(huà)資金不足，另一方畫(huà)建設(shè) 改造項(xiàng)目中的單位產(chǎn)品投資 額偏高，有的甚至過(guò)高。 4成本控制 石油危機(jī)以后 25 年的發(fā)展過(guò)程證明，鋼村已經(jīng)有近四分之一世紀(jì)基本沒(méi)有漲價(jià)，井以此取得了有利的市場(chǎng)竟?fàn)幬恢?，這與其他村料的價(jià)格走勢(shì)形成了鮮明的對(duì)比?？磥?lái)，任何指望鋼村價(jià)格猛漲，以此取得高額利潤(rùn)的想法都是不切實(shí)際的，甚至是有害的。鋼村之所以能夠做到近四分 之一世紀(jì)基本不漲價(jià)，關(guān)鍵在于成本控制。 成本控制除了企業(yè)管理外，最關(guān)鍵的在于通過(guò)總體流程的技術(shù)進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)企業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)優(yōu)化。這一方畫(huà)是由于鋼鐵制造流程的優(yōu)化、高科技化，降低了單位產(chǎn)品的投資額，從而降低了資金成本；另一方畫(huà)是由干制造流程的高科技化，降低了能耗，提高了鋼村的收得率，井且大幅度減少了在線(xiàn)產(chǎn) 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 1 品數(shù)量，從而降低了制造成本。鋼廠(chǎng)利潤(rùn)的獲得，必須生要立足干以技術(shù)進(jìn)步和企業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化為基礎(chǔ)的成本控制。 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，板形已成為熱軋板帶材越來(lái)越重要的一個(gè)質(zhì)量指標(biāo)和決定起市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的主要因素。板形控制系統(tǒng)對(duì)于提 高板形質(zhì)量有著無(wú)可替代的作用。事實(shí)上，現(xiàn)代化的熱連軋機(jī)也都配備了板形控制系統(tǒng)。 目前，國(guó)內(nèi)熱連軋機(jī)的板形控制系統(tǒng)（包括設(shè)備、工藝、模型和控制）基本依賴(lài)進(jìn)口。 熱軋帶鋼的板形問(wèn)題是熱連軋廠(chǎng)生產(chǎn)中不斷出現(xiàn)和必須解決的問(wèn)題，如何提高產(chǎn)品的板形質(zhì)量也是軋機(jī)設(shè)備改進(jìn)、發(fā)明、軋制工藝不斷優(yōu)化的中心內(nèi)容，帶鋼的板形控制是熱連軋廠(chǎng)永恒的課題。對(duì)板帶鋼軋制而言，凸度 (Protrusion)和平坦度 (Flatness)是衡量帶鋼板形的主要質(zhì)量指標(biāo)。熱軋后的帶材凸度對(duì)下道工序冷軋后的凸度和平坦度有直接影響，而目前用戶(hù)對(duì)板材平坦度的 要求越來(lái)越嚴(yán)格，因此在板帶鋼軋制過(guò)程中板形控制技術(shù)越來(lái)越受到重視。 2 板帶鋼板形的概念及表示方法 板形是指板、帶材的平直度，即是指浪形，瓢曲或旁彎的有無(wú)及程度而言。在來(lái)料板形良好的條件下，它決定于延伸率沿寬度方向是否相等 。 常見(jiàn)的板形表示方法有： (1)相對(duì)長(zhǎng)度表示法 （ 2）波形表示法 （ 3）矢量表示法 （ 4）殘余應(yīng)力表示法 (5)斷面形狀的多項(xiàng)式表示法 (6)厚度相對(duì)變化量差表示法等等 3 帶鋼的板形分類(lèi) 3. 1 理想板形 ： 理想板形 是平坦的，內(nèi)應(yīng)力沿帶鋼寬度向上均勻分布 3.2 潛在板 形帶鋼表面上是平直的，帶鋼內(nèi)應(yīng)力沿帶鋼寬度方向上不均勻分布，但其內(nèi)部應(yīng)力足以抵制帶鋼平直度的改變，當(dāng)內(nèi)應(yīng)力釋放后，帶鋼板形就會(huì)發(fā)生不規(guī)則的改變 3.3 表觀(guān)板形帶鋼內(nèi)應(yīng)力沿寬度方向上不均勻分布，同時(shí)，其內(nèi)部應(yīng)力不足以抵制帶鋼平直度的改變，導(dǎo)致局部區(qū)域發(fā)生了翹曲變形 2 帶鋼表觀(guān)板形的分類(lèi)帶鋼表觀(guān)板形最常見(jiàn)的有三類(lèi) 3.3.1 單邊浪 LdLcFcFo F:軋制壓力 3.3.2 雙邊浪 Lc Ld T:帶鋼變形 抗力及 LcLo (d、 c、 0分別表示帶鋼沿軋制方向的傳動(dòng)側(cè)、中部、操作側(cè)位置 ) 為了保證板形良好，必須遵守均勻延伸或所謂“板凸度一定”的原則去確定各道次的壓下量。 4、影響板形凸度和平坦度的因素 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 1 板形凸度的影響因素 : 帶鋼的凸度值用如下方法表示 :Cn二 hn（ d)+hn(O) /2一 h(c) 4. 1 軋制力 的影響 軋輥受到兩側(cè)壓下液壓缸的作用力和中部帶鋼反作用力的共同作用，會(huì)發(fā)生彎曲，軋制力越大，軋出帶鋼的凸度就越大。 4.2 彎輥力 的影響 與軋制力相反，工作輥受到兩側(cè)彎輥力與中部支持輥反作 用力的共同作用發(fā)生彎曲，彎輥力越大，彎曲越大，帶鋼凸度越小。 4.3 軋輥的熱膨脹 的影響 熱連軋機(jī)組的精軋機(jī)換土新輥后的一個(gè)軋制周期內(nèi)，在軋制前 20-30卷鋼時(shí)，帶材中 L.凸度減小很快，不管帶材的寬度如何，或者工作輥的原始棍型如何，都會(huì)出現(xiàn)這種初始的凸度減小，說(shuō)明軋輥受熱膨脹后，中部膨脹較大，形成了軋輥的熱凸度。 4.4 工作輥的初始輥型 的影響 工作輥的初始輥型分為三類(lèi) : 一為平輥軋輥橫向直徑差為。 ；二為正凸度輥型軋輥中部直徑大于邊部直徑 ；三為負(fù)凸度輥型軋輥中部直徑小于邊部直徑。根據(jù)控制板形的需要，可以 選用不同類(lèi)型和不同輥凸度的輥型。 此外 ,帶鋼的凸度 還 由原料的形狀、軋輥的空載輥型 (原始凸度、熱凸度和磨損曲線(xiàn) )、軋輥的彈性變形 (即彎曲撓度和壓扁 )等決定。帶鋼凸度既是板形控制的直接目標(biāo)，又是控制帶鋼平坦度的決定因素。在普通四輥軋機(jī)上所使用的變壓下量法、總軋制壓力控制法、以及調(diào)整后張力方法等雖然可以在一定程度上控制板形，但由于反應(yīng)較慢加之能力有限，不能很好地滿(mǎn)足需要，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一系列板形控制技術(shù)來(lái)適應(yīng)不斷提高的板形精度的要求。 5、各種板形控制技術(shù) 板形控制主要是根據(jù)需要對(duì)軋制過(guò)程中的軋輥撓度、熱 凸度和磨損導(dǎo)致的軋輥斷面變化進(jìn)行補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)。 5.1 液壓彎輥控制技術(shù) 液壓彎輥控制技術(shù)是由彎輥液壓缸產(chǎn)生彎輥力，在軋制過(guò)程中向工作輥或中間輥輥頸施加液壓彎輥力，瞬時(shí)地改變軋輥的有效撓度，從而改變承載輥縫形狀，使軋制后帶鋼的延伸沿橫向均勻分布，進(jìn)而達(dá)到板形控制的目的。液壓彎輥控制技術(shù)具有精度高、響應(yīng)速度快、功率大、結(jié)構(gòu)緊湊和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣泛的應(yīng)用。 液壓彎輥按對(duì)象可分為工作輥液壓彎輥和中間輥液壓彎輥，液壓彎輥按方式可分為液壓正彎和液壓負(fù)彎 。在軋輥凸度不足或磨損情況下可以采用正彎，增大軋輥凸度，防止帶鋼邊浪，而負(fù)彎可以減少軋輥有效凸度，防止帶鋼中間浪。工作輥彎輥 (WRB)凸度控制能力可達(dá) 500 jcm，是應(yīng)用最廣泛的控制方式。 5.2 軋輥分段冷卻控制技術(shù) 分段冷卻控制技術(shù)就是通過(guò)調(diào)整冷卻液的分段流量，改變軋輥的局部熱膨脹變形，是軋制薄帶材最有效的板形控制手段。在高速冷軋帶鋼生產(chǎn)中，軋輥的溫 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 1 度較高，故在生產(chǎn)中必然出現(xiàn)熱凸度，但是在軋輥輥身上的溫度分布十分不均勻，所以輥身上的熱凸度也必然出現(xiàn)不均現(xiàn)象，從而造成帶鋼的局部缺陷，如復(fù)合波、二次諧波等 利用彎輥較難解決的缺陷。在軋件進(jìn)人輥縫之前，在軋件表面噴涂冷卻物質(zhì)，可 用 軋輥軸向橫移技術(shù) 5.3.1 HC (High Crown)軋機(jī) HC軋機(jī)是一種高精度板形控制軋機(jī)， 1977年由日本金屬公司研制。 HC軋機(jī)是六個(gè)軋輥垂直排列、中間可軸向移動(dòng)的板帶軋機(jī)。中間輥移動(dòng)距離與彎輥力的最佳配合，一定程度上減少了普通四輥軋機(jī)在結(jié)構(gòu)上板寬范圍外支承輥與工作輥間的接觸 壓力形成的有害彎矩，具有很強(qiáng)的板形控制能力，可實(shí)現(xiàn)軋機(jī)橫向剛度無(wú)限大，使軋輥輥型不受軋制力變化的影響，減少帶鋼邊部減薄量和裂邊，保證帶材有良好的板形，可 以軋制高精度的薄帶鋼，并具有大壓下量、提高生產(chǎn)率、節(jié)約能源、減少輥耗、提高成材率等優(yōu)點(diǎn)。因此 HC軋機(jī)是公認(rèn)的板形控制較為理想的軋機(jī)。圖 1為 HC軋機(jī)液壓彎輥示意圖，圖中 .Fb為工作輥正負(fù)彎輥力， Fa為中間輥正彎力，P為厚度自動(dòng)控制力。 近幾年， HC軋機(jī)得到了很大的發(fā)展，已出現(xiàn)了 HCM軋機(jī) (中間輥移動(dòng)六輥軋機(jī) )、HCW軋機(jī) (工作輥移動(dòng)四輥軋機(jī) )、 HCMW (中間輥和工作輥均可移動(dòng)六輥軋機(jī) )等等。鞍鋼 1700mm 熱連軋機(jī)、川威和泰鋼 950 mm軋機(jī)應(yīng)用的就是 HCW軋機(jī)。 圖 1 HC軋機(jī)液壓彎輥示意圖 5.3.2 CVC (Continue Variable Crown)軋機(jī) CVC軋機(jī)是連續(xù)可變凸度軋輥軋機(jī)， 1982年由聯(lián)邦德國(guó)施羅曼一西馬克公司研制。這種軋機(jī)主要是由兩個(gè)軸向可移動(dòng)與嚴(yán)格的圓錐體稍有差別的瓶形輥身的工作輥組成。瓶形輥的輥徑差和普通輥的凸度值大小相似，兩個(gè)工作輥的形狀完全一致，但安裝方向相反，因而上下工作輥互補(bǔ)形成一個(gè)對(duì)稱(chēng)的軋輥輥縫形狀。軋輥向相反做軸向移動(dòng)，以形成輥縫形狀的變化，如圖 2所示。根據(jù)移動(dòng)方向，其結(jié)果是產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的或正的軋輥凸度。由于移動(dòng)量是無(wú)極可變的，這 樣產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)可變正負(fù)凸度，以滿(mǎn)足控制鋼帶寬度和平坦度的要求。 CVC軋機(jī)有四輥軋機(jī)和六輥軋機(jī)兩種形式。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 1 圖 2 CVC軋機(jī)系統(tǒng)原理 從 CVC系統(tǒng)原理可知，隨 CVC上輥和下輥移動(dòng)方向和距離的不同，軋輥的有效凸度會(huì)隨時(shí)改變，另外 CVC輥型曲線(xiàn)的選擇不同，軋輥的有效凸度也會(huì)發(fā)生變化。 CVC軋機(jī)凸度控制能力可達(dá) 1000微米，寶鋼 2030 mm冷連軋機(jī)、武鋼 2250 mm熱連軋機(jī)以及本鋼 1700 mm熱連軋機(jī)等等都應(yīng)用了 CVC軋機(jī) 5.3.3 UPC (Universal Profile Control)軋機(jī) UPC軋機(jī)是萬(wàn)能板形控制軋機(jī)， 1987年由德國(guó)德馬克公司研制成功。這種軋機(jī)的調(diào)整范圍比 CVC軋機(jī)大，但需要磨復(fù)雜的輥形曲線(xiàn)，比 HC軋機(jī)復(fù)雜一些。 UPC軋機(jī)工作輥輥型貌似雪茄煙，中間大，兩頭小，且一頭大一頭小，裝人軋機(jī)時(shí)大小頭呈相反方向配置。如圖 3所示。 圖 3 UPC軋機(jī)工作輥輥型圖 UPC軋機(jī)工作輥具有大的移動(dòng)范圍，配合計(jì)算機(jī)計(jì)算所得的 UPC輥型和工作輥液壓彎輥，允許在各式各樣的使用情況和操作狀態(tài)中調(diào)整并維持所需求的輥縫形狀，也允許調(diào) 整并維持所要求的帶材板形及平坦度。對(duì)軋制過(guò)程中由于溫度和軋制力變 化而造成的輥縫變化，控制系統(tǒng)可通過(guò)工作輥適量彎曲而給予補(bǔ)償。 5.4 軋輥凸度調(diào)整技術(shù) VC軋機(jī) VC軋機(jī)即凸度可變軋機(jī)，是日本住友金屬公司 20世紀(jì) 70年代末研制的一種板形控制軋機(jī)。它由凸度可變軋輥 (VC輥 )、液壓動(dòng)力裝置、控制裝置和一個(gè)操縱盤(pán)組成。 VC輥是一個(gè)組合式軋輥，軋輥外套和芯軸之間有一儲(chǔ)油室，軸套兩端緊緊熱裝在軸芯軸上，能保證承受軋制扭矩和壓力。同時(shí)也對(duì)儲(chǔ)油室內(nèi)的高壓油起密封作用，軸外套在高壓油的作用下可膨脹，以補(bǔ)償軋輥的凸度。 VC軋機(jī)既可應(yīng)用在冷軋串列式軋機(jī)中，也可應(yīng)用在熱軋帶鋼生產(chǎn)中，它作為一種板形控制手段，控制效率大致與液壓彎輥系統(tǒng)相同，但由于向高速旋轉(zhuǎn)的軋輥中通高壓油的設(shè)備較復(fù)雜，加之板形控制有限，故在世界上并未廣泛推廣。 5.5 軋輥交叉變位技術(shù) PCM軋機(jī) PCM軋機(jī)是成對(duì)軋輥交叉軋機(jī)。 1984年 PCM軋機(jī)首先應(yīng)用于日本鋼鐵公司 1840 mm熱連軋中。成對(duì)交叉輥是指上下工作輥交叉，而上下工作輥與相應(yīng)的支承輥保 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 1 持平行。軋輥交叉法具有很強(qiáng)的凸度控制能力，它的原理在于輥 縫的幾何變化，而它又受相鄰軋輥間軸線(xiàn)角度調(diào)節(jié)的影響，其作用類(lèi)似于一個(gè)可調(diào)節(jié)的拋物線(xiàn)形的輥型曲線(xiàn)。試驗(yàn)證明該交叉角對(duì)軋制力、力矩和前滑無(wú)多大影響，及這些基本特性和普通四輥軋機(jī)相同， PCM軋機(jī)凸度控制能力可達(dá) 1400微米。支承輥交叉是指上下支承輥交叉而工作輥保持平行；工作輥交叉是指上下工作輥交叉而支承輥保持平行。 三種交叉方式結(jié)構(gòu)圖如圖 4 圖 4 軋輥交叉的三種形式 雖然軋輥成對(duì)交叉技術(shù)已趨于成熟，但由于該軋機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且軸向力仍然是軋制中的問(wèn)題，故目前推廣較少。特別是在咬人時(shí)，需采取特殊潤(rùn)滑措施， 而且咬人時(shí)易使板的端面形狀發(fā)生變化和傾斜，故每道次都要改變交叉方向，因此這樣的軋 機(jī)世界上數(shù)目極少。 5.6 其它板形控制技術(shù) UCM (Universal Crown Middle)軋機(jī)，中間輥可以沿軸向來(lái)回移動(dòng)，工作輥正負(fù)彎輥，中間輥正彎輥軋機(jī)被稱(chēng)作 UCM 軋機(jī)。近幾年， UCM 軋機(jī)得到了發(fā)展，已出現(xiàn)了 UCMW 軋機(jī)。 UCM 軋機(jī)與 HC軋機(jī)的主要區(qū)別在于是否有中間輥正彎輥的應(yīng)用。此外還有動(dòng)態(tài)變形支承輥 DSR (Dynamic ShapeRoll)軋機(jī)，變接觸支承輥 (VCR)軋機(jī)，森吉米爾 20 輥軋機(jī)，千葉工作輥移 動(dòng) (K一 WRS)軋機(jī)等等。 261 板形控制的工藝方 法 板形控制的工藝方法有多種，應(yīng)用較早的方法有： （ 1）設(shè)定 合 理的軋輥凸度； （ 2） 合 理安排不同規(guī)格產(chǎn)品的軋制順序； （ 3） 合 理地制定軋制規(guī)程； （ 4）調(diào)節(jié)冷卻劑的供給量及其沿橫向分布，或?qū)堓佭M(jìn)行局部加熱以改變軋輥的熱凸度。 上 述這些方法目前在板形控制中仍起著一定的作用。 除了以 上 幾種方法以外，通過(guò)控制張力來(lái)控制板形的方法是近期發(fā)展起來(lái)的比較重要的板形控制工藝方法。通過(guò)張力控制板形目前有三種形式，即總張力控制、后張力分布控制和前張力分布控制 。 20 世紀(jì) 70 年代初，英罔鋼鐵研究協(xié)會(huì)提出了一種通過(guò)改變總張力值來(lái)進(jìn)行板形控制的方案。對(duì)干這種控制方式的機(jī)理人們當(dāng)時(shí)井未作深入的研究，近期的一 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 1 些理論研究表明：總張力增大可使金屬向著補(bǔ)償伸長(zhǎng)率之差的方向流動(dòng)，從而使前張力分布更趨向干均勻。因而，改變總張力就可以達(dá)到控制板形的目的。 利用總張力控制板形，其控制能力很有限。為了進(jìn)一步利用張力控制板形的能力，意大利的 M.Borghesi 等人提出了一種改變后張力分布來(lái)控制板形的方法。如圖 5 所示，在軋機(jī)入口處，距軋機(jī)一定距離的位置 L安裝一個(gè)張力分布控制輥，該輥 實(shí)際 上 是由幾個(gè)短輥組成的，各輥可以 單獨(dú) 升降，向帶鋼施加必要的壓力，從而改變帶鋼的張力分布。這些輥被稱(chēng)為張力分布控制輥 （ TDC 輥）。在軋機(jī)出口處安裝有普通的組臺(tái)輥式板形檢測(cè)裝置，通過(guò)該檢測(cè)裝置的檢測(cè)值控制 TDC 輥的升降，井改變張力的分布，直到檢測(cè)出張力分布均勻?yàn)橹?。理?計(jì) 算和實(shí)驗(yàn)檢測(cè)都表明，這種控制方法是有效的。 圖 5 后張力分布控制裝置 利用前張力分布控制板形的方法是 M.okado 等人提出來(lái)的。他們研制的前張力控制裝置的控制原理如圖 6 所示。該裝置生要由兩個(gè)短輥及短輥的提升裝置和傾斜調(diào) 整裝置構(gòu)成。通過(guò)對(duì)短輥的升降和傾斜角度的調(diào)整來(lái)改變總張力和前張力的分布，以達(dá)到調(diào)整板形的目的。實(shí)際的研究表明，無(wú)論是 TDC 輥的升降還是其傾角的變化都能明顯地改善板形。 圖 6 前張力分布控制裝置 利用張力及其分布來(lái)控制板形的生要作用機(jī)理是，通過(guò)調(diào)節(jié)張力及其分布來(lái)改變金屬的橫向流動(dòng)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)板形調(diào)節(jié)。目前只有利用張力控制板形的方法是屬干以影響金屬橫向流動(dòng)狀態(tài)為生的板形控制方法，其他板形控制方法均屬于以改變輥縫形狀為 主 的板形控制方法。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 1 262 板形控制的 設(shè)備 方注 盡管板形控制可以通過(guò)一些工藝方法實(shí)現(xiàn)，但人們更多地是從設(shè)備入手，通過(guò)改進(jìn)設(shè)備來(lái)獲得或強(qiáng)化改善板形的手段。近年來(lái)，從設(shè)備入手的板形控制方法發(fā)展迅速，出現(xiàn)了許多很有成效的控制方法。如果從板形控制的專(zhuān)門(mén)方式 L 分，可將目前眾多的可用于改進(jìn)設(shè)備或加強(qiáng)設(shè)備控制能力的板形控制方式分為以下幾種 形式。 鉛垂方向彎曲 軋 輥技術(shù) 20世紀(jì) ed年代初發(fā)展起來(lái)的液壓彎輥技術(shù)是改善板形最有用、最基本的方法。其他一些改善板形的技術(shù)，如 HC 軋機(jī)、 CVC 軋機(jī)等， 往往 要配 合 采用液壓彎輥技術(shù)。 液壓彎輥的基本原 理是通過(guò)向工作輥或支撐輥輥頸施加液壓彎輥力，使軋輥產(chǎn)生人為的附加彎曲來(lái)瞬時(shí)改變軋輥的有效凸度，從而調(diào)整軋件的橫向厚度。 液壓彎輥有兩種基本方式：彎曲工作輥和彎曲支撐輥。 彎曲工作輥有正彎輥法和負(fù)彎輥法兩種。 正彎輥法如圖 7a 所示，在 上 下工作輥軸承座之間設(shè)置液 壓缸，對(duì) 上 下工作輥軸承座施加與軋制力方向相同的彎輥力 F1（此力規(guī)定為正值，故稱(chēng)為正彎輥）。在彎輥力 F1 作用下，軋制時(shí)的軋輥撓度將減小。負(fù)彎輥法如圖 2 17b 所示，是在工作輥與支撐輥軸承座之間設(shè)置液壓缸，對(duì)工作輥軸承座施加一個(gè)與軋制力方向相反的作用力 FI（此力規(guī)定為負(fù)值，故稱(chēng)為負(fù)彎輥），它使工作輥撓度增加。 采用正彎輥時(shí)，工作輥原始輥型凸度 Do 應(yīng)小一些，然后 借 助 F1 來(lái)減小工作輥撓度，這相當(dāng) 于 增加了工作輥原始凸度。采用負(fù)彎輥時(shí)， Do 應(yīng)大些。若同時(shí)采用正負(fù)彎輥法，則可在更廣泛的范圍內(nèi)調(diào)整輥型。 在輥身長(zhǎng)度 L 與工作輥直徑 D1 的比值 L D1 45 的 板材 軋機(jī) 上 ，一般多采用彎曲工作輥法。正彎輥和負(fù)彎輥的實(shí)際效果基本相同，但正彎輥的設(shè)備簡(jiǎn)單，可與工作輥平衡缸臺(tái)為一體，且當(dāng)軋件咬入或拋出時(shí)，液壓系統(tǒng)不需切換。正彎輥法的缺點(diǎn)是 使 支撐輥與工作輥輥身邊緣的接觸載荷增大，增 加支撐輥輥身邊 緣 部分的疲勞剝落。此外，彎輥力鳳也加大工作輥輥頸、軸承、壓下裝置和機(jī)架的負(fù)荷，特別是對(duì)工作輥軸承壽命影響較大。負(fù)彎 輥法對(duì)工作輥軸頸和軸承的負(fù)荷增大是與正彎輥法相同的，但不 增加壓下裝置和機(jī)架的負(fù)荷，而減小支撐輥與工作輥輥身邊緣的接觸載荷。 普通單軸承座工作輥彎曲裝置存在著工作軸承座應(yīng)力和變形下均的現(xiàn)象為此日木石川島 播 磨重工業(yè)公司開(kāi)發(fā)了 DCB 軋機(jī) 即裝有雙軸承座工作輥彎曲裝置的軋機(jī)。它的特點(diǎn)是將工作輥軸承座一分為二，兩個(gè)軸承座分別由各自的液壓缸施加彎輥力。其優(yōu)點(diǎn)是： 獨(dú) 立調(diào)整彎輥力，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化 設(shè)什，充分利用軸承座、軸承及輥頸的強(qiáng)度，使整個(gè)裝置可承受更大的彎輥負(fù)荷，從而提高設(shè)備的板形控制能力，延長(zhǎng)零部件的使用壽命；由干外側(cè)液壓缸優(yōu)先用干彎輥，加長(zhǎng)了彎輥力臂，增大了彎曲力矩；容易實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有軋機(jī)的改造。此軋機(jī)在日本分別用干熱連軋、冷連軋帶鋼軋機(jī)及可逆式冷軋機(jī)。但由干軋輥軸承座結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前 DCB 軋機(jī)還處在有選擇的推廣中。 彎曲支撐輥如圖 7C 所示。采用彎曲支撐輥來(lái)調(diào)整軋輥輥型時(shí)，需要將支撐輥兩端加長(zhǎng)，在伸長(zhǎng)的輥端 上 設(shè)置液壓缸。目前常用的是支撐輥正彎輥法，即彎輥力 F2作用方向與軋制力方向相同，以減小支撐輥撓 度。這種彎輥方法會(huì)增加支撐輥輥頸、軸承、壓下裝置和機(jī)架的負(fù)荷。在某些軋機(jī) L 采用結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的彎曲空一行 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 1 支撐輥裝置時(shí)，也可以使壓下裝置和機(jī)架不承受彎輥力。 彎曲支撐輥裝置一般用于寬度較大的中厚板軋機(jī)，即輥身長(zhǎng)度 L 與工作輥直徑 D1之比 L D1 4 5或支撐輥輥身長(zhǎng)度與直徑之比大于 2 時(shí)。 圖 7 液壓彎輥法 a 正彎輥； b 負(fù)彎輥； c 彎曲支撐輥 水平方向彎曲 軋 輥技術(shù) 水平方向彎曲軋輥也是一種比較有效的板形控制方式。這種彎曲方式生要是彎曲工作輥或中間輥。由干軋輥是水平彎曲， 因而不能直接改變輥縫形狀，而是通過(guò)水平彎曲改變工作輥各部位的偏心距。由干支撐輥（或中間支撐輥）是圓柱形的，因而偏心 距的變化必然導(dǎo)致輥縫形狀的變化。如圖 8 所示，水平彎曲軋輥生要有以下幾種方式：?jiǎn)屋亸澢⒍噍亸澢蛶в兄虚g小輥的分段輥彎曲。這三種方式中，最后一種方式應(yīng)用得較多，如五輥 FFC 軋機(jī)等，另外， NMC 軋機(jī)、非對(duì) 圖 8 軋輥水平彎曲方式 a- 單輥彎曲； b-多輥彎曲； c-帶有中間小輥的分段輥彎曲 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 1 稱(chēng)八輥軋機(jī)、 NDW 軋機(jī)等的部分輥型調(diào)整方式的 原理也與此相近。在某些軋機(jī) L，軋輥彎曲也采用 上 述方式，彎曲方向不一定是水平方向而可能是其他方向，如二十輥軋機(jī)、施羅曼二輥軋機(jī)等。 2623 階梯形支撐輥技術(shù) 階梯形支撐輥技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)的四輥軋機(jī)進(jìn)行分析后，為消除四輥軋機(jī)的輥間有害接觸區(qū)而提出的。它可分為支撐輥撓度可調(diào)和不可調(diào)兩類(lèi)， 主 要有圖 9 所示的 4種形式；另外還有大凸度支撐輥，即 NBCM 軋輥也可以看作是一種支撐輥連續(xù)可變的階梯形支撐輥。由干軋輥軸向移動(dòng)技術(shù)的迅速發(fā)展，階梯形支撐輥技術(shù)應(yīng)用很少，基本 上 被軋輥軸向移動(dòng)技術(shù)所代替。 圖 9 階梯形支撐輥 2624 軸向移動(dòng)回柱形 軋 輥技術(shù) 軋輥軸向移動(dòng)技術(shù)是繼液壓彎輥技術(shù)之后板形控制技術(shù)史 上 的又一大突破。這種技術(shù)的板形控制原理與階梯形支撐輥技術(shù)相 似，但其控制效果更明顯，且支撐寬度可以很方便地連續(xù)改變， 而得到了廣泛的應(yīng)用。圖 10 給出了軋輥軸向移動(dòng)技術(shù)的 4種 主 要形式：四輥軋機(jī)的支撐輥?zhàn)龇聪蜉S向移動(dòng)（ a）；六輥軋機(jī)的中 間輥?zhàn)龇聪蜉S向移動(dòng)（ b）；四輥軋機(jī)的工作輥?zhàn)龇聪蜉S向移動(dòng)（ C） 四輥軋機(jī)的工作輥?zhàn)鐾蜉S向移動(dòng)（ d）。其中以（ b）、（ C）兩種形式應(yīng)用較多，實(shí)例有 HC軋機(jī)、UC 軋機(jī)以及 WRS 軋 機(jī)等。另外，森吉米爾軋機(jī)也有類(lèi)似的軸向移動(dòng)方式。除了改善板形之外，軋輥軸向移動(dòng)技術(shù)還具有改善邊部減薄，使軋輥磨損均勻化等許多優(yōu)點(diǎn)，所以這種技術(shù)是很有發(fā)展前途的。 圖 10 軸向移輥技術(shù) 為克服四輥軋機(jī)橫向控制能力差和板形調(diào)整困難等缺點(diǎn)，日本日立公司干 1972年開(kāi)發(fā)了一種新型帶鋼軋機(jī)。這種軋機(jī)是在四輥輥系 上 增加兩個(gè)可作軸向移動(dòng)的中間輥，能很好地控制板形，被稱(chēng)之為高性能輥型凸度控制軋機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng) HC 軋機(jī)。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 1 通過(guò)分析四輥軋機(jī)工作輥 的撓度可以看出，大 于 帶 材 寬度的工作輥與支撐輥的接觸區(qū)是一個(gè)有害的接觸區(qū)，它迫使工作輥承受了支撐輥一個(gè)附加的彎輥力，增大了工作輥的彎曲力矩，使工作輥撓度變大，故板形變壞，同時(shí)由干存在這個(gè)有害的接觸區(qū)，液壓反向彎曲軋輥不能有效地發(fā)揮作用。 HC 軋機(jī)相當(dāng)干在四輥軋機(jī)工作輥和支撐輥之間安裝了一對(duì)中間輥，使之成為六輥軋機(jī)。中間輥可以隨著帶村寬度的變化而調(diào)整到最佳位置，使工作輥與支撐輥脫離有害接觸區(qū)，同時(shí)工作輥又配有液壓彎輥裝置，所以 HC 軋機(jī)的板形控制能力十分理想。 利用中間輥的軸向移動(dòng)進(jìn)行板形控制是 HC 軋機(jī)的 本質(zhì)所在，也是在工作原理L區(qū)別干四輥軋機(jī)的根本點(diǎn)，其原理如圖 11所示。 圖 11 HC 軋機(jī)原理圖 HC 軋機(jī)具有以下特性： （ 1）具有良好的板凸度和板形控制能力。產(chǎn)品板形好，波浪 度可控制在回 1以下。 （ 2）帶村邊部減薄量減少，減少了裂邊和切邊量，軋制成 材 率 可提高 1一 2。 （ 3）可增大道次的壓下量和減少軋制道次，可比同類(lèi)四輥軋 機(jī)提高產(chǎn)量 20左右。對(duì)于冷軋而言，由于減少中間退火次數(shù)等 原因，可節(jié)省能耗 15左右。 由 于 軸向移動(dòng)輥?zhàn)拥姆桨?不同， HC 軋機(jī)又分為：具有中間輥移 動(dòng)系統(tǒng)的 HCM 六輥軋機(jī)，用干熱軋、冷軋和平整；具有工作輥移動(dòng) 系統(tǒng)的 HCW 四輥軋機(jī)，用于熱軋厚板 材 等；工作輥和中間輥都能移 動(dòng)的 HCMW 軋機(jī)，用于熱軋帶鋼。近年來(lái)，為了軋制寬薄而硬度又 高的產(chǎn)品，還出現(xiàn)了在 HC 六輥軋機(jī)基礎(chǔ) L 增設(shè)中間輥彎輥裝置的 軋機(jī)，稱(chēng)為 VCM 六輥軋機(jī)。 HC 軋機(jī)的分類(lèi)如圖 12 所示。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 1 圖 12 HC 軋機(jī)的分類(lèi)