中厚板軋制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀王國棟(大連)

1、RAL中厚板軋制技術(shù)的進(jìn)展中厚板軋制技術(shù)的進(jìn)展東北大學(xué)東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點(diǎn)實(shí)驗室軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點(diǎn)實(shí)驗室2005.11.24，大連，大連中厚板學(xué)術(shù)委員會會議技術(shù)交流材料RAL控制軋制要求使用強(qiáng)力軋機(jī)控制軋制要求使用強(qiáng)力軋機(jī) 控制軋制的核心是控制軋制的核心是“低溫大壓下低溫大壓下” 超級鋼的軋制技術(shù)超級鋼的軋制技術(shù) 德國德國DILLINGER強(qiáng)力軋機(jī)的使用情況：軋制管線鋼等，強(qiáng)力軋機(jī)的使用情況：軋制管線鋼等，頭尾低溫部分軋制力達(dá)到頭尾低溫部分軋制力達(dá)到10500噸；噸； 兩相區(qū)軋制溫度可能達(dá)到兩相區(qū)軋制溫度可能達(dá)到700或更低；或更低；RAL0.03Nb鋼，預(yù)應(yīng)變20部

2、分再結(jié)晶區(qū)、未再結(jié)晶區(qū)，恢復(fù)過程進(jìn)展十分緩慢軟化率與道次間停留時間、溫度之間的關(guān)系控制軋制要求的待溫功能控制軋制要求的待溫功能 保溫時間保溫時間/s RAL不同鋼種的變形抗力不同鋼種的變形抗力T6.10800與與1000 比較，變比較，變形抗力可以提高形抗力可以提高1倍倍合金鋼一般變形抗力比普合金鋼一般變形抗力比普碳鋼高碳鋼高1倍倍RAL強(qiáng)力型中厚板軋機(jī)強(qiáng)力型中厚板軋機(jī) 單位輥面寬軋制力達(dá)到單位輥面寬軋制力達(dá)到20 kN/mm 單位輥面寬軋制力矩達(dá)到單位輥面寬軋制力矩達(dá)到15kN-m/mm 單位輥面寬的軋制功率達(dá)到單位輥面寬的軋制功率達(dá)到 4 kW/mm 軋機(jī)剛度達(dá)到軋機(jī)剛度達(dá)到10 MN/m

3、m 加熱爐、矯直機(jī)、剪切機(jī)、冷床、探傷等設(shè)備加熱爐、矯直機(jī)、剪切機(jī)、冷床、探傷等設(shè)備 新建軋機(jī)追求達(dá)標(biāo)，老式軋機(jī)努力改造新建軋機(jī)追求達(dá)標(biāo)，老式軋機(jī)努力改造RAL首鋼首鋼3500中厚板軋機(jī)國家十五中厚板軋機(jī)國家十五P=70000kNM=3070kNm2N=7000kW2K=10700kN/mmRAL板形與板凸度控制技術(shù)的重要性板形與板凸度控制技術(shù)的重要性RALCVC 輥型輥型RALCVCPLUS技術(shù)及應(yīng)用技術(shù)及應(yīng)用RALCVC 橫移位置與等效凸度橫移位置與等效凸度RALWRS軋機(jī)板凸度的控制范圍（福山廠）軋機(jī)板凸度的控制范圍（福山廠）WRS=1000mmWRB=6000kN/chock0.4mm

4、RAL輥系受力情況輥系受力情況RAL計算輥系彈性變形行為的模型計算輥系彈性變形行為的模型FSD FSD FSD FSD FFB FFB FFB FFB Load distribution between work and backup rollLoad distribution inthe roll gaphCL-hCxRAL熱凸度計算模型熱凸度計算模型Data of roll set:- diameter- materialProcess Data:- thickness- width- temperature- speedMill Status (cyclical):- stand loa

5、ded- status of roll cooling- circumference speed- coolant temperatureParameter:- Heat transfer coefficient plate to roll- Heat transfer coefficient environment - roll- Heat expansion coefficientsfor calculation of thermal crown2 - dimensional modelContour of thermal crown along barrellengthRAL磨損技術(shù)模型

6、磨損技術(shù)模型+/- schkvTvTBbaCenter of mill standB = plate widthV = roll wear in the center of barrela,b,k = coefficience for description of wear at the plate edgesch = lateral flow of the plate Main parameters for roll wear: Roll material and surface hardness Rolling force Contact length Relative speeds of

7、 roll and stock Steel grade (alloy) Scale Roll surface temperature Roll gap lubricationRAL橫移機(jī)構(gòu)橫移機(jī)構(gòu)RALCVC 裝置裝置OS側(cè)剖面?zhèn)绕拭鍾AL彎輥裝置剖面彎輥裝置剖面RAL壓力補(bǔ)償控制原理壓力補(bǔ)償控制原理RAL彎輥裝置在裝配中彎輥裝置在裝配中RAL立輥軋機(jī)的結(jié)構(gòu)立輥軋機(jī)的結(jié)構(gòu)RAL立輥軋機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)立輥軋機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)液壓壓下（液壓壓下（AWC，短行程）、電動壓下分工使用，短行程）、電動壓下分工使用立輥垂直升降：立輥垂直升降： 孔型輥：成形道次用，改善邊部形狀；孔型輥：成形道次用，改善邊部形狀； 平

8、輥：展寬、精軋道次使用，矩形邊部，平輥：展寬、精軋道次使用，矩形邊部，AWC邊部邊部DBR輥輥中間防翹輥中間防翹輥安裝位置：水平立輥軋機(jī)中心距安裝位置：水平立輥軋機(jī)中心距3625 mm，軋機(jī)前后均有，軋機(jī)前后均有RAL利用立輥的平面形狀控制利用立輥的平面形狀控制RAL寬度控制的精度寬度控制的精度RAL生產(chǎn)生產(chǎn)LP鋼板的鋼板的AGC系統(tǒng)系統(tǒng)RAL成形成形MASMAS軋制法原理圖軋制法原理圖所軋鋼板的平面形狀2)(xT本軋制方法2)(xT轉(zhuǎn)動 9002)(xh2)(xh板坯成形軋制后的厚度分布展寬軋制結(jié)束時的形狀傳統(tǒng)軋制方法 MAS 軋制法原理轉(zhuǎn)動 900RALMAS法控制原理圖法控制原理圖軋制規(guī)

9、程MAS形狀壓下位置指令軋制速度指令頭部位置檢測自動板厚控制裝置液壓壓下控制裝置ASRLCPLGRAL控制關(guān)鍵點(diǎn)控制關(guān)鍵點(diǎn)V壓下tV軋制tkk= V壓下壓下/ V軋制軋制APC控制控制ASR控制控制關(guān)鍵之一：關(guān)鍵之一：前滑計算前滑計算關(guān)鍵之二：關(guān)鍵之二：協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)APC、ASR軋制速度軋輥轉(zhuǎn)速前滑前滑 1 RAL平面形狀控制平面形狀控制MAS軋制立輥軋制立輥（AWC，短行，短行程）程）所軋鋼板的平面形狀2)(xT本軋制方法2)(xT轉(zhuǎn)動 9002)(xh2)(xh板坯成形軋制后的厚度分布展寬軋制結(jié)束時的形狀傳統(tǒng)軋制方法 MAS 軋制法原理轉(zhuǎn)動 900RAL控制冷卻系統(tǒng)的配置情況控制冷卻系統(tǒng)的配置

10、情況 氣霧式：酒泉?dú)忪F式：酒泉 水幕式：濟(jì)鋼中板，秦皇島中板水幕式：濟(jì)鋼中板，秦皇島中板 ACC+DQ：濟(jì)鋼寬厚板，寶鋼：濟(jì)鋼寬厚板，寶鋼5000 直管式層流：鞍鋼中板，首鋼，南鋼中板，營口中板，直管式層流：鞍鋼中板，首鋼，南鋼中板，營口中板，河北文豐河北文豐 U型管層流：鞍鋼厚板，新余中板，武鋼軋板廠型管層流：鞍鋼厚板，新余中板，武鋼軋板廠RAL首鋼首鋼3500軋機(jī)的控制冷卻系統(tǒng)軋機(jī)的控制冷卻系統(tǒng)RALRALRAL橫向均勻性橫向均勻性邊部遮蔽及凸型水量邊部遮蔽及凸型水量凸型水量分布凸型水量分布邊部遮蔽邊部遮蔽(3000以上的寬板效果明顯以上的寬板效果明顯)RAL控軋控冷中軋制溫度控制措施控軋

11、控冷中軋制溫度控制措施粗軋機(jī)架粗軋機(jī)架 待溫輥道待溫輥道 精軋機(jī)架精軋機(jī)架方案方案1粗軋機(jī)架粗軋機(jī)架 中間冷卻中間冷卻 精軋機(jī)架精軋機(jī)架方案方案2粗軋機(jī)架粗軋機(jī)架 交叉軋制交叉軋制 精軋機(jī)架精軋機(jī)架方案方案3RAL國外中厚板軋機(jī)的控冷系統(tǒng)國外中厚板軋機(jī)的控冷系統(tǒng)RALU形管噴頭的結(jié)構(gòu)形管噴頭的結(jié)構(gòu)控制冷卻裝置管式層流控制冷卻裝置管式層流 直管式層流噴頭的結(jié)構(gòu)直管式層流噴頭的結(jié)構(gòu)直管式層流冷卻裝置的優(yōu)點(diǎn)：直管式層流冷卻裝置的優(yōu)點(diǎn)：1 容易制作；容易制作；2 不易堵塞；容易通堵不易堵塞；容易通堵RAL定位孔板定位孔板水水 枕枕層流管層流管層流管層流管進(jìn)水管進(jìn)水管阻尼孔阻尼孔溢流孔溢流孔正視圖正視圖

12、橫截面視圖橫截面視圖高密度直集管原理圖高密度直集管原理圖RAL福山廠設(shè)置的高效冷卻系統(tǒng)福山廠設(shè)置的高效冷卻系統(tǒng)RAL傾斜噴射；壓力；較近距離；吹掃氣膜核沸騰；傾斜噴射；壓力；較近距離；吹掃氣膜核沸騰；25倍的冷卻效率倍的冷卻效率高效冷卻基本原理高效冷卻基本原理RAL冷卻原理：核沸騰和膜沸騰冷卻原理：核沸騰和膜沸騰RAL冷卻速率與冷卻的均勻性冷卻速率與冷卻的均勻性RAL高效冷卻系統(tǒng)的冷卻能力高效冷卻系統(tǒng)的冷卻能力RAL控冷設(shè)備的采用情況控冷設(shè)備的采用情況RAL在線熱處理設(shè)備（福山廠）在線熱處理設(shè)備（福山廠）寬度4.5m，大型感應(yīng)加熱裝置。熱流量105107W/m2，是氣體加熱的100倍特點(diǎn)：在線

13、同步處理，縮短交貨期；與控冷組合，可控制碳氮化物析出RAL在線熱處理的組織變化在線熱處理的組織變化RAL橫向彎曲的補(bǔ)償和壓下調(diào)整橫向彎曲的補(bǔ)償和壓下調(diào)整RAL高級冷矯的概念高級冷矯的概念RAL由由Super-OLAC 和和C/L控制的殘余應(yīng)力控制的殘余應(yīng)力RAL寬度方向上彎曲應(yīng)變的分布寬度方向上彎曲應(yīng)變的分布RAL5輥輥9輥可更換式冷矯直機(jī)輥可更換式冷矯直機(jī)RAL軋制過程自動化與軋制過程自動化與物理冶金研究結(jié)合物理冶金研究結(jié)合RAL研究內(nèi)容研究內(nèi)容 熱軋過程物理冶金模型的基本框架熱軋過程物理冶金模型的基本框架1 化學(xué)成分化學(xué)成分2 軋制參數(shù)軋制參數(shù)3 冷卻參數(shù)冷卻參數(shù)1 晶粒長大晶粒長大2 碳

14、氮化物碳氮化物 的溶解的溶解1 再結(jié)晶再結(jié)晶2 流變應(yīng)力流變應(yīng)力3 碳氮化物的析出碳氮化物的析出1 相變相變2 碳氮化物碳氮化物 的析出的析出 力學(xué)性能力學(xué)性能顯微組織顯微組織加熱加熱 粗軋粗軋冷卻冷卻卷取卷取 精軋精軋4 連鑄組織連鑄組織物理冶金模型物理冶金模型1再結(jié)晶模型（未再結(jié)晶再結(jié)晶模型（未再結(jié)晶與應(yīng)變積累）與應(yīng)變積累）流變應(yīng)力模型流變應(yīng)力模型物理冶金模型物理冶金模型2碳氮化物析出模型碳氮化物析出模型加工硬化奧氏體相變模型加工硬化奧氏體相變模型組織性能關(guān)系模型組織性能關(guān)系模型1 奧氏體晶粒尺寸奧氏體晶粒尺寸2 溶解元素的量溶解元素的量 1 奧氏體晶界面積奧氏體晶界面積2 平均位錯密度平

15、均位錯密度3 沉淀析出量沉淀析出量1 相變溫度相變溫度2 各相體積分?jǐn)?shù)各相體積分?jǐn)?shù) 3 3 鐵素體晶粒尺寸鐵素體晶粒尺寸 模型模型輸出輸出輸入輸入過程過程4 4 沉淀析出量沉淀析出量RAL利用熱力模擬實(shí)驗確定模型參數(shù)利用熱力模擬實(shí)驗確定模型參數(shù)單道壓縮實(shí)驗：動態(tài)再結(jié)晶，變形抗力單道壓縮實(shí)驗：動態(tài)再結(jié)晶，變形抗力雙道次壓縮實(shí)驗：靜態(tài)再結(jié)晶雙道次壓縮實(shí)驗：靜態(tài)再結(jié)晶松弛實(shí)驗：沉淀析出與松弛實(shí)驗：沉淀析出與 PTT 曲線曲線熱膨脹實(shí)驗：相變行為與熱膨脹實(shí)驗：相變行為與CCT曲線曲線0.10.20.30.40.50.6406080100120140160d/dt=0.1/s1000900850 Pri

16、diction Measurementstress(MPa)strain100501552.510.50.20.1 0.05 /s405403385312300290 287207215 206VHN360306270256247235 222212204 21010010110210310410510008006004002000AMP40% reduction0% reductionTime , soBBPRAL物理冶金數(shù)學(xué)模型的建立物理冶金數(shù)學(xué)模型的建立熱力模擬實(shí)驗熱力模擬實(shí)驗實(shí)驗室熱軋實(shí)驗實(shí)驗室熱軋實(shí)驗離線工業(yè)軋制實(shí)驗離線工業(yè)軋制實(shí)驗沉淀沉淀析出析出變形抗力模型變形抗力模型再結(jié)晶與再結(jié)

17、晶與應(yīng)變積累應(yīng)變積累軋制力、力軋制力、力矩、電機(jī)功率矩、電機(jī)功率（超出規(guī)程的（超出規(guī)程的限制）限制）相變研究相變研究熱軋工藝制度制定熱軋工藝制度制定信息反饋信息反饋模型參數(shù)修正模型參數(shù)修正在線工業(yè)軋制實(shí)驗在線工業(yè)軋制實(shí)驗設(shè)備條件設(shè)備條件信息反饋信息反饋模型參數(shù)修正模型參數(shù)修正信息反饋信息反饋模型參數(shù)修正模型參數(shù)修正確定模型參數(shù)確定模型參數(shù)確定模型結(jié)構(gòu)確定模型結(jié)構(gòu)熱熱力力學(xué)學(xué)理理論論動動力力學(xué)學(xué)理理論論物理冶金物理冶金數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型RAL人工智能與物理冶金模型相結(jié)合人工智能與物理冶金模型相結(jié)合化學(xué)成分化學(xué)成分工藝參數(shù)工藝參數(shù)物理冶金模型物理冶金模型加熱加熱變形變形相變相變析出析出人工智能技術(shù)人

18、工智能技術(shù)組織（主值）組織（主值）性能（偏差）性能（偏差）組織（偏差）組織（偏差）性能（主值）性能（主值）組組織織性性能能RAL顯微組織監(jiān)視器和優(yōu)化器顯微組織監(jiān)視器和優(yōu)化器T板坯板坯RAL微觀組織監(jiān)視器的后臺混合模型微觀組織監(jiān)視器的后臺混合模型輸入輸入選擇選擇物理模型物理模型ANN輸入輸入過程過程溫度溫度變形量變形量變形速率變形速率冷卻速率冷卻速率-設(shè)備設(shè)備幾何尺寸幾何尺寸帶鋼帶鋼化學(xué)成分化學(xué)成分速度速度厚度厚度寬度寬度輸出輸出顯微組織顯微組織再結(jié)晶分?jǐn)?shù)再結(jié)晶分?jǐn)?shù)奧氏體晶粒尺寸奧氏體晶粒尺寸鐵素體晶粒尺寸鐵素體晶粒尺寸相組成相組成-力學(xué)性能力學(xué)性能屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度延伸率延伸率R

19、AL組織性能的預(yù)測與控制組織性能的預(yù)測與控制加熱模型加熱模型軋制模型軋制模型實(shí)測值實(shí)測值材料化學(xué)成分：材料化學(xué)成分：C, Si, Mn, Nb, V, Ti變形條件：溫度、程度、速度變形條件：溫度、程度、速度冷卻條件：溫度冷卻條件：溫度顯微組織預(yù)測顯微組織預(yù)測顯微組織控制顯微組織控制冷卻模型冷卻模型直接質(zhì)量確認(rèn)直接質(zhì)量確認(rèn)減少破壞性試樣數(shù)量減少破壞性試樣數(shù)量提供帶鋼全長性能數(shù)據(jù)提供帶鋼全長性能數(shù)據(jù)對于質(zhì)量控制極為重要對于質(zhì)量控制極為重要卷取后直接發(fā)貨卷取后直接發(fā)貨快速裝運(yùn)，減少庫存快速裝運(yùn)，減少庫存帶鋼全長性能均勻性提高帶鋼全長性能均勻性提高力學(xué)性能力學(xué)性能長度長度RAL大規(guī)模定制與柔性軋制大

20、規(guī)模定制與柔性軋制RAL軋制計劃在線判定與修正：軋制計劃在線判定與修正：OK鋼化學(xué)鋼化學(xué)成分分析成分分析鋼質(zhì)量控制鋼質(zhì)量控制顯微組織顯微組織監(jiān)視器監(jiān)視器客戶訂單客戶訂單RAL鋼化學(xué)鋼化學(xué)成分分析成分分析鋼質(zhì)量控制鋼質(zhì)量控制顯微組織顯微組織監(jiān)視器監(jiān)視器客戶訂單客戶訂單顯微組織顯微組織優(yōu)化器優(yōu)化器軋制計劃在線判定與修正：軋制計劃在線判定與修正：OPTRAL鋼化學(xué)鋼化學(xué)成分分析成分分析鋼質(zhì)量控制鋼質(zhì)量控制顯微組織顯微組織監(jiān)視器監(jiān)視器客戶訂單客戶訂單軋制規(guī)程軋制規(guī)程重新制定重新制定軋制計劃在線判定與修正：軋制計劃在線判定與修正：RESRAL鋼化學(xué)鋼化學(xué)成分分析成分分析鋼質(zhì)量控制鋼質(zhì)量控制顯微組織顯微組織監(jiān)視器監(jiān)視器客戶訂單客戶訂單無適合訂單無適合訂單軋制計劃在線判定與修正：軋制計劃在線判定與修正：NORAL常規(guī)的生產(chǎn)計劃制定方法常規(guī)的生產(chǎn)計劃制定方法生產(chǎn)計劃生產(chǎn)計劃客戶訂單客戶訂單規(guī)格規(guī)格品種品種