板形與板形控制基礎知識課件

板形與板形控制基礎知識板形與板形控制基礎知識1板形的基本概念板形控制的原理板形控制技術與設備123板形與板形控制基礎知識板形的基本概念板形控制的原理板形控制技術與設備123板形與板2板凸度－指板帶材沿寬度方向橫截面的中部與邊部的厚度差，也稱為橫向厚差。該厚度差取決于板帶材軋后的斷面形狀或軋制時的實際輥縫形狀。

1．板形的基本概念板形是描述板帶材形狀的一個綜合性的概念，主要包括：板凸度和平直度兩個基本概念。從用戶的角度，厚差是零最好；從軋制穩(wěn)定的角度，應該有一定量的“中厚量”，異常的厚差存在將導致板形出現(xiàn)問題。正凸度負凸度理想斷面形狀板形與板形控制基礎知識板凸度－指板帶材沿寬度方向橫截面的中部與邊部3平直度－指板帶材的翹曲度，有無浪形、瓢曲等及其程度。其實質是板帶材內部殘余應力的分布，只要板帶材內部存在殘余應力，即為板形不良。如殘余應力不足以引起板帶翹曲，稱為“潛在”的板形不良；如殘余應力引起板帶失穩(wěn)，產(chǎn)生翹曲，則稱為“表觀”的板形不良。平直度良好中間浪形雙邊浪形拉應力壓應力板形與板形控制基礎知識平直度－指板帶材的翹曲度，有無浪形、瓢曲等及4板形的表示方法

⑴

相對長度表示法

將需測量的鋼板沿橫向裁成均勻的細條并平鋪，可以看到各細條的長度不同，用其中某一條與設定的基準條的相對長度差就可以表示該處的板形的狀況。式中：△l－其它點與基準點長度差L－基準點長度I-Unit－稱為1個“I”單位I-unit可以解釋為：在測量中任意窄條與基準窄條的板形差如果為0.001%,那么就是一個I-unit,既十萬分之一。

也可以這樣理解：1000mm長的鋼帶（測量中間的長度）經(jīng)軋制后展開邊部長度變?yōu)?000.01mm，那么邊部與中心的板形差:(1000.01-1000)/1000,即1個I-uint。板形與板形控制基礎知識板形的表示方法式中：△l－其它點與基準點長5

⑵

波長表示法

波長表示法是一種更為直觀的表示法，認為有波浪的帶鋼其波形是正弦波，將其最短縱條（也就是平直的一段）視為一條直線，最長縱條視為一正弦波。式中：

λ－翹曲度RV

－波幅

LV

－波長翹曲度與相對長度差之間的關系為：一般要求冷軋板的翹曲度應小于2%。板形與板形控制基礎知識⑵波長表示法式中：翹曲度與相對長度差之間的關系為：6

⑶

板凸度表示法

板凸度表示法是一種表示板帶材橫截面形狀的表示法，它是用截面中間的高度與距邊部一定距離的截面高度差表示板凸度的大小。式中：

Ch

－板凸度

hc

－板中間厚度

he1

－距板邊一定距

離的板厚度板形與板形控制基礎知識⑶板凸度表示法式中：板形與板形控制基礎知識7常見的板形缺陷常見的板形缺陷有：縱彎、橫彎、鐮刀彎、瓢曲、邊浪、中浪、1/4浪、斜浪等等，這些缺陷有些是對稱的，有些是不對稱的。

板形缺陷產(chǎn)生的主要原因是：鋼板沿寬度方向各部位延伸的不均勻造成，浪形缺陷的存在與軋制時的輥縫有直接的關系。板形與板形控制基礎知識常見的板形缺陷板形與板形控制基礎知識8

2.板形控制的原理⑴輥型與輥縫的概念輥型：軋輥輥身表面的輪廓形狀稱為輥型；原始輥型：是指剛磨削好的輥型；工作輥型：是指軋輥在受力和受熱軋制時的輥型，又稱承（負）載輥型。通常用輥身中部的凸度表示輥型的大小。其大小由軋輥的彈性變形（彎曲撓度、壓扁）和不均勻熱膨脹決定。a–凹輥型b-平輥型

c-凸輥型板形與板形控制基礎知識2.板形控制的原理a–凹輥型b-9上下兩個軋輥都是平輥型，則原始輥縫是平的；如果上下兩個工作輥都同為凸輥型，對應的原始輥縫形狀就呈凹形的，此時軋件橫斷面的形狀就是凹形；反之，若工作輥型都為凹輥型，則軋件橫斷面呈凸形。因此，除了來料的橫斷面形狀以外，板形主要決定于工作輥縫的形狀。平輥型平輥縫平斷面凹輥型凸輥縫凸斷面凸輥型凹輥縫凹斷面板形與板形控制基礎知識上下兩個軋輥都是平輥型，則原始輥縫是平的；10

⑵

板形控制的基本原理

設軋制前板帶邊緣的厚度為h1，軋前板凸度量（或稱厚度差）為c1，軋后板凸度量為c2，所以軋前中間的厚度為h1+c1，軋制后板帶橫斷面上的邊緣厚度和中間厚度分別為h2和h2+c2。h2h1h1+c1h2+c2為使板形良好，坯料橫斷面必須“均勻變形”，即板帶材邊緣和中部的延伸率λ應相等?；?/p>

上述公式稱為“理想的板形方程”，即要得到理想的板形，必須使軋制前的原始凸度率等于軋制后的凸度率。板形與板形控制基礎知識⑵板形控制的基本原理h2h1h1+c1h211

基于上述基本公式，有如下描述：⑴如果在軋制前就有凸度的原料經(jīng)過軋制后不可能同時得到理想的凸度和平直度。⑵橫向的厚度差只能在軋制的過程中與壓縮比成比例減少，而不能完全消除。⑶要滿足均勻變形的條件，保證成品板形良好，就必須使板帶軋制前的厚度差c1和軋制后的厚度差c2的比值與延伸率λ相等；⑷或者使軋制前的板凸度率c1/h1

等于軋制后的板凸度率c2/h2

。板形與板形控制基礎知識或基于上述基本公式，有如下描述：板形與板12

3.板形控制技術與設備⑴傳統(tǒng)板形控制技術

不考慮軋件的彈性恢復，可以認為軋后帶鋼的斷面形狀和軋輥的工作輥縫（即承載輥縫）形狀相同。在實際的軋制過程中，工作輥的輥縫形狀取決于以下諸多因素的綜合影響：序號影響因素來源1軋輥原始輥型輥型設計、磨輥2軋輥熱凸度軋制時的冷卻與潤滑、軋制品種、軋制制度3軋輥磨損輥型軋制時的潤滑、軋制品種、軋制制度4軋輥受軋制力的彈性彎曲軋制壓力、軋制時的潤滑、板寬的變化5軋輥的彈性壓扁軋制壓力、軋制時的潤滑6板帶軋制前的板凸度熱軋帶鋼板形與板形控制基礎知識3.板形控制技術與設備序號影響因素來13如果在軋制時上述各個影響因素都是穩(wěn)定的，則通過合理的軋輥原始輥型設計，就可獲得良好的板形。但是，在軋制過程中各因素是在不斷變化的，需要隨時補償這些變化因素對軋輥工作輥縫的影響，以便獲得良好的板形。傳統(tǒng)板形控制的基本原則是：按照軋制過程中的實際情況，隨時改變輥縫凸度，使其能滿足獲得良好板形的要求。除了為補償各種因素造成輥縫形狀的變化，預先將軋輥車磨成具有一定原始凸度或凹度，賦予軋輥輥面一定的原始形狀，使得軋輥在軋制時仍能保持平直的輥縫外，傳統(tǒng)的板形控制方法還有：“調溫控制法”和“液壓彎輥控制法”。

板形與板形控制基礎知識如果在軋制時上述各個影響因素都是穩(wěn)定的，則14

①調溫控制法人為地對軋輥的某些部分進行冷卻或加熱，改變軋輥輥身溫度沿軸向的分布，以達到控制輥型的目的。

控制手段是對沿輥身長度方向的冷卻液流量進行分段控制，這種控制方法見效比較慢（原因是軋輥的熱容量比較大），難以滿足高速軋制的需要，只能作為一種其它板形控制的輔助手段。板形與板形控制基礎知識①調溫控制法板形與板形控制基礎知識15②

液壓彎輥控制法。液壓彎輥利用液壓缸施加在軋輥輥頸處的壓力使軋輥輥身產(chǎn)生一個人為的附加彎曲，以補償由于軋制力和軋輥溫度等因素的變化而產(chǎn)生的工作輥輥縫形狀的變化，以獲得良好的板形。根據(jù)液壓彎輥的對象和施加彎輥力的部位不同，通?？煞譃椋簭澢ぷ鬏伜蛷澢屋?，每種彎曲又分正彎和負彎。正彎工作輥負彎工作輥彎曲支撐輥板形與板形控制基礎知識②液壓彎輥控制法。正彎工作輥負彎工作輥彎16

⑵板形控制新技術液壓彎輥技術雖然有一定的效果，但它受液壓油源最大壓力的限制（一般為20～30MPa），還不能完全補償更換產(chǎn)品規(guī)格時的軋輥實際彎曲度的大幅度變化，并且還受到軋輥直徑的影響。因此，人們研發(fā)出更有效的板形控制技術及相應的軋機。板形控制新技術的基本原理有兩個：

①

增加承載輥縫的剛度。采用提高輥縫剛度系數(shù)來增加板形控制能力的輥縫，稱為剛性輥縫型。如：HC軋機，采用雙階梯輥支撐輥或大凸度支撐輥的四輥軋機等。雙階梯輥支撐輥HC軋機HC軋機板形與板形控制基礎知識⑵板形控制新技術雙階梯輥支撐輥HC17②加大軋輥承載輥縫的調節(jié)范圍。在一般的四輥板材軋機上，工作輥原始輥型確定后基本上就是一定的了，顯然相對恒定的工作輥原始輥型是不能適應各種變化著的軋制情況的。為此采用加大軋輥原始輥縫的調節(jié)范圍來控制板形，稱為柔性輥縫型。

如：板帶軋機中的CVC

軋機、PC

軋機、VC

軋機等屬于這一類型。CVC軋機示意圖PC軋機示意圖VC軋機示意圖板形與板形控制基礎知識②加大軋輥承載輥縫的調節(jié)范圍。CVC軋機18

⑶板形控制軋機

①HC軋機

HC

軋機起源于上世紀70年代的冷軋帶鋼，由日立與新日鐵聯(lián)合研制，其基本思路是：通過改變支撐輥與工作輥的接觸狀況來改變工作輥的撓度，特別是能有效的減輕支撐輥與工作輥之間的有害接觸，進而改善板型。

結構特點：在支承輥與工作輥之間安裝一對可相反軸向移動的中間輥而成為六輥軋機。對于普通的四輥軋機，在工作輥與鋼板不接觸的部分，受到支撐輥的懸臂彎曲力的壓迫，產(chǎn)生比較大的附加撓度，其大小與鋼板的寬度成反比，若能根據(jù)鋼板的寬度調整支撐輥的有效長度，就能減小工作輥的附加撓度。板形與板形控制基礎知識⑶板形控制軋機對于普通的四輥軋19HC

軋機具有以下特點：

a具有良好的板凸度和板形控制能力。由于它的中間輥可以軸向移動，改變了工作輥和支撐輥的接觸應力狀態(tài)，基本消除了有害的接觸應力，使工作輥彎曲減小。由于帶材邊部減薄量減少，減少了裂邊和切邊量，軋制成才率可提高1～2%;有害接觸區(qū)使軋輥彎曲支撐輥支撐輥中間輥中間輥板形與板形控制基礎知識HC軋機具有以下特點：有害接觸區(qū)支撐輥支撐20

b工作輥的一端呈懸臂狀態(tài)，用很小的力就能使工作輥的撓度明顯改變，增強了彎輥的效能；

c

可采用小直徑工作輥（比普通四輥軋機的工作輥小30%）、大壓下量，減少軋制道次和中間退火的次數(shù)，節(jié)約了能源；

d工作輥可不帶原始凸度，減少了磨輥、換輥次數(shù)及備用輥的數(shù)量。懸臂狀態(tài)彎輥彎輥HCM軋機－中間輥可軸向串動，利用工作輥液壓彎輥和中間輥的軸向移動控制帶鋼的平直度。HCMW軋機－工作輥和中間輥均可軸向串動，利用工作輥的正負液壓彎輥和工作輥、中間輥的軸向移動來控制帶鋼的平直度。板形與板形控制基礎知識b工作輥的一端呈懸臂狀態(tài)，用很小的力就能使21②CVC

軋機

CVC(ContinuouslyVariableCrown)軋機是德國SMS公司于1982年提出的，稱為連續(xù)可變凸度軋機。有兩輥(CVC-2)、四輥(CVC-4)和六輥(CVC-6)三種結構形式；有工作輥、中間輥和支撐輥三種傳動方式，軸向移動可以是工作輥、中間輥或兩者同時進行。CVC軋機是將工作輥或中間輥的輥面設計成S形瓶狀表面，大小直徑差為0.4－0.7mm，兩軋輥大小頭在軋機上相互成180°方向配置，可以沿軸線相反方向移動，形成正負輥縫凸度，因軸向位移是無級變化的，所以便形成了連續(xù)變化輥縫凸度的控制效果。中性輥縫負凸度輥縫正凸度輥縫CVC

軋機普通

軋機板形與板形控制基礎知識②CVC軋機中性輥縫負凸度輥縫正凸度輥22CVC軋機的特點：

a

CVC軋機具有良好的帶鋼板形控制能力和穩(wěn)定性，可以利用調整彎輥力、工作輥或中間輥軸向移動、分區(qū)冷軋等幾個方面，求得最佳輥縫，得到最佳平直度。

b

CVC軋機使彎輥力始終處于比較小的狀態(tài)，降低了彎輥力，提高軋輥和軸承的使用壽命。

c支撐輥和工作輥的磨損基本與普通四輥軋機相同，而且由于工作輥軸向串動，工作輥帶鋼邊部地區(qū)的磨損槽可以均勻化，減少了磨損槽的深度。

d通過一組S形曲線軋輥可代替多組原始輥型不同的軋輥，減少了軋輥備品量；

e輥縫調節(jié)范圍較大。如：1700mm板帶軋機的輥縫調整量可達600μm。板形與板形控制基礎知識CVC軋機的特點：板形與板形控制基礎知識23③PC

軋機PC軋機即軋輥水平交叉軋機，是新日鐵和三菱重工于1979年聯(lián)合研制成功的，開始用于熱軋機上，后來推廣到冷軋機上。依軋輥交叉形式的不同分為三種類型：支撐輥交叉、工作輥交叉和工作輥、支撐輥成對交叉。

前兩種交叉因軋輥間有相對滑動，造成軋輥磨損、能量消耗和引起較大的軸向力。第三種交叉也稱PC