板形控制技術(shù)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(guān)系1.3良好板形的幾何條件1.4良好板形的力學(xué)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(wú)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(shí)的實(shí)際輥縫形狀，一般用板帶中央與邊部厚度之差的絕對(duì)值或相對(duì)值來(lái)表示，因而是一種借助厚度測(cè)定既可得到的具體指標(biāo)。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(duì)值或相對(duì)值來(lái)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(jiǎn)稱。7/20/202327/20/202331.1.1板形的描述如圖1.1所示建立坐標(biāo)系，x為軋件寬度方向（操作側(cè)指向傳動(dòng)側(cè)），y為軋件運(yùn)行方向，z為軋件厚度方向。記來(lái)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(diǎn)厚度hf(0)與兩側(cè)邊部標(biāo)志點(diǎn)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(diǎn)x處的厚度

；

be——帶材邊部標(biāo)志點(diǎn)位置，一般取be=25mm或40mm。7/20/20236楔形度即橫截面操作側(cè)與傳動(dòng)側(cè)邊部標(biāo)志點(diǎn)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(cè)或傳動(dòng)側(cè)的邊部標(biāo)志點(diǎn)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(dòng)側(cè)邊部減薄量；

EO——操作側(cè)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(zhǎng)度不一致，帶鋼較長(zhǎng)的部分波浪起伏，即平時(shí)所說(shuō)的浪形，浪形為不可恢復(fù)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(yīng)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(shí)質(zhì)上是橫向各點(diǎn)的不均勻延伸造成的，因而表示板形的一個(gè)簡(jiǎn)單方法是取橫向不同位置的相對(duì)長(zhǎng)度差表示板形，即

A相對(duì)長(zhǎng)度差表示法將帶鋼設(shè)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(huì)相應(yīng)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(yīng)力。當(dāng)該應(yīng)力足夠大時(shí)，就會(huì)引起帶鋼的翹曲。7/20/202314式中ε0、ε1——分別為來(lái)料和軋后的相對(duì)長(zhǎng)度差；

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

L1z、L1b——分別為軋后中部和邊部長(zhǎng)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(cè)量相對(duì)長(zhǎng)度來(lái)求出相對(duì)長(zhǎng)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(lái)表示板形，稱為翹曲度(或波浪度)。將板帶材取一段置于平臺(tái)上，如圖所示，如將其最短條視為一條直線，最長(zhǎng)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(zhǎng)。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(zhǎng)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(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度方向瓢曲長(zhǎng)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(dǎo)向輥導(dǎo)向或經(jīng)卷簡(jiǎn)成卷時(shí)要發(fā)生彎曲變形，當(dāng)彎曲曲率較大時(shí)，外層纖維彈性變形量超過該材質(zhì)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(yīng)力與彎曲應(yīng)力疊加，更加容易越過屈服極限，且使中性層向受壓側(cè)偏移，受壓側(cè)不產(chǎn)生塑性變形而受拉側(cè)塑性伸長(zhǎng)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(huì)出現(xiàn)橫向厚差。進(jìn)行輥型設(shè)計(jì)時(shí)要確定合理的軋輥原始凸度?？紤]到軋輥磨削方便。四輥軋機(jī)軋輥原始凸度設(shè)計(jì)應(yīng)用較廣泛的一種方法是一個(gè)工作輥有凸度，另一個(gè)工作輥及兩個(gè)支撐輥都是圓柱形。寬度方向翹曲7/20/202324

只要凸度適當(dāng)，并在軋制時(shí)通過調(diào)節(jié)輥溫等措施來(lái)補(bǔ)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(diào)節(jié)措施不當(dāng)，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(gè)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?？v向纖維長(zhǎng)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(cè)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(shè)計(jì)不當(dāng)；其二，工作中軋制條件的突然變化。其三，工作中軋制板材來(lái)料形狀突然變化。歸結(jié)到一點(diǎn)就是這三個(gè)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(yīng)位置的縱向纖維延伸量不等，相鄰纖維之間互相牽制，導(dǎo)致內(nèi)部較短纖維受拉、較長(zhǎng)纖維受壓，當(dāng)這個(gè)內(nèi)應(yīng)力大到一定數(shù)值時(shí)，受壓的長(zhǎng)纖維失穩(wěn)，形成局部瓢曲，出現(xiàn)浪形。另外，當(dāng)帶材橫向厚差較大時(shí)，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(guān)系

板凸度與板形有密切的關(guān)系。因?yàn)槔滠堖^程要求嚴(yán)格保證良好板形條件，所以軋制過程中雖然板凸度的絕對(duì)值不斷減小，但比例凸度應(yīng)始終保持不變。7/20/202328而熱軋則有所不同，有時(shí)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(guān)系，以便進(jìn)行板凸度控制。7/20/202329首先考慮冷軋時(shí)板形變化和板凸度變化之間的比較嚴(yán)格的關(guān)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(yīng)該保證來(lái)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(yīng)保持下述幾何關(guān)系：7/20/2023357/20/202336隨板形表示方式的不同，這個(gè)幾何條件的形式也不同。一般為了使問題簡(jiǎn)化，以帶鋼中心和接近帶鋼邊部的某點(diǎn)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(yīng)取何種形式。仍如上圖，設(shè)軋前帶鋼中心和邊部的厚度分別為Hc和He，軋后相應(yīng)的厚度為hc和he，應(yīng)有：7/20/2023377/20/2023387/20/2023391.4良好板形的力學(xué)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(diǎn)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(jié)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(dòng)規(guī)律不同，邊部金屬受到的側(cè)向阻力比內(nèi)部小得多，所以金屬除縱向流動(dòng)外，還發(fā)生明顯的橫向流動(dòng)，這會(huì)進(jìn)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(duì)于四輥冷軋機(jī)，帶鋼邊部支承輥對(duì)工作輥產(chǎn)生一個(gè)有害的彎矩，這個(gè)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(xiàng)重要內(nèi)容。寶鋼益昌冷連軋機(jī)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(dòng)。

(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

第1機(jī)