轧制PH图-弹跳方程及板厚控制省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

轧制P-H图，弹跳方程及板厚控制第1页中厚板材：尺寸准确板形好，表面光洁性能高 中厚板材经轧辊辊缝变形轧出，辊缝大小和形状决定了板、带材纵向和横向厚度改变，进而影响板形。实际辊缝改变将引发钢板厚度偏差，辊缝改变主要原因是轧制力改变、轧制速度改变，引发轴承油膜厚度改变、轧辊偏心运转（轧辊椭圆度、轧辊安装偏心）、轧辊磨损与热膨胀以及轧机刚度K值改变。其中，轧制力改变是造成实际辊缝改变主要原因。消除钢板厚度差有两个路径。一是消除产生厚差原因，如使加热均匀，提升板坯尺寸精度等。但实际上完全消除产生厚差原因是不可能。所以就必定要有第二条路径，即设法消除轧制过程中辊缝改变。从而引入P-h图和弹跳方程。Ph图建立与利用轧件产生塑性变形轧机产生弹性变形板带轧制过程塑性曲线弹性曲线P-h图P-h图作用辊缝预设定厚控分析第2页图1 轧机弹性变形曲线pS/0S0ffpS/0S0f其中：p 轧制力；S/0 空载辊缝；S0 实际辊缝；f 弹性变形轧机刚性：表示轧机抵抗弹性变形能力。轧制时弹跳现象：轧制时实际辊缝大于空载时辊缝。(S)弹跳值：轧制时轧机辊缝弹性增大量。轧机刚性系数：辊缝值产生单位距离改变时所需轧制力增量(K)轧机弹性变形第3页轧件塑性变形p0hH0p=f(h)轧制力是变形程度函数，也是压下量函数，原始厚度一定时，轧件轧制厚度代表了其延伸程度，塑性方程是轧件轧后厚度函数，用曲线表示出来为塑性曲线曲线斜率称为轧机塑性刚度（M)。图2 轧件塑性变形曲线影响塑性曲线原因：（1）变形抗力上升，摩擦系数增大，则曲线越陡；（2）轧件原始厚度越薄，曲线越陡，当原始厚度减小到一定程度时，曲线靠近于垂直，此时不论施加多大轧制力也不能轧薄，到达最小可轧厚度临界条件。第4页（a）弹性线（b）塑性线（c）轧制工作点图3 轧机工作特征pS/0S0hffphHpS0hHf轧制P-H图第5页轧机弹性变形曲线方程（弹跳方程）据此绘成曲线称为轧机弹性线，近似一条直线，其斜率就是轧机刚度。其中；s0 考虑预压变形后空载辊缝 P 轧制力 K 轧机刚度 在机座上产生单位弹性变形（1mm）时轧制压力大小，该值越大，轧机刚性越好，其值与轧件宽度相关，轧件宽度一定时，为定值。pS/0S0hHf弹跳方程图4 轧制工作点第6页对于轧机弹跳方程，实际上在压力较小时，弹跳和压力关系并非线性，主要由轧机各部件之间装配表面不平、存在缝隙和公差造成。压力愈小，所引发变形也愈难准确确定，亦即辊缝实际零位极难确定。为了消除这一非线性区段影响，实际操作中可将轧辊预先压靠到一定程度，即先给到一定压力。然后将此时辊缝指示定为零位，这就是所谓“零位调整”，假想辊缝，以后即以此零位为基础进行压下调整。影响板材厚度主要原因：(1)轧件温度、成份和组织不均，温度影响含有重发性。(2)坯料厚度不均。改变弹性曲线位置和斜率，使压下量产生改变，厚度不均难以消除，必须选择高精度坯料。(3)轧制速度改变。影响摩擦系数、变形抗力、轴承油膜厚度而改变轧制力起作用。第7页各种原因对板厚影响改变原因金属变形抗力改变s板坯原始厚度改变h0改变特征轧出板厚改变金属变形抗力减小时板厚变薄板坯原始厚度减小时板厚变薄phh0h1h2ssphh0h1h2h0h0h0第8页改变原因轧件与轧辊间摩擦系数改变f轧辊原始辊缝改变s0改变特征轧出板厚改变摩擦系数降低时板厚变薄原始辊缝减小时板厚变薄phh0h1h2f fphh0h1h2s0s0s0第9页轧机刚性不一样时参数改变对板厚差影响pbBAaoo1o2h2h1hpbBAaoo1o2h2h1h（a）抗力改变（b）来料厚度改变图5 轧机刚性不一样时参数改变对板厚差影响第10页ph2h1o1o2osAaBb（c)辊缝改变图5 轧机刚性不一样时参数改变对板厚差影响第11页(1)调压下（改变原始辊缝）：惯用以消除因为影响轧制压力原因所造成厚度差。图6（a）板坯厚度改变时(a)板坯厚度改变时：压下调整量S0与料厚改变量并不相等 主要用于前馈即预控AGC，即在入口处预测料厚波动，据以调整压下，消除其影响。由三角形DEE/和三角形EE/F可推出下式：板厚控制第12页 称为压下有效系数或辊缝传递函数，它常小于1，轧机刚度K愈大，其值愈大。(b)变形抗力改变时：压下调整量S0与轧出板厚改变量h也不相等 图6（b)速度、抗力及摩擦系数改变时由CDF和CFE/及CDE/能够推出下式：第13页 测厚仪反馈AGC：即用X射线或射线测厚仪测得所轧钢板厚度与钢板目标厚度相比较，测厚仪输出钢板厚度差h，依据辊缝调整量S与厚度差h关系调整辊缝来控制板厚。这种控制方法是以产品实际要求厚度为目标值，用实际测出厚度作比较，所以所得厚差值可靠，精度高。但测厚仪普通安装在机架外相当距离内，测量位置与厚度调整位置之间有滞后现象。压力测厚计反馈AGC，也称为相对厚度控制。是以轧机本身作为测厚仪，以某一厚度作为基准厚度，在轧制过程中以检测出口轧制力和辊缝增量信号来控制板厚，即间接地测出厚度改变，使整张钢板厚度被控制在基准厚度某一范围内。前馈（预控厚度控制。反馈控制缺点是有不一样程度时间滞后，影响了控制精度，尤其是原料厚度波动大时影响更大。所以在一些轧机上又安装了预控厚度控制。即在轧机入口侧设一测厚仪，将测得原料厚度值与给定原料厚度值相比较，求出原料厚度值h，当板坯进入轧机时对辊缝进行调整。第14页G轧辊热膨胀和磨损所带来辊缝改变；油膜厚度改变所带来辊缝改变。轧制速度影响张力、温度和摩擦系数等。故可经过调速来调整张力和温度，从而改变厚度。实际中，往往将各种厚控方法结合起来使用。如前述用厚度计测量厚度，虽有即时调整优点，但它对油膜轴承浮动效应、轧辊偏心、轧辊热膨胀和磨损等却难以检测出来，从而会使结果产生误差。所以还须采取X射线测厚仪对轧制力AGC不停进行标定或“监控”。即在弹跳方程中需增加赔偿量，主要有轧辊热膨胀与磨损和轴承油膜赔偿。（2）调轧制速度第15页 h =mX h 钢板板厚偏差 m 泛指各类工艺参数 X 扰动影响系数轧机因为参数改变（外扰作用），会引发板厚在长度方向波动。这些工艺参数包含：来料厚度、轧制温度、摩擦系数、轧制速度、钢材力学性能（强度、硬度）等。分类：（1）外部参数：来料厚度、轧制温度、摩擦系数、钢材力学性能（强度、硬度）。（2）内部参数：轧制速度（引发油膜轴承厚度改变、轧辊偏心）轧机刚性与钢板纵向厚差定量关系第16页各种条件改变时扰动系数m表示式（1）外部工艺参数改变时，由轧件厚度公式：对其求微分：此时扰动系数 m=1/k 说明刚度越大，扰动系数越小第17页（2）内部工艺参数改变时，由轧件厚度公式对其求微分有其中 是材料塑性系数扰动系数为了尽可能减小轧辊偏心和轴承油膜厚度波动等外扰量对板厚影响，应采取刚性系数小轧机.第18页一、在钢板厚度可调轧机上当量刚性可调二、缩短应力回线长度：采取无牌坊轧机三、对机座施加预应力（预应力轧机）预应力轧机：凡是在轧辊未受力时机架和轴承座就处于受力状态轧机，都称为预应力轧机。应用：小型型钢轧机和薄板及中厚板轧机都有应用。提升轧机刚性办法第19页谢谢！第20页