平整工艺技术介绍ppt课件

1、RAL东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室冷冷 轧轧 平平 整整 技技 术术 介介 绍绍2006.6RAL冷轧工艺流程冷轧工艺流程RAL 平整轧制是消费优质薄板、确保冷轧带钢废质量量的最后一道关键工序，它对于提高产质量量、控制板形、根据用户需求使薄板具有适宜的力学性能和外表形状起着重要的作用。经退火后的冷轧带钢几乎完全处于软质形状，其外表光洁度、平直度和组织性能等均难以满足用户要求，且不适于运用机械加工。 平整轧制概念平整轧制概念RAL平整轧制的主要目的是：平整轧制的主要目的是：1 1消除退火后钢板的屈服平台，并根据产品的用途，给消除退火后钢板的

2、屈服平台，并根据产品的用途，给出必要的产品力学性能；出必要的产品力学性能；2 2调整并给出产品需求的光亮度和粗糙度；调整并给出产品需求的光亮度和粗糙度；3 3改善钢板的板形质量。改善钢板的板形质量。 平整轧制目的RAL冷轧后带钢性能冷轧后带钢性能 带钢冷轧时经过假设干道次轧制和塑性变形引起带钢的加工带钢冷轧时经过假设干道次轧制和塑性变形引起带钢的加工硬化，随着冷却压下率的增大，带钢的抗拉强度和屈服强度随之硬化，随着冷却压下率的增大，带钢的抗拉强度和屈服强度随之增大，延伸率和变形性能大幅下降。增大，延伸率和变形性能大幅下降。平整机工艺平整机工艺RAL退火后带钢性能退火后带钢性能 冷轧带钢再结晶退

3、火后，内部应力、位错密度、畸变能大幅度降低，加工冷轧带钢再结晶退火后，内部应力、位错密度、畸变能大幅度降低，加工硬化消除。但并不能立刻进展下一步的深加工，这是由于低碳钢存在着很长的硬化消除。但并不能立刻进展下一步的深加工，这是由于低碳钢存在着很长的屈服平台。否那么吕德斯滑移带会使低碳薄钢板在冲压成型时使工件外表粗糙屈服平台。否那么吕德斯滑移带会使低碳薄钢板在冲压成型时使工件外表粗糙不平。其处理方法，可根据应变时效原理，将钢板在冲压之前先进展一道微量不平。其处理方法，可根据应变时效原理，将钢板在冲压之前先进展一道微量冷轧冷轧(如如12的压下量的压下量)工序，使屈服点消除，随后进展冲压成型。工序，

4、使屈服点消除，随后进展冲压成型。平整机工艺平整机工艺RAL平整延伸率与带钢性能关系平整延伸率与带钢性能关系平整机工艺平整机工艺 RAL平整延伸率与带钢性能关系平整延伸率与带钢性能关系平整机工艺平整机工艺 RAL平整机工艺平整机工艺 与常规轧制不同，平整本质上是一种小变形与常规轧制不同，平整本质上是一种小变形0.55轧制，是冷轧工艺上具有极重要意义轧制，是冷轧工艺上具有极重要意义的一种消费工序。延伸率是平整中最根本的工艺参的一种消费工序。延伸率是平整中最根本的工艺参数，平整道次压下量很小，只需微米级，用测厚仪数，平整道次压下量很小，只需微米级，用测厚仪几乎测不出轧机入出口侧的带钢偏向，故就用丈量

5、几乎测不出轧机入出口侧的带钢偏向，故就用丈量带钢延伸率的方法来作为丈量其厚度变化的等效值。带钢延伸率的方法来作为丈量其厚度变化的等效值。延伸率调理是工艺质量控制的重要内容。延伸率调理是工艺质量控制的重要内容。 RAL平整机工艺平整机工艺 延伸率是平整轧制中最重要的工艺参数，反映平整前后延伸率是平整轧制中最重要的工艺参数，反映平整前后带钢长度变化程度，以下式表示：带钢长度变化程度，以下式表示： %100HHhlll在过程控制系统中，延伸率值是根据钢种组织构造特征在过程控制系统中，延伸率值是根据钢种组织构造特征和最终用途按要求给定的。和最终用途按要求给定的。RAL平整机工艺平整机工艺 冷轧带钢延伸

6、率参考值RAL平整机工艺平整机工艺 （1）轧制力）轧制力（2）张力）张力（3）轧制速度）轧制速度（4）来料的退火状况）来料的退火状况（5）带钢与）带钢与S辊的摩擦系数辊的摩擦系数（6）带钢的化学成分）带钢的化学成分（7）轧辊直径）轧辊直径（8）摩擦系数）摩擦系数（9）辊面形状与辊形）辊面形状与辊形（10）升降速的斜率与过程）升降速的斜率与过程（11）控制策略与控制模型）控制策略与控制模型（12）延伸率的测量精度）延伸率的测量精度（13）传动系统的控制精度）传动系统的控制精度（14）操作工的操作水平）操作工的操作水平影响延伸率的要素RAL平整机工艺平整机工艺 速度对延伸率的影响及其补偿速度对延伸

7、率的影响及其补偿RAL平整机工艺平整机工艺 原始粗糙度原始粗糙度轧辊外表粗糙度轧辊外表粗糙度带钢平整延伸率带钢平整延伸率带钢材质和厚度带钢材质和厚度轧制速度轧制速度轧辊直径等轧辊直径等影响带钢外表粗糙度的要素影响带钢外表粗糙度的要素RAL按能否运用轧制光滑剂可分为：按能否运用轧制光滑剂可分为： 干法平整干法平整 湿法平整湿法平整按机架个数可分为：按机架个数可分为： 单机架平整单机架平整 双机架平整双机架平整平整机工艺平整机工艺RAL干法干法平整平整工艺工艺湿法湿法平整平整工艺工艺方法：采用旋转或振动刷细微接触辊面，以去除辊面所附着的方法：采用旋转或振动刷细微接触辊面，以去除辊面所附着的任何颗粒

8、。去除的颗粒由一套吸管安装加以搜集。在平整机出任何颗粒。去除的颗粒由一套吸管安装加以搜集。在平整机出口区域需求一定的空间来安装这一吸管安装。保证轧辊清洁，口区域需求一定的空间来安装这一吸管安装。保证轧辊清洁，防止沾染颗粒印入带钢外表。干法平整对提高光洁度更有利。防止沾染颗粒印入带钢外表。干法平整对提高光洁度更有利。 方法：在平整机入口或支撑辊外表运用平整液，在出口处有一方法：在平整机入口或支撑辊外表运用平整液，在出口处有一套吹气系统以枯燥带钢外表。湿法平整的洗净效果好，可洗去套吹气系统以枯燥带钢外表。湿法平整的洗净效果好，可洗去异物，减少压坑等缺陷，对防止轧辊热膨胀、稳定辊型也有利。异物，减少

9、压坑等缺陷，对防止轧辊热膨胀、稳定辊型也有利。 平整机工艺平整机工艺RAL平整机工艺平整机工艺RAL湿法平整工艺湿法平整工艺平整机工艺平整机工艺RAL项目项目干法平整工艺干法平整工艺湿法平整工艺湿法平整工艺生产率低高平整轧制力大小复制率(毛辊)6080%3050%轧辊重磨(毛辊)500600t200300t延伸率控制小延伸率范围容易大延伸率范围容易板形控制容易困难防锈效果无好平整效果良好稍差表面质量控制困难容易平整机工艺平整机工艺RAL单机架平整机单机架平整机入口测速仪入口测速仪出口测速仪出口测速仪索尼磁尺索尼磁尺开卷机S辊/转向辊入口张力计入口张力计油压传感器油压传感器卷取机S辊/转向辊出口

10、张力计出口张力计平整轧机类型平整轧机类型RAL 双机架平整机：两个机架可以分别实现延伸率控制和粗糙度控制双机架平整机：两个机架可以分别实现延伸率控制和粗糙度控制入口测速仪入口测速仪出口测速仪出口测速仪开卷机S 辊 / 转向辊入口张力计入口张力计索尼磁尺索尼磁尺油压传感器油压传感器卷取机S 辊 / 转向辊出口张力计出口张力计索尼磁尺索尼磁尺油压传感器油压传感器机架间测 速机架间测 速仪仪平整轧机类型平整轧机类型RAL唐钢唐钢1780平整机主要参数平整机主要参数产品数据产品数据钢种钢种: CQ,DQ,DDQ,HSLA 废品厚度废品厚度 : 0.3 2.0mm废品宽度废品宽度: 8201650mm废

11、品卷径废品卷径: 1000 2000mm废品卷重：废品卷重：max. 29,7 t设备参数设备参数最大出口速度最大出口速度: 1500m/min轧机方式：单机架四辊轧机轧机方式：单机架四辊轧机任务辊直径任务辊直径: 500 560mm任务辊辊身长度任务辊辊身长度:1780mm支撑辊直径支撑辊直径: 1000 1100mm支撑辊辊身长度支撑辊辊身长度:1780mm最大轧制力最大轧制力: 12,000kN弯辊力弯辊力: +500kN-350kN/per neck支撑辊平衡力：支撑辊平衡力：400kN/per neckRAL平整机俯视图平整机俯视图RAL平整机入口设备RAL平整机主轧机RAL平整机出

12、口设备RAL计算机系统配置图RAL过程控制系统概略消费管理级过程控制级根底自动化级一级机二级机三级机L1 (Industrial IT Aspect Objects Technology)级实时控制级进展全线自动顺控、闭环控制、对传动、公辅系统、报警进展超越控制、事件处置等。L2 (Manufacturing Execution System)级进展全线监控和消费优化。 L1和L2级之间经过TCP/IP协议进展通讯；L2级各个硬件组成部分经过CLIENT/SERVER方式进展通讯。L3 (Enterprise Resource Planning)级RAL过程控制系统概略 人机界面 基础自动化

13、过程机 数据管理 过程跟踪 数据通讯 设定计算 数据库 系统维护 RAL过程控制系统概略MES Manufacturing Executions System RAL过程控制系统概略RAL过程控制系统功能过程控制系统功能主要功能：主要功能： 消费控制功能，完成系统的监控。消费控制功能，完成系统的监控。 设定计算功能设定计算功能 系统管理功能系统管理功能RAL消费控制功能 消费控制功能：消费控制功能： 消费方案管理；消费方案管理； 轧制规程管理；轧制规程管理； 钢卷跟踪；钢卷跟踪； 数据的采集和通讯；数据的采集和通讯； 报表；报表； 轧辊管理；轧辊管理； 班组管理；班组管理；RAL数据通讯功能

14、数据通讯包括以下几部分：数据通讯包括以下几部分： 与与L3L3级系统假设运用或者人机界面的数据交换级系统假设运用或者人机界面的数据交换: : PDIPDI数据数据 轧辊数据轧辊数据 与与L1L1级系统的数据交换级系统的数据交换: : 设定参数下传设定参数下传 消费过程数据搜集消费过程数据搜集 与数据库的数据交换与数据库的数据交换: : 消费结果数据消费结果数据 质量控制信息质量控制信息RAL数据管理功能 数据管理包括以下几部分：数据管理包括以下几部分： 轧制方案管理；轧制方案管理； 轧辊数据管理；轧辊数据管理； 工艺数据管理；工艺数据管理； 报警管理；报警管理； 班组管理；班组管理； 延时管理

15、；延时管理； 报表管理；报表管理；RAL过程跟踪功能 过程跟踪主要功能：过程跟踪主要功能：1.1.对对L1L1上传的数字信号进展有效性检查；上传的数字信号进展有效性检查； 2.2.根据数字信号，确定轧件在轧制线上的位置，根据数字信号，确定轧件在轧制线上的位置， 在出现特定的事件时，激活控制逻辑义务，启动相在出现特定的事件时，激活控制逻辑义务，启动相 应的设定计算和功能调用；应的设定计算和功能调用；3.3.对人机界面对人机界面HMIHMI进展更新和呼应操作。进展更新和呼应操作。 RAL过程跟踪功能 RAL人机界面L2级系统经过人机界面级系统经过人机界面HMI来进展显示和输入信息，来进展显示和输入

16、信息，HMI由一系列的画面组成：由一系列的画面组成： 登录画面；登录画面； 方案管理画面；方案管理画面； 主画面；主画面； 跟踪画面；跟踪画面； 工艺参数画面；工艺参数画面； 结果显示画面；结果显示画面； 质量信息显示画面；质量信息显示画面； 轧辊数据画面；轧辊数据画面； 班组消费统计画面；班组消费统计画面； 停机缘由显示画面等；停机缘由显示画面等；RAL设定计算功能设定计算功能是过程控制系统的中心组成部分，是平整工艺在控制过程中的表达。设定计算功能决议了平整过程所需的工艺参数。 包括：张力速度轧制力弯辊力延伸率等RAL设定计算功能设定计算方法设定计算方法模型计算模型计算直接查询直接查询根据独

17、一号码查询根据独一号码查询根据带钢宽度、厚度、钢种、卷径等参根据带钢宽度、厚度、钢种、卷径等参数查询数查询 RAL平整机轧制力模型的开展：平整机轧制力模型的开展： 经典冷轧模型经典冷轧模型(Orowan 模型、模型、Bland-Ford模型、模型、Karman模模型型)； 特点：辊缝区分为入口弹性紧缩区、中性点前塑性紧缩特点：辊缝区分为入口弹性紧缩区、中性点前塑性紧缩区、中性点后塑性紧缩区、出区、中性点后塑性紧缩区、出 口弹性回复区。思索了轧辊口弹性回复区。思索了轧辊压扁的压扁的Hitchcock公式。公式。 平整轧制模型平整轧制模型(Fleck-Johnson模型模型) 特点：辊缝区分为入口

18、弹性紧缩区、入口塑性紧缩区、特点：辊缝区分为入口弹性紧缩区、入口塑性紧缩区、中心平行区、出口塑性紧缩区、出口弹性回复区。中心平行区、出口塑性紧缩区、出口弹性回复区。 平整轧制模型的改良平整轧制模型的改良(例如例如VAI模型模型) 特点：辊缝区分为入口弹性紧缩区、塑性紧缩区、出口特点：辊缝区分为入口弹性紧缩区、塑性紧缩区、出口弹性回复区。将中性点扩展为中性区。弹性回复区。将中性点扩展为中性区。轧制力数学模型轧制力数学模型RAL轧制力计算模型表示图轧制力计算模型表示图Ainlet elastic zone,Binlet plastic slip zoneCcentral sticking zone

19、,Dexit plastic slipEexit elastic zone轧制力数学模型轧制力数学模型RAL轧制力数学模型轧制力数学模型影响轧制力的要素有：轧制速度、延伸率、张力、任务辊粗糙度、影响轧制力的要素有：轧制速度、延伸率、张力、任务辊粗糙度、 任务辊直径、带钢厚度、带钢宽度、乳化液、任务辊直径、带钢厚度、带钢宽度、乳化液、 带钢钢种、退火曲线等。带钢钢种、退火曲线等。RAL轧制力和延伸率的关系轧制力和延伸率的关系exexenenlhlh)()(,actactenactactenactenactenllhhlh)()(,refrefenrefrefenrefenrefenllhhlh)

20、(actrefmmhhChCF)111 ()111 (actrefenmhCF秒流量方程轧机刚度方程RAL板形板厚协调的辊缝设定模型较小厚度高强度低屈服强度低硬化最优化消费(废品量最小)高 轧 制 力小任务辊径低 轧 制 力任务辊弯辊轧制力预告更 高 速 度轧辊形变粗糙度转移速度影响辊缝设定数学模型辊缝设定数学模型RAL 所谓板形直观地说是指板材的翘曲程度；其本质是指带钢内部剩余应力的分布。常用相对长度差表示法和波形表示法来进展度量。板形及其度量板形及其度量边浪边浪中浪中浪单边浪单边浪复合浪复合浪二肋浪二肋浪板形缺陷类型板形缺陷类型RAL相对差表示的板形相对差表示的板形图图1-2 翘曲带钢翘曲

21、带钢(a)及其分割及其分割(b)LVRVaLVLVLLb 这是一种比较这是一种比较简单的表示板形的简单的表示板形的方法，就是取横向方法，就是取横向上不同点的相对延上不同点的相对延伸差伸差DL/L来表示板来表示板形。其中形。其中 L是所取基是所取基准点的轧后长度，准点的轧后长度，DL是其它点相对基是其它点相对基准点轧后长度之差。准点轧后长度之差。相对长度差也称为相对长度差也称为板形指数板形指数 r ，r = DL/L。板形及其度量板形及其度量RALA) 英国的相对长度差的单位是蒙英国的相对长度差的单位是蒙(mon)，该术语是由，该术语是由W.K.泼森泼森建议的，建议的，1蒙相当于相对长度差为蒙相

22、当于相对长度差为10-4。泼森定义板形为横向。泼森定义板形为横向上单位间隔上的相对长度差，以上单位间隔上的相对长度差，以mon/cm表示，即：表示，即： (1-2)410sLL B) 加拿大铝公司是取横向上最长与最短纵条之间的相对长度差加拿大铝公司是取横向上最长与最短纵条之间的相对长度差作为板形单位，称为作为板形单位，称为 I 单位，单位，1个个I单位相当于相对长度差为单位相当于相对长度差为10-5。所以板形表示为：。所以板形表示为： 510stLL(1-3)式中：式中：L最短纵条的长度，最短纵条的长度，mm。 板形及其度量板形及其度量RAL图图l-3 带钢翘曲的两种典型情况带钢翘曲的两种典型情况LvRv 在