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轧钢
摘要
本次项目通过与实验与资料查找相结合,了解液压弯辊技术的发展及其主要的工作原理,明晰其对板形的控制方式方法。
在实验轧机上实际操作完成铝板的轧制,并自主的制定轧制规程,测量轧制后的板凸度,观察轧件的不良板形表现形式并与典型板形缺陷进行对比,通过查阅文献资料等,了解对不良板形的控制方式,并对其产生的原因进行分析。
前言
一、液压弯辊技术及板形缺陷的分析
1、液压弯辊技术
用机械力弯曲轧辊辊身,以控制带钢凸度和平直度的技术。
通常以液压为动力,故也称液压弯辊。
液压弯辊自20世纪60年代初期出现以来,发展十分迅速,目前液压弯辊装置已成为各种板带轧机上必不可少的设备。
液压弯辊技术可分为工作辊弯辊和支承辊弯辊两种类型。
当工作辊辊身长度L与直径D之比L/D<3.5时,采用工作辊弯曲的方式;当L/D≥3.5时,常采用支承辊弯曲的方式。
两种弯辊方式中都有正弯和负弯之分。
所谓正弯是指弯辊力使轧辊产生的弯曲方向与轧制力引起的弯曲方向相反,即弯辊时工作辊凸度增大。
而负弯是指弯辊力引起轧辊弯曲方向与轧制力引起的弯曲方向相同,即弯辊时工作辊凸度减小。
当工作辊辊身长度L与直径D之比较小,即轧制窄板时,采用工作辊弯曲的方法比较好,当工作辊辊身长度L与直径D之比较大,即轧制宽板是,采用支承辊弯曲的方法比较好。
但是当实际宽板轧制过程中,利用工作辊和支承辊联合弯辊的形式会获得比较好的使用效果。
工作辊正弯这种弯辊方式常将液压缸装在下工作辊轴承座上,液压弯辊力作用在上下轴承座之间。
液压缸的数目和尺寸取决于所需要的弯辊力的大小和轧辊轴承的强度。
一般在每一个轴承座上装有2~4个液压缸。
液压缸装在工作辊轴承座内,在更换工作辊时需要拆开高压管路接头,使用很不方便。
一种比较新的结构是将上下工作辊的液压缸安装在机架凸台上,这样不必拆卸管接头就可自如地进行换辊操作。
工作辊负弯方式将液压缸安装在支承辊轴承座上,弯辊力作用在工作辊轴承座与支承辊轴承座之间。
工作辊负弯有以下几个优点:
(1)弯辊力大小对板厚自动控制系统不发生干扰作用;
(2)更换工作辊时无需拆卸液压缸的高压供油回路接头;
(3)可以避免氧化铁皮、乳化液等侵入液压缸。
增加负弯工作辊,可以扩大液压弯辊的调节范围。
2、板形缺陷的分析
一般冷轧板形的缺陷包括浪形和瓢曲
边浪中浪二肋浪双类浪复合浪
板厚偏差指的是板带材纵向厚度偏差,影响轧件厚度的主要因素是轧辊原始辊缝S,以及轧制力。
在同一轧机上轧制时,机座刚度系数是不变的。
板材的凸度是指板带材的横向(宽度方向)厚度差。
当板带材中部的厚度大于边部时为正凸度,反之为负凸度。
如下图所示:
凸度的大小表示为:
比例凸度将凸度除以板带的平均厚度,即;
要获得良好的平直度,轧前和轧后的比例凸度基本相等。
二、板带轧制过程的设计及分析
压下规程的制定是确定由板坯到成品的轧制道次和每道次的压下量。
影响压下规程的因素有以下两点:
1)设备的能力,包括咬入条件,轧辊强度和电机功率。
一般首先根据咬入条件和轧辊强度确定压下量,然后再校验电机的过载和发热。
2)产品质量,包括金属的塑性,集合精度的要求,控扎控冷技术的要求。
在保证产品质量的前提下,充分发挥设备能力,是一个好的压下规程的标志,即可达到优质高产。
a)咬入条件
对二辊和四辊轧机,咬入条件所决定的最大允许压下量Δhmax计算如下:
Δhmax=D(1-cosα)
式中,D——轧辊直径
α——最大允许咬入角
μ——轧件与轧辊间的摩擦系数。
轧制时轧件咬入能力随轧制速度、轧制温度、轧件及轧辊材质、辊面及其冷却润滑状况的不同而不同。
通常,增加轧制速度则使轧机的咬入能力降低。
对于可逆轧机或薄板轧制,咬入条件几乎都可以满足,不是压下量的主要限制条件。
b)轧辊强度
金属对轧辊的压力必须小于轧辊强度所决定的最大允许压力,即P=pb
Py
所以轧辊强度所决定的最大许用压下量
为:
式中p——平均单位压力,N/mm2;
b——钢板宽度,mm;
R——轧辊半径,mm;
——最大许用压下量,mm;
Py——由轧辊强度决定的最大许用压力,N。
C)电机功率
在设计轧钢机时,电动机功率是按产品的大纲、给出合理的压下规程进行选择的,因此,新轧机的电机能保证发挥轧机能力,不是限制压下量的主要因素。
在分配各道次的具体压下量时,要考虑轧件的塑性条件和产品质量要求。
如:
第一道次轧制材料的塑性好,后面轧制道次会出现加工硬化,因此第一道次,用比较大的压下量,以后逐道次减少,使各轧制道次的负荷大致相同。
d)弹跳方程
轧制过程中,受轧制力的作用,轧机的机架、轧辊及轴承等部分会产生弹性变形,变形引起的辊缝变化的总和称为轧机弹跳。
钢板厚度h、空载辊缝S及轧机弹跳f之间的关系可用弹跳方程描述;
h=S+f=S+P/C
式中h——钢板厚度,mm;
S——轧机空载辊缝,mm;
f——机座弹性变形,弹跳值,mm;
P——轧制力,KN;
C——轧机刚度系数,KN/mm。
弹跳方程对轧机的调整有重要意义。
在实际在操作时,要应用弹跳方程确定原始辊缝。
项目实验过程
1、设计冷轧铝板压下规程;
2、在二辊轧机上实现该轧制过程,得到合格产品;
3、观察轧后的板厚偏差和板厚度。
4、具体步骤:
(1)坯料准备,用剪板机将整张的铝板剪切成实验所需坯料(1.7*55*150铝板)1-2块备用;
(2)设计一套冷轧压下规程,将坯料1轧制成目标厚度的薄铝板,制定压下规程设计表,任务书中;
(3)测量坯料1纵向中的厚度值,横向测量3个数据点,计算原始板凸度和比例凸度,并把平均厚度作为原始轧前厚度;
(4)开动二辊实验轧机并按设计的压下规程进行轧机,将轧制过程每道次的实验数据记录到表1中;
(5)轧制完毕后,测量轧件出口纵向中部的厚度值,横向测量3个数据点,计算出口板凸度与比例图读,结果填入表2;
(6)二辊实验轧机操作部分完成,进行数据计算与处理,分析产生现象的原因。
实验任务书
任务目的
设计压下规程,实验过程中按照该规程进行轧制。
1、二辊轧机的基本参数:
轧辊直径130mm最大轧制力15吨
辊颈直径70mm电机功率4.5kW
2、来料规格:
材料:
铝板
尺寸:
1.7*55*150mm
3、成品厚度:
0.9mm
任
务
要
求
设计压力规程,压下道次恒定为4道次,分配各道次压下量,排出压下规程表。
压下规程设计表
道次
轧前厚度H(mm)
轧后厚度h(mm)
压下量
(mm)
压下率
%
轧制力
kN
1
1.700
1.315
0.385
22.65
36.907
2
1.315
1.052
0.263
20.00
30.937
3
1.052
0.947
0.105
10.00
18.208
4
0.947
0.900
0.047
5
11.506
表1轧制过程记录表
道次
轧前厚H(mm)
轧后厚度(mm)
压下量
(mm|)
原始辊缝S
(mm)
弹跳值f
(mm)
1
1.700
1.378
1.372
1.371
1.374
0.326
1.212
0.162
2
1.374
1.182
1.191
1.182
1.185
0.189
0.914
0.271
3
1.185
1.103
1.100
1.100
1.080
0.105
0.786
0.294
4
1.080
0.918
0.931
0.921
0.923
0.157
0.716
0.207
表2轧制前后轧件比例凸度变化
凸度值
比例凸度
轧前
1.740
1.730
1.730
-0.005
-0.288%
轧后
0.915
0.921
0.928
0.0005
0.0543%
一、实验数据处理和分析
1、轧制规程表的设定
根据各道次压下率的要求,如下表
机架
1
2
3
4
5
压下率
18~25%
20~40%
30~35%
20~30%
5~10%
可以选定如任务书中的压下率,然后进行轧制力的计算。
轧制力的计算
式中2k=1.15
,
为轧件的变形阻力,取90Mpa;
为轧件轧辊间的摩擦系数,无润滑剂时为0.09;
为轧辊弹性压扁后的接触弧强度,按
,R为轧辊直径,
为压下量;
的值取0。
轧制力P=
,l为接触板宽,m为板厚。
根据任务书中的数值,可以将轧制规程表完成。
2、弹跳值的计算
根据公式h=S+f=S+P/C,可得f=P/C,C的值为轧机刚度系数,取360KN/mm,第一道次的弹跳值根据规程表中计算可得;而剩余道次要进行的一定的修正,把两次的弹跳度看成线性关系,每道次的弹跳值都要由前一道次的修正系数对理论弹跳值进行修正。
例如第一道次的理论弹跳值为0.0856,而测量得的实际值为0.107,为理论的1.25倍,到第二次辊缝调整时,弹跳值要取第二道次理论弹跳值的1.25倍,以此类推,填入表1。
3、凸度与比例凸度的计算
凸度的大小表示为:
,
其中H为中间厚度,h为两侧厚度的平均值;
比例凸度将凸度除以板带的平均厚度,即;
将计算数值填入表2。
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