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1、RAL 精轧板形控制技术及应用 东北大学网络技术培训课程 主讲：龚殿尧 第一部分 板形的基础知识 RAL 1. 板形与板凸度的基本概念 1.1 板形及其度量 1.2 板凸度 1.3 板形与板凸度的关系 1.4 板形的测量方法和原理 RAL 1.1 板形及其度量 1.1.1 板 形 所谓板形直观地说是指板材的翘曲程度；其实质是 指带钢内部残余应力的分布。 板形不良带钢中存在残余内应力称为板形不良。 潜在板形不良：带钢中存在残余内应力，但不足以引起 带钢翘曲，称为潜在板形不良。 表观板形不良：带钢中存在残余内应力足够大，以致引 起带钢翘曲，则称为表观的板形不良。 RAL板形缺陷的种类 外形 a
2、b B 延伸分布 L/L L/L a侧弯 b中波 RAL板形缺陷的种类 外形延伸分布 c d 3050mm L/L L/L 3050mm c边波 d侧边波 RAL板形缺陷的种类 外形 e f 延伸分布 50mm 50mm 100mm B/L L/L L/L e近边波 f复合波 RAL板形缺陷的种类 外形延伸分布 g 200mm L/L 图1-1 板形缺陷的种类 a侧弯；b中波；c边波；d侧边波； e近边波；F复合波；g中心波 g中心波 RAL带钢翘曲的力学条件 根据塑性力学的研究结果钢板发生翘曲的力学条 件可以表示为： 式中：cr带钢发生翘曲的临界应力；B带钢宽度； h带钢厚度； kcr板材翘
3、曲临界应力系数。 EP、vp带钢材料的杨氏模量和泊松比。 (1-1) RAL 板材翘曲临界应力系数 k cr 的取值 冷轧宽带钢： 产生边波时kcr=12.6，产生中波时则kcr=17.0。 热轧宽带钢：(1700mm轧机，带宽1000mm) 产生边波时kcr=14，产生中波时kcr=20。 RAL良好板形的几何条件 图1-2 轧件轧前轧后的断面形状 RAL 纵向延伸和高度压缩之间的关系 设x点对应的原始长度为L(x)，轧后长度 为l(x)，根据体积不变定律，并考虑保证良好 板形时，板材轧制接近于平面变形，则纵向延 伸和高度压缩之间应当有下述关系： (1-2) RAL轧前断面与轧后断面之间的关
4、系 欲获得良好板形，必须保证带钢沿横向有 均一的延伸。根据式(l-2)，应该保证来料横断 面几何形状和承载辊缝几何形状之间相匹配 ： (1-3) 式中：B轧件宽度。 RAL常用的良好板形几何关系 设轧前带钢中心和边部的厚度分别为Hc和He ，轧后相应的厚度为hc和he，由式(1-3) 得： 式中： 轧前、轧后的轧件平均厚度； CH、Ch轧前、轧后的轧件凸度。 (1-4) RAL1.1.2 板形的度量 板形度量的目的： 定量地表示板形，既是生产中衡量板形质 量的需要，也是研究板形问题和实现板形自动 控制的前提条件。 因此，人们依据各自不同的研究角度及不 同的板形控制思想，采取不同的方式定量地描
5、述板形。 RAL相对差表示的板形 图1-3 翘曲带钢(a)及其分割(b) LV RV a LVLV L L b RAL板形指数 相对长度差也称为板形指数 =L/L。其中L是所 取基准点轧后带钢纤维的长度，L是其它点与基准点 轧后带钢纤维长度差。 英国的相对长度差的单位是mon，1mon相当于相 对长度差为10-4。泼森定义板形为横向上单位距离上的 相对长度差，以mon/cm表示： (1-5) 为测量长度差 两点间的距离 RAL加拿大的板形表示方法 加拿大铝公司取横向上最长和最短纵条之间的相 对长度差作为板形单位，称为I单位；一个I单位相当于 相对长度差为10-5，板形表示(1-6)式。 (1-
6、6) 式中：St带钢板形, I10-5； L带钢纵向延伸差，mm； L最短纵条的长度，mm。 RAL波形表示法 图l-4 带钢翘曲的两种典型情况 RAL 翘曲度 从翘曲的带钢切取一段置于平台上，如将最短纵 条视为一直线，最长纵条视为一正弦波，以翘曲波形 来表示板形，称为翘曲度。 图1.5 板形的波形表示法 RAL翘曲度的计算公式 翘曲度为波幅与波长之比，计算公式如下： 式中：翘曲度，； RV波幅，mm； LV波长，mm。 (1-7) RAL板形的波形表示法 图1.5 板形的波形表示法 RAL 翘曲度与相对长度差的关系 (1-8) 根据曲线长度的计算公式，可得与Lv对应的曲线长度为： (1-9)
7、 RAL翘曲度与相对长度差的关系 式中：翘曲度，%；St相对长度差，I。 (1-10) RAL1.2 板凸度 除带钢边部外，90的中间带钢断面大致具有二 次曲线的特征，而在接近边部处，厚度突然迅速减小 ，这种现象称为边部减薄。 he2 hc w w1 w he1he1he2 w1 w2w2 图1.6 带钢宽度方向厚度分布 RAL板凸度的定义 板凸度板中心处厚度与边部代表点处厚度 之差。有时为强调它没有将边部减薄考虑进去， 又称它为中心板凸度，它可以表示为： (1-11) 式中：hc板中心处厚度，mm； he1边部代表点处厚度，mm。 RAL良好板形条件 比例凸度：板凸度与轧件平均厚度之比。 在
8、金属轧制过程中，良好板形条件(1-4)式 可以表示为： (1-12) (1-13) RAL 1.3 板形与板凸度的关系 设带钢轧前、轧后中部与边部的尺寸为Hc 、Lc、hc、lc；He、Le、he、le。假设轧前带钢 中心与边部的长度相等，则根据体积不变条件 可得： (a) RAL (a) 式两遍取自然对数可得： (b) RAL 若轧前、轧后比例凸度分别为Cp1和Cp2，则比例凸 度变化为： (1-14) (1-15) 式中：翘曲度，%；CP比例凸度差，%。 RAL1.4 热轧板形的测量方法 1.4.1 断面形状的测量 日本川崎制铁 断面形状监测仪 固定测厚仪 扫描测厚仪 断面形状计算机 1-
9、固定X射线测厚仪 2-测厚仪轨迹 3-带钢 4-扫描测厚仪轨迹 5-X射线扫描测厚仪 图1.7 断面形状测量 RAL 扫描边部300mm区域 最小二乘法 获得断面形状 日本新日铁断面检测仪 一台固定测厚仪 两台扫描测厚仪 边部扫描测厚仪带钢 固定测厚仪边部扫描测厚仪 边部扫描测厚仪轨迹 RAL 美国IMF公司(同位素测量系统公司) 两个铯放射源137放在一个C形架上总共放出54条离子束 测量值采样时间10ms 测量值处理时间10ms RAL 1.4.2 热轧带钢平直度的测量 1 激光莫尔法 2 激光位移法 3 激光截光法 4 多束激光板形仪 新日铁 北村公一 利用相同级次的莫尔条纹代表钢板在相 同高度的位移 ROMETER-5比利时冶金研究中心 德国的PSYSTEME公司开发的“BPM-100型”板形仪(宝钢 1984年引进) 日本三菱电机开发的双光束板形仪 日本住友金属开发的激光扫描板形仪(1987年) 冶金自动化院 1997年攀钢 RAL 习 题 基本习题： 什么是板形问题？常见的热轧带钢板形缺陷有哪些？ 什么是良好板形条件？ 如何度量板形？什么是板形的相对长度差表示法？ 扩展习题： 常见板形测量仪的测量原理是什么？ 什么是驻波？针对驻波现象分析激光位移法和激光截光法的特点。