基础轧制理论及板型控制
轧制理论)轧制原理PPT
开发专门的数值模拟软件，如MSC.Marc、ABAQUS等，可实现轧制过程的可视化模拟， 提高模拟的准确性和效率。
模拟结果验证
通过与实际轧制实验数据的对比，验证计算机模拟结果的准确性和可靠性，为实际生产 提供指导。
人工智能技术在轧制理论中的应用
神经网络模型
应用神经网络模型对轧制过程进行建模和预测，可以实现轧制参数 的优化和自适应控制，提高产品质量和生产效率。
制压力和力矩。
05 轧制过程中的温度场和应力场分析
CHAPTER
温度场分析的基本原理和方法
热传导方程
描述物体内部温度分布随时间变 化的偏微分方程，是温度场分析 的基础。
初始条件和边界条
件
确定热传导方程的解，初始条件 为物体初始时刻的温度分布，边 界条件为物体表面与周围环境之 间的热交换情况。
有限差分法
02 轧制变形基本原理
CHAPTER
轧制变形的基本概念
轧制变形
指金属坯料在两个旋转轧辊的缝 隙中受到压缩，产生塑性变形， 获得所需断面形状和尺寸的加工
方法。
轧制产品
通过轧制变形得到的产品，如板材、 带材、线材、棒材等。
轧制方向
金属在轧辊作用下变形的方向，通 常与轧辊轴线平行。
轧制变形的力学基础
利用塑性变形区的滑移线 场，通过数学解析计算轧 制压力。
上限法
基于塑性变形理论的上限 定理，通过构建速度场计 算轧制压力的上限值。
轧制力矩的计算方法
能量法
根据轧制过程中的能量守恒原理，通过计算变形 功来计算轧制力矩。
解析法
基于弹性力学和塑性力学理论，通过数学解析计 算轧制力矩。
有限元法
利用有限元分析软件，对轧制过程进行数值模拟， 从而计算轧制力矩。
轧钢工艺基础理论培训讲义
轧钢⼯艺基础理论培训讲义轧钢基础理论培训讲义第⼀章钢材品种及其⽣产系统⼀、钢材的压⼒加⼯⽅法1、压⼒加⼯⽅法：就是⽤不同的⼯具，对⾦属施加压⼒，使之产⽣塑性变形，制成⼀定形状产品的加⼯⽅法。
除轧制外还有锻造、冲压、挤压、冷拔、热扩、爆炸成型等。
2、轧钢：在旋转的轧辊间改变钢锭、钢坯形状的压⼒加⼯过程并希望得到需要的形状和改善钢的内部质量，提⾼钢的⼒学性能叫做轧钢。
⽬的：得到需要的形状（精确成形）、改善钢的内部质量，提⾼钢的⼒学性能。
3、热轧：⾦属在⾼于再结晶温度以上的轧制为热轧。
4、冷轧：⾦属在低于再结晶温度的轧制称为冷轧。
钢的再结晶温度⼀般在450~600℃⼆、轧钢成品的种类1、轧钢产品品种：是指轧制产品的钢种、形状、⽣产⽅法、⽤途和规格的总和。
轧制品种的多少是衡量轧钢⽣产技术⽔平的⼀个重要标志。
2、板管⽐：按照轧制产品的断⾯形状特征和⽤途，通常热轧钢材可以分为板材、管材和型材等种类。
在热轧钢材总量中板材和管材产量所占的百分⽐称为板管⽐。
⼯业发达国家的板管⽐以达到60%以上。
我国⽬前板管⽐已接近40%。
板管⽐的⼤⼩在⼀定程度上反映了⼀个国家的钢铁⼯业发展⽔平。
三、轧钢⽣产系统1、型钢⽣产系统：是单⼀化的轧钢⽣产系统。
基本轧机是⽅坯轧机、中⼩型轧机和各类成品型轧机。
2、钢板⽣产系统：是⽣产各类钢板、带钢的轧钢⽣产系统。
⼀般⽣产规模较⼤，年产量在300万t以上。
3、钢管⽣产系统：⽣产各类钢管的轧钢⽣产系统。
4、混合⽣产系统：⽣产型钢、板带钢和钢管或其中任何两类轧制产品的轧钢⽣产系统。
5、冶⾦⽣产过程的短流程冶⾦⽣产过程⼤体可以分为三个阶段。
第⼀阶段到20世纪40年代，⽣产⼯艺过程的基本模式是：炼焦——烧结——⾼炉冶炼——平炉冶炼——铸锭——初轧开坯——成品轧制；第⼆阶段到20世纪50年代，⽣产⼯艺过程的基本模式是：炼焦——烧结——⾼炉冶炼——转炉冶炼——连铸——各类成品轧机轧制；第三阶段到20世纪80年代，⽣产⼯艺过程的基本模式是：电炉（炉外精炼）——连铸——成品连轧。
轧钢工岗位工作说明书
轧钢工岗位工作说明书本说明书是车间制定工作规范、挑选及培训员工的依据。
一、工作岗位名称：轧钢工轧钢工泛指以轧钢为工作对象的所有员工。
以本车间为例，轧钢工是粗轧工、中轧工、精轧工、调整工、机长、红检工、CS1操作工的总称。
二、工作条件中等机械化程度，体力略高于脑力。
三、身体及文化要求强壮的体魄，一定的组织纪律性，中专以上文化程度，具有吃苦耐劳精神。
四、工作内容1、料型掌握——熟练掌握各品种各道次料型尺寸，会试小样。
2、整机——熟练安装进出口，校横梁，检查轧机、横梁缺陷，安装冷却水管。
3、换槽换辊——熟练操作控制面板，按规范换槽换辊，辊缝调平，会检查油气。
4、气割、电焊——正确、熟练使用割柜、电焊。
5、设备点巡检——明确点巡检的部位、要求和目的，并做到勤点检。
6、事故判断和处理——能快速判断事故原因，能快速处理异常故障。
比如冲跑钢、断辊、烧辊等。
7、料型与速度的匹配：CS1调速原理，CS1操作技巧，报警判断，各品种料型与速度的匹配等。
五、知识要求1、基础轧制理论2、轧机结构特点3、气割理论、电焊原理4、安全环保知识、“5S”管理5、其他工作中的“应知”、“应会”。
六、培训方案1、企业文化培训、车间管理制度培训2、三大体系培训、“5S”培训3、轧制基础理论培训4、各品种轧制规范，技术要领、常见事故的原因及处理方法。
5、CS1培训6、穿水冷却理论与实践，各品种穿水调整要点7、成品质量检测标准和不合格品判断8、轧机设备培训，主要包括轧机及轧机横梁结构特点、操作规范，轧辊冷却，轧机及导卫润滑，活套电气原理，液压应知方面等。
9、气割理论、电焊原理培训七、新员工实习制度新员工实行实习制度，实习期为3个月到半年。
待遇：取消所有劳动竞赛或绩效工资按80%执行。
八、试题库。
第9章 轧制原理及工艺(总3、4)
根据图中曲线，可直接得到在一定辊缝和负荷下所能轧出的轧件厚度h： h=S=S0+S′0+P/k 考虑到原始辊缝S0内），则上式可写成： h=S=S0+P/k (9-64) (9-63)
如果把弹性曲线看作一条直线，即忽略弹性弯曲段的部件间隙值S′0（或者把S′0
式中，h—轧件轧出厚度；
S—轧辊实际辊缝； S0—轧辊原始辊缝； P—轧制压力； k—轧机的刚度系数。
图9.25所示，其纵坐标为轧制压力，横坐标为轧件厚度。
塑性曲线可用测压及测出对应的轧出厚度，或理论法近似计算来绘制。
图9.25
轧制塑性曲线
从图9.25可以看到，轧制压力在相当宽的压下量范围内呈直线变化，只是
在压下量较小或较大时，轧制压力才呈曲线变化。 塑性曲线的意义在于分析轧件原始厚度相同时，由于某一工艺因素的变化，
当变形抗力减小时： 轧制压力也随之减小，塑性曲线斜率变小，轧件变薄，如图9.32 (c)所示。 当来料力学性能不均匀或轧制温度、轧制速度发生变化时，轧件的变形 抗力也随之发生变化，从而使轧件的厚度也发生相应的波动。
当张力减小时： 轧制压力变大，此时塑性曲线斜率变大，轧件变厚，如图9.32(d)所示。 反之则变薄。轧制速度是调整张力主要手段。
图9.34 调整张力控制板厚原理图
热轧过程中，若张力过大，易发生拉窄、拉薄等情况，而且张力的变化 范围有限，用调整张力的方法来调整板厚的效率不高，所以热轧一般不 利用张力来控制板厚。 不过新型连轧机组有时会在最后一个机架采用张力微调来控制板厚。 调整张力在冷轧薄板时用得较多。
在厚度波动较小的情况下，可以在张力允许的范围内采用微调对其进行 调整； 厚度波动范围大时应改用调压下的方法进行厚度控制。
轧制理论与工艺 第三篇 板带材高精度轧制和板形控制
(a)板坯厚度变化时：压下的调整
量△S0与料厚的变化量并不相等
由三角形DEE/和三角形EE/F 可推出下式：
S
＝
0
M K
h 0
图14—1 （a）板坯厚度变化时
主要用于前馈即预控AGC，即 在入口处预测料厚的波动，据 以调整压下，消除其影响。
轧制理论与工艺
RAL
(b)变形抗力变化时：压下的调整量△S0与轧出板厚变化量△h也不相等
建议的，1蒙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，即：
s
104
L L
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
作为板形单位，称为 I 单位，1个I单位相当于相对长度差为
10-5。所以板形表示为：
st
105
L L
式中：L—最短纵条的长度，mm。
因素：轧辊的弹性变形、不均匀热膨胀和不均匀磨损
轧辊的不均匀热膨胀
轧辊受热和冷却沿辊身分布不均，一般辊身中部温度
高于边部，传动侧低于操作侧，径向辊面高于辊心。
这使得热膨胀精确计算困难，一般采用简化公式：
Rt yt KT(TZ TB )R KTTR
式中 TZ、TB——辊身中部和边部温度； R ——轧辊半径； ——轧辊材料的线膨胀系数； KT——考虑轧辊中心与表面温度不均分布的系数，一般＝0.9。
S/0
P/K
h
S0
(P-P0)/K
h
h
S0
P
P0 K
S0—考虑预压变形后的空载辊缝。
轧制理论与工艺
RAL
14.1.1 板带厚度变化的原因和特点
影响板带厚度的主要因素：
3.控制轧制的基本概念
六十年代后期：美国采用控制轧制工艺生产出 六十年代后期：美国采用控制轧制工艺生产出σs＞ 422MPa的含 钢板，用来制造大口径输油钢管。日 的含Nb钢板 用来制造大口径输油钢管。 的含 钢板， 本用控制轧制工艺生产出强度高，低温韧性好的钢板， 本用控制轧制工艺生产出强度高，低温韧性好的钢板， 并开发出一系列新的控制轧制工艺， 并开发出一系列新的控制轧制工艺，提出了相应的控 制轧制理论。这期间人们重视奥氏体再结晶行为的研 制轧制理论。 究，开始认识到未再结晶区轧制的重要性。 开始认识到未再结晶区轧制的重要性。 七十年代：完成了控轧三阶段， 、 、 应用逐步 七十年代：完成了控轧三阶段，Nb、V、Ti应用逐步 完善。 完善。
控轧分类 1．奥氏体再结晶区控制轧制（Ⅰ型控制轧制） 奥氏体再结晶区控制轧制（ 型控制轧制） 奥氏体再结晶区控制轧制 2．奥氏体未再结晶区控制轧制（Ⅱ型控制轧制） 奥氏体未再结晶区控制轧制（ 型控制轧制） 奥氏体未再结晶区控制轧制 3.（r+α）两相区控制轧制 （ ）
3.2 控轧工艺特点 一．控制加热温度 控制加热温度 二．控制轧制温 控制轧制温度 三．控制变形程度 控制变形程度 四．控制轧后冷却速度 控制轧后冷却速度 3.3 控轧的效应 一．提高综合性能 提高综合性能 既提高强度，又改善韧性，尤其是钢的 既提高强度，又改善韧性，尤其是钢的Tvs ↓↓ 二．简化工艺 简化工艺 三 . 节省合金元素 控制轧制可充分发挥Nb、 、 等微量合金元素的作用 控制轧制可充分发挥 、V、Ti等微量合金元素的作用 1
六十年代初：英国斯温顿研究所提出，铁素体 六十年代初：英国斯温顿研究所提出，铁素体微组织与性能之间的定量关系。 珠光体钢中显 微组织与性能之间的定量关系。 著名的Petch关系式明确表明了热轧时晶粒细化 关系式明确表明了热轧时晶粒细化 著名的 的重要性。 的重要性。 六十年代中期： 六十年代中期：英国钢铁研究会进行了一系列 研究：降碳改善塑性和焊接性能，利用 、 研究：降碳改善塑性和焊接性能，利用Nb、V 获得高强度， 对奥氏体再结晶的抑制作用以 获得高强度，Nb对奥氏体再结晶的抑制作用以 及细化奥氏体晶粒的各种途径。 及细化奥氏体晶粒的各种途径。
轧钢机的弹性变形、轧件厚度及板形控制
24
反馈式AGC系统简单，但其控制 精度不高，反应滞后；可用于对 厚度精度要求不高的轧机上。
2）间接测厚的P-AGC。测出轧制 时的轧制力P和轧辊辊缝后、运 用弹 跳方程间接算出轧件厚度h。 得出的轧件厚度是处在轧制状态 的轧件厚度，信号传递时差小， 能较迅速地改善轧件的厚度偏差， 是厚度自动控制中应用较广的一 种基 本型式。这种方法的缺点是
C=P/f 关于机座各受力元件的变形计算，大多数已在轧钢机 械课程中述及如：轧辊（弯曲变形及弹性压扁量计算）、 机架，其它可在教材的有关部份查阅（见教材p80~87)。
10
5.1.2 轧件的厚度控制
一、塑性曲线与塑性方程
如第二章所论述，在不考 虑轧辊弹性压扁时总轧制力：
P pm F pm bm R h 而pm n k f (h, R,t, k...) 可以推出,总轧制力:
3
二、机座弹性变形曲线与 机座刚度
工作机座弹性变形f与轧制力 P之间的关系曲线称之为机座 弹性变形曲线或弹跳曲线， 如图示：
此曲线直线段的斜率：
CtgP5.2
f
C表示单位变形所对应的
轧制力，表示轧机抵抗变形
的能力，又称之为工作机座
的刚度系数。
4
一般C值越大越好，对大型轧机其值应为6000KN/mm以 上。
轧钢机的弹性变形、轧件厚度及板形控制
• 轧辊的弯曲变形：产生轧件的横向厚差，影响 板形。
由于在轧制过程中，轧制力P总是会波动的， 所以产生的工作机座的弹性变形 f 也是变化的。 为了维持板厚不变，必须对此进行补偿。补偿的 方法是在轧制过程中控制压下量，改变轧机的空 载辊缝值；具体采用的自动控制系统称之为自动 板厚控制系统简称为AGC系统（Automatic Gauge Control）。
轧制厚度及板型控制
轧制厚度及板型控制导读：就爱阅读网友为您分享以下“轧制厚度及板型控制”资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持! 厚度自动控制和板形控制项目1 板带材轧制中的厚度控制项目2 横向厚差与板形控制技术项目1板带材轧制中的厚度控制一、厚度自动控制的工艺基础 1.p-h图的建立（1）轧制时的弹性曲线轧出的带材厚度等于理论空载辊缝加弹跳值。
轧出厚度：h=S0 +P/K―――轧机的弹跳方程S0 ――空载辊缝P――轧制压力K――轧机的刚度系数根据弹跳方程绘制成的曲线（近似一条直线）――轧机弹性变形曲线，用A 表示。
A（2）轧件的塑性曲线根据轧制压力与压下量的关系绘制出的曲线――轧件塑性变形曲线，用B表示。
B（3）弹塑性曲线的建立将轧机弹性变形曲线与轧件塑性变形曲线绘制在一个坐标系中，称为弹塑性曲线，简称P-h图。
注意A线与B线交点的纵坐标为轧制力A线与B线交点的横坐标为板带实际轧出厚度2. p-h图的运用由p-h图看出：无论A线、B线发生变化，实际厚度都要发生变化。
保证实际厚度不变就要进行调整。
例如：B线发生变化（变为B‘），为保持厚度不变，A线移值A＇，是交点的坐标不变。
C线――等厚轧制线作用：板带厚度控制的工艺基础板带厚度控制的实质：不管轧制条件如何变化，总要使A 线和B 线交到C线上。
p-h图二、板带厚度变化的原因和特点影响板带厚度变化的因素：1、轧件温度、成分和组织性能不均匀的影响温度↑→变形抗力↓→轧制压力↓→轧机弹跳↓→板厚度变薄↓变形抗力对轧出厚度的影响2、来料厚度不均匀的影响来料厚度↓→压下量↓→轧制压力↓→轧机弹跳↓→板厚度变薄↓来料厚度对轧出厚度的影响3、张力变化的影响张力↑→变形抗力↓→轧制压力↓→轧机弹跳↓→板厚度变薄↓张力对轧出厚度的影响4、轧制速度变化的影响通过影响摩擦系数和变形抗力来改变轧制压力。
摩擦系数↓→变形抗力↓→轧制压力↓→轧机弹跳↓→板厚度变薄↓摩擦系数对轧出厚度的影响5、原始辊缝的影响原始辊缝减小，板厚度变薄。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
六.连轧过程中的板形与控制
?板形仪是板形控制的核心，目前主要采用
的板形仪有接触式和非接触式。接触式是 通过测量轧制时带钢横向的应力分布 ；非 接触式是通过测量因横向张力不均而产生 的磁导率变化来测板型 ，也有通过检测带 钢横向振幅和频率来间接测量横向应力的 。
整个板形控制的模型如下：
1.预设定控制模型
u≥tga
咬入角 a
三.连轧基本规律
各机架顺序排列，轧件同时通过数架轧 机进行轧制，各机架通过轧件相互联系， 从而使轧制的变形条件、运动学条件和力 学条件等都具有一系列的特点。
三.连轧基本规律
连续轧制时，随着轧件断面的减小，轧 制速度递增，保持正常的轧制条件是轧件 在轧制线上每一机架的秒流量相等原则， 即：
调控功效矩阵生成
板形控制模型 各板形调节机构动作值计算
各板形调节机构动作值计算
动作值输出
谢谢！
五.影响前滑的因素
? 前滑值随辊径的增加而增加。 ? 摩擦系数u越大，前滑越大。 ? 随着压下率的增加，前滑增加，到达某一值时，
开始减小。
? 其他轧制参数不变的情况下，随着轧件的最终厚
度增加，前滑减小。
? 宽度小于一定值时，宽度增加前滑增加；大于一
定值时，宽度再增加，前滑为一定值。
? 前张力增加则前滑增加，后张力增加则后滑增加。
如图：
轧制变形区
弹性变形区
弹性恢复区
区形变性塑
二.轧制咬入条件
在轧钢生产中，轧制过程有时会出现不 能顺利进入轧辊或者说轧件不能被轧辊咬 入，使轧制不能进行。所以轧制过程能否 建立的先决条件是轧件是否被轧辊咬入。 轧件在轧辊上的咬入过程是一个不稳定的 过程，因为当咬入的时候，变形区的几何 参数、运动学参数以及力学参数都是变化 的。
一部分流向纵向，使轧件伸长；另一部分 流向横向，使轧件展宽。轧件的延伸是被 压下金属向轧辊入口和出口两方向流动的 结果，轧件进入轧辊的速度VH小于轧辊在 该点处线速度V的水平分量Vcosa，而轧件 的出口速度Vh大于轧辊在该处的线速度。 这种Vh＞V的现象叫做前滑，而VH＜ Vcosa的现象叫做后滑。
? 带钢头部进入轧机以前，轧机的各种板
形控制机构都有正确的预设定值，以此 来作为反馈控制的调节起点。
六.连轧过程中的板形与控制
2.轧制力—弯辊力前馈控制模型
? 板形预设定控制模型在计算设定值时采
用的轧制力是预估的，肯定与实际轧制 过程的轧制力存在误差，而且在轧制过 程中是不断变化的，为了消除误差和轧 制力的波动对板形的干扰，必须对弯辊 力进行不断的补偿性调整。
基础轧制理论
五机架冷连轧是同一冷轧件在 五架连续配置的轧机上同时轧制的 状态，五架轧机顺序排列，轧件同 时通过轧机进行轧制，各机架通过 轧件相互联系。
一.轧制变形区
轧制过程是由轧件与轧辊之间的摩擦力 将轧件拉进不同旋转方向的轧辊之间使之 产生塑性变形的过程。轧制变形区是指轧 制时，轧件在轧辊作用下发生变形的区域。 实际的轧制变形区分成弹性变形区、塑性 变形区和弹性恢复区。
二.轧制咬入条件
为建成轧制过程，必须使轧辊咬入轧件， 只有当轧件上作用有外力，使其紧贴在轧 辊上时才可能咬入。这种使轧件紧贴轧辊 的力，可能是轧件运动的惯性力，也可能 是由外部环境给的。在这种力的作用下， 轧辊与轧件前端接触，前端边缘被挤压时 产生摩擦力，由摩擦力把轧件拽入辊缝中。
如果没有外力作用，不考虑惯性力， 咬入条件可以表示为：
六.连轧过程中的板形与控制
3.闭环反馈模型
? 闭环反馈控制模型是板形控制的核心，
在轧制过程中闭环反馈控制模型通过周 而复始的根据板形仪实测板形信号对各 板形调节机构的动作值进行修正，以使 轧后带材板形达到板形控制的目标值。
板形闭环控制系统
开始
生成板形控制目标
采集实际板形信号
板形信号预处理
板形模式识别
六.连轧过程中的板形与控制
?板形的控制实质是对辊缝的控制，是沿带
材宽度方向辊缝曲线的控制。除了来料的 原始板形外，凡是影响辊缝的所有工艺参 数，如力学参数、热学参数及几何参数都 会对板形产生影响。这些参数包括：总轧 制压力、单位轧制压力的分布、弯辊力、 支撑辊与工作辊间接触压力、初始辊形、 轧辊磨损、热凸度和变位辊形等。
六.连轧过程中的板形与控制
板形是板带材横截面的几何形状和在自 然状态下的表观平坦度，是影响轧制稳定和 轧制质量的重要因素，板形可以用来表征板 带材中波浪形或瓢曲是否存在、大小及位置。
六.连轧过程中的板形与控制
?在轧制过程中，塑性延伸率若延横向处处
相等则产生平坦板形，相反则产生不同形 状的板形。造成轧制过程横向延伸率不同 的原因包括变形区辊缝的前滑与后滑
前滑值是用用轧辊出口断面上轧件与轧辊速度的相对值 来表示，即： Sh=（Vh-V）/V *100% 同样后滑是用轧辊入口断面轧件的速度与轧辊 该点的水平分速度差的相对值来表示，即： SH=（Vcosa-VH）/ Vcosa *100% 根据秒流量体积相等可以推导：
延伸系数r=（1+Sh）/cosa（1-SH）
F1V1=F2V2=............=FnVn=C （连轧常数）
三.连轧基本规律
轧件在各机架轧制时的秒流量相等，即 为一个常数，这个常数称为连轧常数。这 个条件一旦破坏就会造成拉钢或堆钢，拉 钢严重会导致轧件破断，堆钢可导致折叠 或引起其他设备事故。
四.轧制过程中的前滑与后滑
? 轧件在轧制时，高度方向受压下的金属