{设备管理}铝及铝合金板带材冷轧机设备简介

冷轧机设备介绍,沈伟 2007.2.1,本演示文稿可能包含观众讨论和即席反应。使用 PowerPoint 可以跟踪演示时的即席反应， 在幻灯片放映中，右键单击鼠标 请选择“会议记录” 选择“即席反应”选项卡 必要时输入即席反应 单击“确定”撤消此框 此动作将自动在演示文稿末尾创建一张即席反应幻灯片，包括您的观点。,提纲,轧制基本概念 核心控制对象和控制点 厚度控制及测厚仪 板形控制与板形仪 对中控制 冷轧机设备组成,轧制基本概念（一）,轧制-轧辊与轧件相互作用时,轧件被摩擦力拉入旋转的轧辊间,受到压缩发生塑性变形的过程. 道次-轧件从进入轧辊到离开轧辊,承受一次压缩塑性变形,称为一个轧制道次. 变形区-轧制时金属在轧辊间产生塑性变形的区域. 前滑-轧件的出口速度大于轧辊圆周速度的现象,称为前滑. 后滑-轧件的入口速度小于轧辊圆周速度的现象,称为后滑.,轧制基本概念（二）,热轧-再结晶温度以上的轧制过程. 冷轧-再结晶温度以下的轧制过程. 铸轧-连续铸造连续轧制过程。,热轧优点,1.显著降低能耗(跟冷轧比较)。 2.改善加工工艺性能。热轧能把低塑性铸态组织转变成较高塑性的变形组织。破碎粗大晶粒，减少或消除铸造缺陷。 3.可采用大铸锭，大压下率轧制。提高了生产率。,冷轧优点,1.产品的组织与性能均匀，有良好的机械性能和再加工性能。 2.产品尺寸精度高，表面质量和板形好。 3.通过控制加工率或配合热处理，可获得各种状态的产品。 4.能生产比热轧铸轧更薄的产品。,铸轧优点,1.不需要铸锭锯切，铣面，加热等工序，缩短了生产工艺流程。 2.节省能耗（比热轧节能30-50%） 3.成品率高。几何损失和工艺废品少。 4.设备简单，占地面积小，投资小。,轧机的刚度,轧机的刚度-轧机抵抗轧制压力引起弹性变形的能力,又称轧机模数. 轧机刚度不是轧机固有的常数,它是随轧件宽度和轧制速度(影响轴承油膜厚度)等变化而改变.,自然刚度-轧机本身抵抗弹性变形能力的刚度. 可调刚度-轧制过程中因轧制压力波动引起辊缝变化,进行不同程度的补偿,称为可调刚度.,轧机刚度的改善,轧机的刚度越大,消除纵向厚度偏差的能力越强.,方法 改善轧辊和机架材质,改进其结构和尺寸. 采用液压压下实现板厚自动控制. 采用预应力轧制.,轧制硬化,随着轧制进行,轧件不断被压薄而且不断产生加工硬化,此时轧件塑性变形所需施加外力需不断增加.达到一定程度时,轧件发生塑性变形所需的单位压力,超过轧辊发生弹性压扁所需的单位压力.结果只发生轧辊弹性压扁,而轧件不发生塑性变形.,最小可轧厚度,h=3.58Df(K-q)/E=aD (斯通公式) h:最小可轧厚度 D:轧辊直径 f:摩擦系数 K:轧件变形抗力 q:前后平均张力 E:轧辊弹性模树 a:经验系数 a=1/2000-1/1000,带材的张力,带材的张力是通过开卷，卷取机与轧辊入口，出口带材速度差建立起来的，因速度差使带材被拉紧，产生弹性拉伸变形，建立了张力。 张力达到稳定值后，速度差消除。 前张力-卷取机与轧辊出口带材间的张力。 后张力-开卷机与轧辊入口带材间的张力,张力的作用,1.使变形抗力减小，降低单位压力，减小电机负荷。 前张力使轧制力矩减小，后张力使轧制力矩增大。 2.控制带材厚度 增大张力，使轧辊弹性压扁和轧机弹跳减小，轧件被进一步压薄。 3.控制板形 张力影响轧辊的弹性弯曲，从而改变辊缝形状。 张力促使金属沿横向延伸均匀，获得良好板形。 4.防止带材跑偏，保证轧制稳定。,核心（一）,厚度控制系统,影响厚度的主要因素,轧制过程各种因素对板带材纵向厚度的影响，总的来说有两种情况：一是对轧机弹性特性曲线的影响；二是对轧件塑性特性曲线影响。结果使两线之交点位置发生变化，产生纵向厚度偏差。 影响厚度的主要因素有：坯料尺寸与性能，轧制速度,张力,润滑等轧制工艺条件，以及轧机刚度等。从P-H图可看出，无论什么轧制因素变化，要得到轧出厚度h相等的产品，必须使轧机的弹性曲线和轧件塑性曲线，始终交到从h所作的垂直线上。这条垂直线相当于轧机刚度为无穷大时的弹性曲线，又称等厚轧制线。,板厚控制,板厚控制有调整辊缝、张力、轧制速度等方法. 在我公司冷轧机板厚控制设计规定：如果带材的厚度不大于150um时，将采用速度张力优化来控制带材的厚度；如果带材的厚度大于100um时，将采用调整压下改变辊缝来控制带材的厚度。,板厚控制方法(一),一.调整压下改变辊缝 -最主要的厚控方式. -调整轧机弹性曲线的位置,不改变曲线斜率. -对轧辊偏心等周期性高频变化量无能为力. -对铝箔精轧(零辊缝或负辊缝)无效.,板厚控制方法(二),二.调整张力 -主要用于薄板,尤其是铝箔. -通过调节前后张力,改变轧件塑性曲线的斜率. -调整范围较小,一般不单独使用.,板厚控制方法(三),三.调整轧制速度 -主要用于薄板,尤其是铝箔. -调整范围较小,只适用于微调. -改变轧制速度,引起摩擦系数的变化而改变了轧制压力,使轧件塑性曲线的斜率发生变化. -与调整张力原理类似.,板厚自动控制原理,液压辊缝自动控制（AGC）,AGC系统 (auto gauge control) 借助于轧机刚度可调原理,以辊缝位置(位置传感器)和轧制压力(压力传感器)作为主反馈信号,以入口测厚仪作为预控,出口测厚仪作为监控.通过伺服阀调节压下(压上)液压缸的油量和压力,控制轧辊的位置.,测厚仪及厚控,测厚仪及厚控系统,测厚仪结构,双头C型架结构 发射与接收头结构 放射源 轻头同位素为锶，其半衰期为19.9年，辐射种类为（beita) 重头同位素为镅,其半衰期为470年，辐射种类为（gaima) ,压下（上）缸,产生轧制力 控制辊缝大小（位置传感器反馈） 调节辊缝形状（倾辊）,轧制线调整装置,作用 调整轧制线到固定（同一）高度位置。 补偿因磨削造成的辊径减小。 更换轧辊时，加大空间。 结构形式 上部悬挂式 下部支撑式,核心（二）,板形控制系统,板形概念,板形:板带材的平直度. 波形:板带材沿纵向起伏的波浪. 中波:中部延伸大于两边. 双边波:两边延伸大于中部. 侧弯(镰刀弯):一侧延伸大于另一侧. 瓢曲:波浪在纵横向同时增大,面积较大,板形凸凹轮廓近似椭圆或圆形. 双侧波浪(二类浪):两边缘与中间的两侧均有波浪. 翘曲:轧件离开轧辊后向上或向下,或者沿宽向出现的弧形弯曲.,单边波浪,1.坯料一边厚一边薄，或退火不均，两边性能有差异。 2.两边压下调整不一致，喂料不对中，或轧件跑偏。 3.两边冷却润滑不均。 4.轧辊磨削不一致。或辊型中点偏离轧制中心线。,中间波浪,1.坯料中间厚两边薄。 2.辊型太大。 3.道次压下量太小或张力太大。 4.轧制速度高，冷却润滑流量不足，冷却强度小使辊型增大。,两边波浪,1.坯料两边厚，中间薄。 2.辊型太小，或磨损严重。 3.道次压下量太大，或张力太小，头尾失张，断带张力减小。 4.冷却润滑中部量太大，或辊冷，两端辊径发热。,双侧波浪,1.坯料横断面厚度不均，或性能不均。 2.辊型凸度呈梯形，与板宽不适应。 3.冷却润滑不均。 4.轧辊磨损严重，或轧完窄料改轧宽料易出现。,翘曲,1.工作辊径不相同。下辊径大向上翘，上辊径大向下弯。 2.压下量分配不合理。压下量小易上翘，压下量大易下弯。 3.上下辊转速不一致，或上下辊轴向错动。 4.上下辊润滑不均，或辊温不一致。,板形的表示,波形表示法: =h/L*100% 相对长度差表示法: L/L=(h/2L)2= 2/4*2 I单位:I=105 * L/L :带材不平度 h:波高 L:波长 L:相对长度差,横向厚差(凸度),板带材横断面厚度偏差,称为横向厚差(凸度) 在获得良好板形的同时,无法消除原有的横向厚差. 横向厚差只能与压下率成比例的减小,不能完全消除. 板形好,横向厚差不一定小;反之亦然. 热轧(铸轧)以控制横向厚差为主,冷轧以控制板形为主.,板形控制,辊型控制 辊型磨削控制(原始加工凸度控制) 辊型调温控制(热凸度控制) 辊型液压控制(压力凸度控制) 辊型变弯矩控制(弯辊控制) 辊缝控制 倾辊控制,辊型控制,凹型辊 常用于热轧辊.有利于轧件咬入,减少轧件边部拉应力造成的裂边倾向,而且防止轧件跑偏,增加轧制稳定性. 凸型辊 常用于冷轧辊.轧制力较大,轧辊挠度比热膨胀影响大.,辊型控制方法,HC(hign crown) 六辊轧机中间辊为平辊,根据板宽窜动,减少工作辊在板宽之外的有害弯矩. VC(variable crown mill) 四辊轧机的支撑辊(内置液压油),凸度可瞬时改变. FFC(flexible flatness control mill) 五辊轧机,应用较少. CVC(continuously varible crown) 连续可变凸度辊,可用于中间辊或工作辊.辊型曲线为全波正弦曲线,可在线窜动.,弯曲与凸度,板形正负凸度 辊型正负弯曲 工作辊弯辊 中间辊弯辊,板形测量,测量原理 接触式板形辊 压电式 压磁式 非接触式板形辊 涡流式,六辊板形控制（AFC）,倾辊 (一次曲线板形) 弯辊 (二次曲线板形) CVC窜动 (正弦曲线板形) 分区冷却 (高次曲线板形),带材对中系统,对中 CPC 常用于冷轧机，精整设备开卷机 纠偏 EPC 常用于精整设备开卷机 随偏 EPC 常用于精整设备卷取机,闭环控制,Guide 纠偏装置,Detector 探测器,Web 带材,偏差信号,运行偏差,Correction (Velocity),Actuator Speed,设定点,Controller 控制器,伺服阀站液压原理图,SERVO VALVE,PRESSURE,RETURN,DRAIN,FIELD PIPING (BY OTHERS),DIRECTIONAL VALVE,SOL “A”,FIELD PIPING (BY OTHERS),7 MIRON NON-BYPASSING FILTER WITH MECHANICAL INDICATOR,B,A,SYSTEM PRESSURE,SERVO FLOW CONTROL,MANUAL FLOW CONTROL,PILOT OPERATED CHECK VALVES,SOL “C”,SOL “B”,伺服阀结构简图,冷轧机设备组成（一）,开卷机 入口侧(机前设备) 轧机本体 出口侧(机后设备) 卷取机 换辊装置,机械装置,冷轧机设备组成（二）,液压系统 气动和吹扫系统 润滑系统 排油烟装置 轧制油系统 板式和真空过滤装置 CO2灭火系统,辅助系统,润滑,润滑系统,摩擦,磨损,润滑,两个相互接触的物体,发生相对运动或具有相对运动趋势时,表面会产生摩擦. 物体克服摩擦阻力作反复运动时,导致表面物质不断减少,称为磨损. 为降低摩擦减少磨损,常在摩擦副间添加润滑剂的方法,称为润滑.,摩擦的分类,干摩擦 接触面没有润滑剂的摩擦. 流体润滑摩擦 接触界面存在一层较厚流体润滑膜,摩擦发生在润滑膜内. 边界摩擦 接触界面存在一层较薄流体润滑膜,摩擦发生界于干摩擦和流体润滑摩擦之间.,润滑系统,工艺润滑（轧制油） 集中油润滑（齿轮箱润滑） 油及油气润滑（轧辊轴承座） 楔块润滑（轧制线调整）,润滑分类,固体润滑 石墨，二硫化钼等 流体润滑 干油（黄油等） 稀油（机械油，齿轮油等） 油雾 油气,冷轧工艺润滑目的,一.降低轧制金属变形时的能量损耗 使用有效的润滑剂,可使金属表面间的相对滑移剪切过程在润滑层内部进行,大大降低摩擦力和由于摩擦阻力造成的金属附加变形抗力,节约了能耗. 二.提高产品质量 润滑剂起到防粘降摩作用,有利于提高产品的表面质量和内在质量. 三.冷却轧辊和带材 减少轧辊磨损,延长使用寿命.,工艺润滑剂(轧制油),基础油 矿物润滑油 分子中只含碳,氢两种元素,是非极性物质,只能形成是非极性物理吸附膜,润滑性能较差. 添加剂 油性