1、RAL精轧板形控制技术及应用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dygong1976gmail第一部分第一部分 板形的基础知识板形的基础知识RAL1.板形与板凸度的基本概念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 RAL1.1 板形及其度量板形及其度量1.1.1 板板 形形 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：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：表观板
2、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板形缺陷的种类板形缺陷的种类外形abB延伸分布L/LL/La侧弯侧弯b中波中波RAL板形缺陷的种类板形缺陷的种类外形延伸分布cd3050mmL/LL/L3050mmc边波边波d侧边波侧边波RAL板形缺陷的种类板形缺陷的种类外形ef延伸分布50mm 50mm 100mmB/LL/LL/Le近边波近边波f复合波复合波RAL板形缺陷的种类板形缺陷的种类外形延伸分布g 200mmL/L图图1-1 板形缺陷的种类板形缺陷的种类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中心波中心波RAL带钢翘曲的力学条
3、件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板材翘曲临界应力系数。EP、vp带钢材料的杨氏模量和泊松比。2212(1)pcrcrpEhkB(1-1)RAL板材翘曲临界应力系数板材翘曲临界应力系数 kcr 的取值的取值 冷轧宽带钢：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：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良好板形的几何条件 oH2h2()H x2()h x2HchcHeh
4、ex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：()()()()L xh xl xH x(1-2)RAL轧前断面与轧后断面之间的关系轧前断面与轧后断面之间的关系 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：()const 0.50.5()iix xh xBxBH x(1-3)式中：B轧件宽度。RAL常用的良好板形
5、几何关系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。ceececehHceehhhhhHHCChHHHHHHhh(1-4)Hh、cecccececeeceeeeeceehhhHhhHHhhhHHhHhHHHHRAL1.1.2 板形的度量板形的度量 板形度量的目的：板形度量的目的：定量地表示板形，既是生产中衡量板形质生产中衡量板形质量量的需要，也是研究板形问题和实现板形自动研究板形问题和实现板形自动控制控制的前提条件。因此，人们依据各自不同的研究角度及不同的板形控
6、制思想，采取不同的方式定量地描述板形。RAL相对差表示的板形相对差表示的板形图1-3 翘曲带钢(a)及其分割(b)LVRVaLVLVLLbRAL板形指数板形指数 相对长度差也称为板形指数板形指数 =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：410sLL b(1-5)为测量长度差 两点间的距离bLRAL加拿大的板形表示方法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
7、单位相当于相对长度差为10-5，板形表示(1-6)式。510StLL(1-6)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波形表示法波形表示法RvLvRvLv图l-4 带钢翘曲的两种典型情况RAL翘曲度翘曲度 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，称为翘曲度翘曲度。VRVLVVLL平台带钢图1.5 板形的波形表示法RAL翘曲度的计算公式翘曲度的计算公式 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。%100VVLR(1-7)RALVRVLVVLL平台带
8、钢板形的波形表示法板形的波形表示法 图1.5 板形的波形表示法RAL翘曲度与相对长度差的关系翘曲度与相对长度差的关系(1-8)2sin2vvvRyHL根据曲线长度的计算公式，可得与Lv对应的曲线长度为：20222021 1cos2 12vLvvvvvvvvvLLdHdydyLRLdLRL (1-9)RAL翘曲度与相对长度差的关系翘曲度与相对长度差的关系222252224 51024.6740112vvvvVStVLRLLLL式中：翘曲度，%；St相对长度差，I。(1-10)RAL1.2 板凸度板凸度 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
9、现象称为边部减薄边部减薄。he2hcww1whe1he1he2w1w2w2图1.6 带钢宽度方向厚度分布RAL板凸度的定义板凸度的定义 板凸度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中心板凸度，它可以表示为：1hceChh(1-11)式中：hc板中心处厚度，mm；he1边部代表点处厚度，mm。RAL良好板形条件良好板形条件 比例凸度：比例凸度：板凸度与轧件平均厚度之比。在金属轧制过程中，良好板形条件(1-4)式可以表示为：phCCh(1-12)constpC(1-13)RAL1.3 板形与板凸度的关系板形与板凸度的关系 设带钢轧前、轧后中
10、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)eeeeeeeeecccccccccceHLhlHhllHhHLhlHhllHhRAL (a)式两遍取自然对数可得：(b)12lnlnlnln eeceeccecccececeppcccclHhHhlHhHhllHHhhlCClHhlRAL 若轧前、轧后比例凸度分别为Cp1和Cp2，则比例凸度变化为：21pppclCCCl(1-14)252510221006.3661977VVppLLCC(1-15)式中：翘曲度，%；CP比例凸度差，%。RAL1.4 热轧板形的测量方
11、法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-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10msRAL1.4.2 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 2019年攀钢RAL习习 题题基本习题：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：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。
