熱軋鋁板帶坯的凸度及其控制

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1、熱軋鋁板帶坯的凸度及其控制作者：賁洪艷1?，????辛達(dá)夫2，????呂巖3（1.燕山大學(xué)，河北秦皇島066000；2.渤海鋁業(yè)，河北秦皇島066000；3.東北輕合金有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150060）　　摘要：為取得板帶箔高精度平直板形，僅僅強(qiáng)化熱精軋的凸度控制是不夠的，因?yàn)樵陔S后的冷軋機(jī)上的AFC系統(tǒng)要改變熱軋板形也是無能為力的，在熱粗軋機(jī)上的板凸度控制不能忽略?！　￡P(guān)鍵詞：熱軋坯料；板形；板凸度；平直度　　1板凸度產(chǎn)生的原因及調(diào)整策略　　板形已經(jīng)成為板帶箔材的重要質(zhì)量指標(biāo)。當(dāng)采用熱軋坯料軋制時，獲得良好平直的板帶箔材的關(guān)鍵在于控制好熱粗軋的板形(

2、凸度)。因?yàn)榘鍘г谲堉七^程板坯的凸度具有明顯的遺傳性。經(jīng)過銑面的板坯，斷面是平直的。在熱粗軋過程，每一道次的絕對壓下量差不多相等，但軋制力是在變化的，這就使得輥型一直在變化，造成板帶凸度在不斷變化。由于板坯較厚，在軋制過程，除了縱向的明顯延伸，金屬的橫向流動也比較容易，所以盡管凸度變化較大，板形并沒有明顯缺陷。這就是所謂的“帶材平直度錐”或稱平直度調(diào)節(jié)的喇叭形原理，見圖1［1］。用公式表示為：co-帶材入口凸度；ho-帶材入口厚度；w-帶材寬度；寬／厚比數(shù)據(jù)對應(yīng)低碳鋼圖1　帶材平直度錐c1，c2－分別為帶材入口和出口凸度；　　h1、h2－分別為帶材入口和出口

3、厚度　　W－帶材寬度；　　a、b－常數(shù)(對低碳鋼a=b=1.86)。圖2???1100鋁合金2100mm寬，出口厚度5.5mm平直度死區(qū)的模擬計(jì)算結(jié)果　　肖赫特和湯森開發(fā)的帶材平直度模型中，以及薩默斯的進(jìn)一步研究中都指出，如果帶材相對凸度的變化在圖2中的影線區(qū)，則熱軋期間平直度良好?！　D2中的影線區(qū)稱平直度死區(qū)，平直度死區(qū)表示帶材板形不發(fā)生變化的出口帶材相對凸度變化的允許范圍。這個范圍隨寬厚比和軋材變形阻力的增加而減小。也代表了對平直度的調(diào)節(jié)范圍［1］。兩條虛線之間代表的是平直度執(zhí)行器的調(diào)節(jié)能力。從圖2中可以看到，當(dāng)鋁板帶厚度在16mm～14mm左右，盡管

4、凸度變化范圍較大，板帶并無明顯的平直度缺陷(當(dāng)然也就很難檢測)，板帶厚度進(jìn)一步減薄，盡管執(zhí)行器的調(diào)節(jié)能力增大，但可調(diào)節(jié)范圍縮小，調(diào)節(jié)效果自然也不明顯。圖2明確顯示出，在熱軋鋁板帶過程，必須在熱粗軋過程就要把板凸度調(diào)整好。　　2板凸度的控制策略　　對于1100鋁合金，這個死區(qū)厚度范圍近似30mm～55mm(粗軋的最后3道次)。圖3七機(jī)架熱軋板帶斷面形狀和平直度控制策略　　對于一個七機(jī)架熱軋機(jī)來說，斷面形狀和平直度控制策略如圖3所示，在F1、F2、F3進(jìn)行凸度控制，在F4、F5、F6、F7進(jìn)行平直度控制。典型較先進(jìn)的熱軋平直度控制系統(tǒng)見圖4［2-3］圖4典型的較

5、先進(jìn)的熱軋平直度控制系統(tǒng)　　為了取得合適的凸度和良好的板形，在F1、F2、F3上采用四輥軋機(jī)(HCw)工作輥可以軸向調(diào)節(jié)；而F4、F5、F6采用六輥軋機(jī)(HCMW)中間輥可以軸向調(diào)節(jié)?！　≡谀壳皣鴥?nèi)的鋁加工的熱軋中，多數(shù)是“1+1”，或“1+3”，“1+4”配置，這樣，熱軋板坯的凸度控制就要在熱粗軋上下功夫。　　在最新引進(jìn)的熱軋機(jī)組中，熱粗軋上還是采用數(shù)學(xué)模型控制，控制手段也僅限于正彎輥。這對于為了取得高精度斷面的自動控制是不夠的。在日本的Furukawa鋁公司Fukui工廠的熱軋機(jī)列的配置見圖5［4］，在熱粗軋和熱連軋機(jī)上都裝有TP輥，裝有TP輥和不裝TP

6、輥的熱軋板板凸度比較見圖6。圖6裝有TP輥和沒有裝TP輥的熱軋板凸度比較　　實(shí)踐也證明，近期由國內(nèi)不帶板形自動控制熱軋機(jī)組提供的鋁箔坯料，在國內(nèi)外試用中，已表現(xiàn)出板形不理想?！　∫虼?，為取得板帶箔高精度平直板形。僅僅強(qiáng)化熱精軋的凸度控制是不夠的，在隨后的冷軋機(jī)上盡管裝備有最先進(jìn)的板形控制系統(tǒng)，它的作用也只能維持熱軋板形不變壞。因此，在熱粗軋機(jī)上的板凸度控制不能忽略。　　在裝有板形檢測和反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)的連軋機(jī)組上，連軋機(jī)架越多板形控制效果也越好。粗軋的控制效果只能取決粗軋數(shù)學(xué)模型的成熟和完善。而在粗軋機(jī)上增加必要的控制手段正是使數(shù)學(xué)模型成熟和完善的必要措施

7、。這也是為什么在先進(jìn)的粗軋機(jī)上，除了裝有正彎輥機(jī)構(gòu)以外又增設(shè)了的TP輥，強(qiáng)化了熱粗軋的控制手段。但是，由于仍然是用數(shù)學(xué)模型控制，只能用下一卷來改善上一卷，而不能適時反饋矯正。　　3結(jié)束語　　為取得板帶箔高精度平直板形，僅僅強(qiáng)化熱精軋的凸度控制是不夠的，因?yàn)殡S后的冷軋機(jī)上的AFC系統(tǒng)要改變熱軋板形無能為力，故在熱粗軋機(jī)上的板凸度控制不能忽略?！　≡诖惺戒X板帶熱軋機(jī)上，板凸度的控制在熱粗軋階段就要采取必要的措施，如圖7。在熱粗軋的出口裝備熱粗軋板形儀，并在熱粗軋的最后三個道次(或更早)使熱粗軋板形儀投入運(yùn)行，進(jìn)行閉環(huán)自動控制，就會大大改善熱精軋人口的板形，從而

8、，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高板帶產(chǎn)品的平直度精度。圖7理