边部减薄缺陷直接影响带钢的质量,如带有边部减薄的冷轧电工钢板用于电机或变压器会造成导磁性不均匀,影响电器设备的工作效能;用于深冲制品的冷轧板带有边部减薄会降低材料的冲压成形性能。因此,边部减薄的控制成为板形控制的重要内容,引起世界各国的重视。
边部减薄
对于一定宽度的冷轧带钢,其厚度在距两边一定位置处急剧减小的现象。
- 英文名称
- edge drop
- 所属学科
- 冶金工程
边部减薄是辊系变形和带钢金属三维变形共同造成的:
①由于轧制过程中工作辊发生弹性压扁,因而轧辊在轧件边部的压扁量明显小于在中部的压扁量,相应地轧件发生边部减薄(图1)。
②对于一般的冷轧生产,轧辊原始辊形采用凹辊形,对应的辊缝为凸辊缝,在轧制过程中边部金属有较大的延伸趋势,引起轧件边部厚度发生较大变化。
③对于普通四辊冷轧机,带钢边部支撑辊对工作辊产生一个有害的弯矩,这也是造成轧件边部减薄的原因。
④由于自由表面的影响,板带边部金属和内部金属的流动规律不同。边部金属受到的侧向阻力比内部要小得多,所以金属除纵向流动外,还发生明显的横向流动,这会进一步降低边部区域的轧制力以及轧辊压扁量,使金属发生边部减薄。
由带钢边部减薄产生的机理可知,边部减薄控制效果可以通过减小工作辊在带钢有效区域外的有害弯矩,减小带钢横向轧辊压扁量的不均匀分布来实现;也可以通过减小带钢边部金属的横向流动来实现。
早期采用双锥度支撑辊通过减小工作辊有害弯矩来减小带钢的边部减薄。后来随着各种板形控制轧机的应用,边部减薄的控制手段也呈多样化:HC、UC轧机通过中间辊横移来改变辊系的接触状态,消除工作辊有害弯矩的影响;另外,六辊轧机的工作辊可以采用较小的辊径,这样可以减小轧制力,减小轧辊压扁的不均匀分布,从而减小带钢的边部减薄量;日本住友金属鹿岛2号冷连轧生产线采用PC轧机,通过改变交叉角形成抛物线形状的轧辊等效凸度来改变金属边部流动特性,实现边部减薄控制;德国施罗曼-西马克公司采用细化边部带钢分段冷却控制和边部柔性轧辊的方法控制冷轧带钢的边部减薄。在边部减薄的控制方法中,由日本川崎制铁公司开发的锥形工作辊横移是使用最广泛的边部减薄控制技术(图2)。
用单锥度的工作辊,根据轧制带钢的钢种、宽度等不同规格进行工作辊横移,改变轧辊锥形段带钢的有效长度,从而达到减少带钢边部横向流动,控制边部减薄的目的。这种控制方法比较容易实现,生产成本较低,控制效果明显,四辊或六辊轧机都可以使用。为了进一步提高边部减薄的控制效果,可在冷连轧机组的出口处配置高分辨率的边降仪,构成边部减薄的反馈控制,根据成品带钢的边部减薄实测值来调整轧辊锥形段带钢有效长度值。考虑到带钢表面质量及轧辊所受轴向力的影响,轧辊横移通常在前后卷过渡阶段进行。
条目图册
扩展阅读
- 王国栋.板形控制和板形理论.北京:冶金工业出版社,1986.
- 王国栋,刘相华,王军生.冷连轧板形自动控制.轧钢,2003,20(4):38-42.