轧制模型分为工艺模型和控制模型。工艺模型主要用于轧线的二级设定计算,而控制模型主要用于轧线的一级控制。在实际生产中二者相互依存。以下章节将对轧线上的工艺模型以及轧制规程进行详细介绍。 由于工艺模型分在线模型和离线模型。在线模型要求实时性和快速性,和离线模型差别较大。以下章节将本着介绍轧制原理,以及如何生成一份轧制规程角度,并结合离线分析程序,介绍轧线上的工艺模型。
图中阴影部分为轧件在轧辊之间的变形区域。D为轧辊直径,H为轧件轧前的厚度,h 为轧件轧后的厚度,轧制前后的厚度之差为轧件的压下量。偷钱猫存钱罐
=
∆ ---- (2.1)
H
h-
h
该压下量又称为绝对压下量。绝对压下量和原始的轧件高度之比为相对压下量(或称为应变,或相对压下率),用如下公式表示:
H ∆=h
ε ---- (2.2)
如果忽略宽展,则延伸系数可由上式得出:
ελ-=11微生物检查
---- (2.3)止痒水
λ为延伸率。变形区的平均变形程度用如下公式表示: h ∆2
e hc
其中c 是轧辊的材质影响系数,T 是变形温度(℃),V 是轧制速度(m/s)。最大的轧制速度不超过5.5m/s 。这样对于精轧机组后面机架轧制时摩擦系数的确定还不能完全依照此公式进行计算,必须加以修正。
图2-1中的AB 两点弧长为接触弧长度,由于接触弧长度很小,一般工业上计算接触弧长度时,采用该实际接触弧长度在水平上的投影长度Lc 。Lc 的古典公式为:
h R L c ∆⨯= ----(2.10)
其中R 为轧辊的半径,Δh 为该道次的绝对压下量,见公式2.1所示。由于在计算轧件变形时,轧件是塑性变形,而轧辊要发生弹性变形,尤其是轧件较薄时,轧辊弹性变形的影响越大,此时应当考虑轧辊的弹性压扁,从而影响接触弧长度。关于这个问题在轧件的力能参数计算一节中详细讨论。
图2-1中的V 代表轧件的速度。轧件的速度和轧辊的速度之间满足一定的数学关系。由于轧件的三维变形区域存在前滑和后滑,所以,轧件的速度和轧辊的线速度并不相同。这种关系用如下公式表达:
)1(f V V r m +⨯= ----(2.11)
压铸机料筒的设计
(1h H L V U c r c ln ⨯=
----(2.15)
Vr 轧辊线速度(m/s),Lc 接触弧长度。 (2)轧件和轧辊之间存在相对滑动时,采用如下式子计算三维变形区域中的平均变形速度:
h H f L V U c r c ln )1(⨯+⨯= ----(2.16)
防火罩一般地讲,在进行轧制力能参数计算时,热轧带钢前几个道次由于轧件较厚,变形渗透
大规模生产
不到轧件内部,接近粘着条件,可采用2.15式进行计算,但是当轧件较薄时,或热轧润滑轧制时,采用2.16式进行计算。通过比较分析发现二者计算所得的平均变形速度差别不大。
2.1.2轧制过程中力能参数的计算
2.1.2.1轧制力的计算模型
在轧制过程中,轧件在轧辊间承受轧制压力而产生金属变形。由于金属变形时遵循体积不变原理,所以在厚度方向产生压缩,便在纵向产生延伸,在横向产生宽展。由于延伸和宽展受到摩擦力的作用,
使变形区中的金属产生三向应力状态。轧件的受力分析实际上就是分析轧件的在变形区域中的受力状况,然后建立平衡微分方程。当前针对轧制区域内轧制力计算提出的一般方程是:
c p p F k P ⨯⨯= ----(2.17)
σ
⨯=p c Q p ----(2.18)
Kp----轧制力适应系数
F----轧辊和轧件之间的接触弧面积(mm2)
pc----平均单位压力(kg/mm 2)
Qp----应力状态影响系数
σ----变形阻力(kg/mm 2),也称为流动极限。
从式2.17和2.18可见,pc 的大小,取决于两个因素:其一是金属材料的机械性能即变形阻力,其二是变形区的应力状态。当前或以前引用的轧制力计算公式无不是从这个基本的轧制力计算公式着手,进
行不同的演绎和推导得到具体的轧制力计算公式。
在具体求解轧制力时,当前普遍采用的是Sims 公式。Sims 公式在如何得到应力状态影响系数上做了大量的工作,并针对不同的钢种得到的大量的实验数据,进而得到不同钢种的材料库。但是Sims 公式却并未就轧制区域的各种可能情况进行严格的细分,这样也会带来一些误差。所以,本课题进行轧制力计算时,采用针对不同的变形区状况,提出不同的轧制力计算公式:
影响单位压力的大小及分布主要是变形区长度L 和轧件厚度h 的比值。因此,应当根据L/h 的大小分别加以对待:
当L/h ≤0.118时,由于变形区很短,塑性变形还没有穿透变形区,只在靠近轧辊的一定区域产生变形。例如热连轧中的立辊轧制便属于这种情况。所以,此时应当按照如下式进行计算: )
21(2π
+⨯=K p c ----(2.19) z K σ⨯=15.12 ----(2.20)
σz 为真实流动极限,即变形阻力(kg/mm 2
),它与变形温度、变形程度、变形速度以及钢种相关联。但是在计算立辊轧制的轧制力时,由于其接近自由宽展,所以,2K 用σz 代替。
当0.118≤ L/h ≤1时,塑性变形渗透变形区。粗轧前面一到两道次,由于轧件较厚,便属于这种情况。此时采用公式为:
)25.025.1ln 25.1(2-+=L h L h K p c ----(2.21)
当L/h>1时,几乎整个变形区都处在塑性变形状态。一般粗轧后面几道次和精轧便属于这种情况。此时单位轧制力的计算很大程度上与接触弧上的摩擦状况相关。许多学者在这中情况下做了自己的假设,得到形式多样的单位轧制力计算公式。其中Sims 公式也是这种情况之一。
当μ(kg/mm 2
),它的大小不仅与金属材料的化学成分相关,而且还取决于塑性变形的物理条件(变形温度、变形程度以及变形速度)等因素的影响。当前对化学成分的影响,往往是采取按照当前实际的钢种进行大量的实验积累得到的。而物理条件的影响也是基于大量的实验基础之上得到的回归方程式。 ()n dT c z e u bT a ⨯⨯+=+)(ex p σ ----(2.27)