STS角度檢測器IR-13.1-100;Nr.150029選擇

STS角度檢測器IR-13.1-100;Nr.150029選擇

優(yōu)勢品牌：

電子電氣類：
Schneider(全系列控制器，模塊，開關，驅動，電機)
MURR（開關電源，總線接頭、總線模塊，繼電器，電纜）
HBM（扭矩傳感器，稱重傳感器）
Heidenhain（編碼器，光柵尺，測頭，數顯裝置，電纜）
Phoenix（模塊，繼電器，觸摸面板，電纜，接線端子）
Pilz（繼電器，控制器，模塊，開關，光柵，放大器）
Euchner（開關，安全系統(tǒng)） BECK（壓力開關，壓力變送器）
Baumer（傳感器，編碼器，開關） PMA（溫控器，溫控模塊）
SUCO（壓力開關，壓力變送器） Kuka（機器人及其備件）
JUMO（溫度變送器，熱電偶） Finder（繼電器，接口模塊）
GMC（萬用表、分析儀、測試儀表、變送器）
Contrinex（接近開關，傳感器，電纜）

機械傳動：
Schunk（卡爪，夾具，卡盤） Spieth（鎖緊螺母，緊脹套）
Sommer（爪手，氣缸，離合器） Zimmer（夾具）
GEMUE（閥，流量計，泵） Hongsberg（流量計，流量開關）
Mahle（過濾器，濾芯） vahle（滑線，碳刷，電纜）
 

航班周期：每周安排航班，保證貨物時效，

貨物包裝：長期以來積累了大量貨物運輸包裝經驗，所有貨物均在國內進行二次包裝，規(guī)避國內運輸風險。

售后服務：客服，返修集中操作，完善的售后系統(tǒng)確?？蛻魺o后顧之憂。

處理效率：ERP系統(tǒng)做單，可以提供訂單全程查詢。

通用型"GPP5000 系列指平行抓手
SOMMER抓手GPP5000系列在工業(yè)和生活中都很常見。要想了解德國Honsberg流量開關/流量計 的應用范圍以及應用注意事項，需要對流量開關的工作原理進行*的了解。 先，流量開關中有一個流體通道，鈣通道在殼體內部，在通道上裝有一個內部裝有磁鐵的活塞。工作的時候，流體會給予一定的壓力，當活塞被液流所引起的壓力差推動時，磁性活塞便會使設備內部的密封開關動作，活塞的直徑決定了啟動流量。 如果液流減少，壓力會隨著改變，此時不銹鋼彈簧會推動活塞復位。如果開關被開動后，可進行遠傳報警或指示，還可以將其集成在自動控制系統(tǒng)里。這些就是流量開關的簡單運行原理。

夾持力zui大超過一般標準30%
靜力和力矩比一般標準高 10%
可比業(yè)內其他標準抓手手指長 10%
可比業(yè)內其他標準抓手手指重量重 15%
密封導軌等級 IP64 / 防護等級 IP67（帶空氣增壓）
耐腐蝕
高達三千萬次循環(huán)免維護

zui大操作氣壓    8 [bar]
zui小操作氣壓    3 [bar]
操作溫度    -10 ... +90 [°C]
zui高操作溫度    +90 [°C]
zui低操作溫度    -10 [°C]
重量    0.08 [kg]
張開抓取力    150 [N]
閉合抓取力    140 [N]
抓取方向    Au?en- / Innengreifen
單邊行程    2.5 [mm]
zui大抓手手指長度    65 [mm]
張開時間    0.01 [s]
閉合時間    0.01 [s]
閉合時間/張開時間    0.01 / 0.01 [s]
根據IEC 60529標準安全保護    IP64
重復定位精度 +/-    0.01 [mm]
每指zui大重量    0.12 [kg]
每循環(huán)耗氣體積    2.1 [cm?]

德國Sommer-automatic產品應用：汽車制造、食品醫(yī)藥、光盤生產、鋼鐵行業(yè)、電子領域。德國SOMMER AUTOMATIC公司在自動化抓取、換裝等領域具有多年的設計、生產歷史；在汽車制造、包裝、物流、鑄造、設備生產等領域具有豐富的經驗?？蛻粲邪蟊?、寶馬、起亞、現代、菲亞特、奇瑞等諸多汽車生產制造商和配套供應商，以及其他包裝、物流等行業(yè)的客戶。德國Sommer-automatic主要產品包括機器抓手、機器人快換盤、旋轉抓手、旋轉托盤、真空吸盤等自動化相關產品，產品質量在業(yè)內屬*水平。SOMMER抓手GPP5000系列

應用行業(yè)
汽車制造、食品醫(yī)藥、光盤生產、鋼鐵行業(yè)、電子領域。在自動化抓取、換裝等領域具有多年的設計、生產歷史；
在汽車制造、包裝、物流、鑄造、設備生產等領域具有豐富的經驗。
客戶有包含大眾、寶馬、起亞、現代、菲亞特、奇瑞等諸多汽車生產制造商和配套供應商，以及其他包裝、物流等行業(yè)的客戶。
產品主要包括機器抓手、機器人快換盤、旋轉抓手、旋轉托盤、真空吸盤等自動化相關產品，產品質量在業(yè)內屬*水平。

主要產品包括：SOMMER-grippers（抓爪），SOMMER-air vane motor（空氣馬達），SOMMER-Linear cylinder（線性圓筒），SOMMER-robotics accessor（機器人輔助部件），SOMMER-shock absorbers（緩沖器），SOMMER-rotary cylinders（旋轉圓筒），SOMMER-vacuum component（真空組件），SOMMER-axismodules（軸模塊），SOMMER-swivelunits（轉體單位），SOMMER-separators（分離器），SOMMER-toolchanger（工具），SOMMER-accessories（輔助部件），SOMMER-pivotjaw（樞軸）等。

技術參數
回轉氣缸GP系列
凸輪開關安裝在夾爪定位傳感
中心夾持同步夾鉗
光滑球引導通過滾動摩擦
精度高，由于低活動指南
免維護了10000000次
高溫版本（150°C）可根據要求

隨著計算機技術的迅速發(fā)展,計算機控制系統(tǒng)已成為當今自動控制的主流,被越來越廣泛地應用在冶金生產過程控制中,發(fā)揮了極其重要的作用。但是,由于冶金企業(yè)生產現場環(huán)境的紛繁復雜和工作條件的惡劣,對微機測控系統(tǒng)造成了嚴重的干擾。要使測控系統(tǒng)能穩(wěn)定可靠地運行,必須從多方考慮、分析干擾產生的原因,有的放矢地加入各種抗干擾措施,提高系統(tǒng)的抗干擾能力。本文將從硬件和軟件兩方面分析抗干擾的有關問題。

2測控系統(tǒng)干擾的成因分析

在冶金企業(yè)生產過程控制的現場,往往有許多大功率電器設備,它們在啟動和運行中將產生各種干擾噪聲,此外,來自空間無線電波、雷電、高電壓、大電流的電力電線等都會對測控系統(tǒng)產生干擾。這些干擾源形成的干擾信號往往通過一定的耦合通道對測控系統(tǒng)產生影響。常見的干擾耦合方式有以下幾種:

(1)直接耦合這是直接的方式,也是系統(tǒng)中存在普遍的一種方式。例如:干擾信號通過電源線侵入系統(tǒng)。

(2)電容耦合又稱電場耦合或靜電耦合。是由于分布電容的存在而產生了附加的噪聲電壓。

(3)電磁感應耦合又稱磁場耦合。大功率設備、強電流導線周圍空間都會產生磁場,交變磁場會在信號回路內產生疊加噪聲電壓。

(4)公共阻抗耦合這是常見的耦合方式,這種形式常常發(fā)生在兩個電路電流有共同通路的情況。如:兩個電路的電源流經一個公共阻抗時,一個電路在該阻抗上的電壓降會影響到另一個電路。

(5)漏電耦合這種耦合是純電阻性的,在絕緣不好時就會發(fā)生。干擾一旦產生后,若不能及時、有效地消除,微機測控系統(tǒng)將不能正常工作。因此,在冶金工業(yè)測控系統(tǒng)設計中,抗干擾能力的強弱是系統(tǒng)能否正?？煽窟\行的關鍵。

3系統(tǒng)的硬件抗干擾措施

3.1濾波技術

在信號傳輸中,由于各種因素的影響,在信號上往往會疊加很多干擾噪聲而妨礙系統(tǒng)正常工作。利用電容、電感等儲能元件可以抑制因負載變化而產生的噪聲。圖1為電感電容濾波的示意圖,電感線圈可根據變壓器的初級電流,在適當的絕緣磁棒上繞50～100圈即可,電容可用0.01μF/400V。因此,在硬件抗干擾技術中,合理地加入濾波器及精心設計它的參數是非常重要的。

3.2隔離技術

隔離是將電氣信號轉變?yōu)殡?、磁、光及其它物理量作為中間量,使兩側的電流回路相對隔離又能實現信號的傳遞,從而達到隔離現場干擾的目的。常用的隔離方式有變壓器隔離、繼電器隔離和光電隔離三種。

3.2.1變壓器隔離脈沖變壓器的初級和次級繞組分別纏繞在鐵氧體磁芯的兩側,分布電容僅幾pf,可作為脈沖信號的隔離器件。初級和次級繞組分別連接信號的輸入和輸出。

3.2.2繼電器隔離利用繼電器的線圈與觸點之間沒有電氣聯(lián)系的特點,在信號通道里加接繼電器可實現強弱電之間的抗干擾隔離。圖2采用繼電器隔離,繼電器把引入的信號線隔斷,而傳輸的信號通過觸點傳遞給后面的回路。

3.2.3光電隔離它由光電耦合器來實現的。由于光電耦合器的輸入阻抗很低,輸入/輸出間的電容很小,絕緣電阻很大,且以光為媒介進行間接耦合,因此具有很高的電氣隔離和抗干擾能力。圖3采用光電耦合器隔離,中間環(huán)節(jié)借助于半導體二極管的光發(fā)射和光敏半導體三極管的光接收來進行工作,因而在電氣上輸入和輸出是*隔離的,信號單向傳輸,共模抑制比大,無觸點,響應速度快。

3.3屏蔽與接地技術

屏蔽與接地是提高系統(tǒng)抗干擾能力,抑制噪聲的重要手段。屏蔽是指用屏蔽體把通過空間與電場、磁場或電磁場的耦合通道隔離。良好的屏蔽是和接地緊密相連的。接地又分為安全接地,工作接地和屏蔽接地三類。

3.3.1安全接地設備金屬外殼等的接地。它可起到安全的作用并可抑制變化電場的干擾。

3.3.2工作接地信號回路的基準電位點。它為系統(tǒng)的各部分提供穩(wěn)定的基準電位。對這種接地的要求是盡量減少接地回路中的公共阻抗壓降,以減少系統(tǒng)中干擾信號的公共阻抗耦合。

3.3.3屏蔽接地是指電纜、變壓器等屏蔽層的接地。信號電纜屏蔽層接地:佳選擇是在信號源一側單點接地,這樣既可以抑制共模干擾,也可以抑制靜電感應引起的干擾。雙絞線接地:雙絞線中一根為信號線,另一根為屏蔽線,它應兩端接地,這樣可防止電磁干擾。變壓器屏蔽層接地:良好的屏蔽層接地可充分抑制靜電感應和電磁感應的干擾。在微機控制系統(tǒng)中,通常是把數字和模擬電路的工作地浮空,而設備外殼采用屏蔽接地,這樣既安全,又提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。

3.4去耦電路

數字電路信號電平轉換過程中會產生很大的沖擊電流,并在傳輸線和供電電源內阻上產生較大的壓降,形成嚴重干擾。為了抑制這種干擾,在電路中要配置去耦電容,即在門電路的電源端與地線端加接電容,它一方面提供吸收該集成電路開關門瞬間的充放電能量,另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。

4系統(tǒng)的軟件抗干擾措施

對微機測控系統(tǒng)的干擾,往往具有隨機性且頻譜范圍很寬,因此,在采用硬件抗干擾措施的同時,還需加入軟件抗干擾措施,以確保系統(tǒng)的正常運行。下面介紹幾種常用的軟件抗干擾技術。

4.1指令冗余技術

當CPU受到干擾后,往往將一些操作數當作指令碼來執(zhí)行,引起程序混亂。因此,在關鍵的地方人為插入一些單字節(jié)指令,或將有效單字節(jié)指令重寫稱為指令冗余。常用的方法有以下幾種。

4.1.1在雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令后插入兩個字節(jié)以上的空操作指令。這樣即使亂飛程序飛到操作數上,由于空操作指令的存在,避免了后面的指令被當作操作數執(zhí)行,程序自動納入正軌。

4.1.2在對系統(tǒng)流向起重要作用的指令之前插入兩條空操作指令,也可將亂飛程序納入正軌,確保這些重要指令的執(zhí)行。

4.2軟件陷阱技術

軟件陷阱是指用來將捕獲的亂飛程序引向復位入口地址或引向一個地址,在那里有一段專門對程序出錯進行處理的程序。當彈飛的程序進入非程序區(qū),冗余指令便無法起作用時,通過設置軟件陷阱攔截彈飛的程序,將其引向位置,再進行出錯處理。設置軟件陷阱的具體做法如下。

4.2.1在程序中未使用的EPROM空間,可用數據0000020000H(即指令NOP;NOP;LJMP0000H)填滿,當亂飛的程序落到此區(qū),即可自動轉入正軌。

4.2.2對未使用的中斷,由于干擾而開放,在對應的中斷服務程序中設置軟件陷阱,能及時捕獲錯誤的中斷。

4.2.3在運行程序區(qū),由于程序一般采用模塊化設計,因此可在模塊與模塊之間放置軟件陷阱。若正常運行,不執(zhí)行陷阱指令,一旦程序亂飛入這些陷阱區(qū),可立即讓它回到正常軌道運行。例如:在加熱爐溫度測控系統(tǒng)的采樣子程序中,設置如下的軟件陷阱后,保證了系統(tǒng)的正常運行。SAMP:MOVR0,#2CHMOVR2,#03HMOVDPTR,#03F8HSAM1:MOVX@DPTR,A;啟動A/D轉換器工作MOVR3,#20HDLY:DJNZR3,DLY;延時HERE:JBP3.3HERE;等待A/D完成MOVXA,@DPTR;采樣值送AMOV@R0,AINCR0DJNZR2,SAM1;若采樣未完,則繼續(xù)RET;斷裂點NOP;陷阱NOPLJMPERR

4.3“看門狗”技術

當微機測控系統(tǒng)受到強干擾產生失控,使程序陷入一個臨時構成的死循環(huán),冗余指令和軟件陷阱也無法解決時,可采用“看門狗”技術。“看門狗”技術就是不斷監(jiān)視循環(huán)運行時間,發(fā)現超時,則認為系統(tǒng)陷入死循環(huán),系統(tǒng)就自動復位并從0000H地址重新啟動。在冶金工業(yè)測控系統(tǒng)中,嚴重的干擾有時會破壞中斷方式控制字,關閉中斷。則系統(tǒng)無法定時“喂狗”,硬件看門狗電路失效。而軟件“看門狗”可有效地解決這類問題?？梢圆捎铆h(huán)形中斷監(jiān)視系統(tǒng)。用定時器T0監(jiān)視定時器T1,用定時器T1監(jiān)視主程序,主程序監(jiān)視定時器T0。采用這種環(huán)形結構的軟件“看門狗”具有良好的抗干擾性能,大大提高了系統(tǒng)可靠性。對于需經常使用T1定時器進行串口通訊的測控系統(tǒng),則定時器T1不能進行中斷,可改由串口中斷進行監(jiān)控。這種軟件“看門狗”監(jiān)視原理是:在主程序、T0中斷服務程序、T1中斷服務程序中各設一運行觀測變量,假設為MW、T0W、T1W,主程序每循環(huán)一次,MW加1,同樣T0、T1中斷服務程序執(zhí)行一次,T0W、T1W加1。在T0中斷服務程序中通過檢測T1W的變化情況判定T1運行是否正常,在T1中斷服務程序中檢測MW的變化情況判定主程序是否正常運行,在主程序中通過檢測T0W的變化情況判別T0是否正常工作。若檢測到某觀測變量變化不正常,比如應當加1而未加1,則轉到出錯處理程序作排除故障處理。

4.4數字濾波技術

用來抑制疊加在模擬輸入信號上噪聲。尤其適用于硬件濾波難于消除的偶然脈沖干擾、低頻干擾和周期性波動干擾的場合。

4.4.1對偶然脈沖干擾的濾波:可采用*濾波法或中值濾波法。*濾波法是根據經驗判斷確定兩次采樣允許的大偏差△Y,若前后兩次采樣值差值大于△Y,則本次采樣值視為由干擾引起的無效值,仍取上次值;若小于△Y,則本次值有效。中值濾波法是對被測參數連續(xù)采樣N次(N為奇數),然后把N次采樣值按大小排列,取中間值為本次采樣值。

4.4.2對低頻干擾的濾波:當產生低頻干擾時,如果選用RC模擬濾波器濾波會導致漏電流加大,使RC網絡精度降低,可使用軟件數字濾波程序來完成。其計算公式如下:Yn=αXn+(1-α)Yn-1式中:Xn為n次采樣時濾波器輸入值;Yn,Yn-1分別為n次,n-1次采樣時濾波器的輸出值;α=T/(T+Tf)為濾波系數,其中T為采樣周期,n次采樣時濾波器輸入值;Tf為濾波時間常數。α由實驗確定。

4.4.3對周期性干擾的濾波常用遞推平均濾波法來實現。它始終取新的N個輸入信號的平均值作為濾波器的輸出,能有效地抑制周期性干擾。在加熱爐溫度測控系統(tǒng)的設計中,采用*濾波算法有效地抑制了來自控制現場對溫度采樣值的干擾。相應程序如下:FILT:MOV30H,31H;當前有效值送30HACALLSAMP;本次采樣值存入AMOV31H,A;暫存于31HCLRCSUBBA,30H;求兩次采樣差值JNCFILT1;若差值為正,則進行超限判斷CPLA;若差值為負,則求值INCAFILT1:ADDA,#0FDH;超限?JNCFILT2;若不超限,則本次采樣有效MOV31H,30H;若超限,則上次采樣值送31HFILT2:RETSAMP:采樣子程序

5結束語

冶金工業(yè)微機測控系統(tǒng)中的干擾是一個十分復雜的問題,干擾的產生原因是多種多樣的,干擾的強弱、影響的程度也是千差萬別的。因此,在系統(tǒng)開發(fā)過程中的抗干擾設計應綜合考慮各方面的因素,合理有效地抑制干擾,對有些干擾情況還需做具體分析,采取行之有效的措施,才能使測控系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運行。

現代鋼鐵工業(yè)誕生于19世紀中葉,一個半世紀以來,鋼鐵工業(yè)得到了很大發(fā)展,尤其是20世紀80年代以來,鋼鐵工業(yè)進入了全盛的發(fā)展時期。各國鋼鐵工業(yè)界在生產中開發(fā)并應用了一系列新技術、新工藝、新設備、新材料,使之形成鋼鐵生產的佳工藝流程,實現了高效、低耗、高精度、連續(xù)化、智能化、清潔化生產。大量高技術含量、高附加值的“雙高”鋼鐵產品不斷地被研制出來,滿足了各國國民經濟發(fā)展的需要。由于鋼鐵材料具有生產規(guī)模龐大、價格低廉、性能可靠、易于加工、使用方便、便于回收等優(yōu)點,是人類生產和生活的基本材料,也是重要的戰(zhàn)略物資。從材料的生產、加工、價格、應用和社會作用等方面綜合評估,目前還沒有任何材料能夠全面取代鋼鐵材料,因此在可預見的未來鋼鐵仍是主要的金屬材料。

2冶金工業(yè)的發(fā)展現狀

2.1鋼鐵生產工藝流程逐步優(yōu)化

20世紀90年代以來,世界鋼鐵工業(yè)在激烈的市場競爭中,由20世紀80年代以前的以擴大規(guī)模、增加產量為主轉向降低消耗、降低成本、提高質量、增加品種和保護環(huán)境。鋼鐵工業(yè)技術進步的主流是縮短生產流程,減少工序,提高質量,降低消耗,提高效率。技術進步中有兩大主要趨向:一是尋找可以替代傳統(tǒng)工藝的新工藝流程的研究開發(fā);二是現有工藝和技術裝備的完善化。兩大技術進步趨向互相競爭、相互滲透,促使鋼鐵工業(yè)不斷提高鋼材質量、減少消耗、降低成本、減輕對環(huán)境的污染,進一步走向集約化。傳統(tǒng)的鋼鐵生產工藝流程是一種“冷態(tài)”下間歇式生產的工藝流程。日本在20世紀60年代建設的10多個大型鋼鐵廠都是采用這種工藝流程。20世紀80年代以后,世界鋼鐵業(yè)已逐步將上述傳統(tǒng)的鋼鐵生產工藝流程改造成為現代化“熱態(tài)”連續(xù)生產工藝流程。這種工藝流程具有高效、連續(xù)、緊湊、智能等特點。20世紀80年代末期,德國、法國、日本、意大利、美國等鋼鐵工業(yè)發(fā)達國家開發(fā)成功接近終鋼材產品形狀的連鑄、連軋技術,如帶鋼、型鋼的連鑄連軋等。由于該技術具有工藝流程緊湊、生產周期短、物料消耗少、生產效率高等一系列優(yōu)點,在近十多年來得到了快速發(fā)展。自從1989年世界一條薄板坯連鑄連軋生產線在美國紐柯公司克勞福茲維爾廠投產以來,經過10多年發(fā)展,到2002年底,世界上已有38個薄板坯連鑄連軋生產廠共56條生產線,總生產能力已超過5500萬噸[1]。我國現已有5個鋼鐵企業(yè)建成8條薄板坯連鑄連軋生產線,到目前為止又有5個鋼鐵企業(yè)正在建設厚板坯連鑄連軋生產線,不久的將來總生產能力將達2000萬噸,預計屆時將占*同類生產線能力的1/4以上。2001年我國連鑄比達到89.71%,已經超過了2000年的世界平均水平。2003年達到了96.96%[2],目前,重點大中型企業(yè)中,連鑄比達到99%以上的企業(yè)已達41家。帶鋼連鑄連軋技術是世界主要鋼鐵生產國家正在積極開發(fā)應用的一項重大鋼鐵生產前沿技術,它將是21世紀鋼鐵生產技術的一個主要發(fā)展方向。

2.2鋼鐵產量不斷增長

冶金行業(yè)的發(fā)展受到國內與宏觀經濟環(huán)境的共同影響。國內方面,國家采取的宏觀調控措施初見成效,鋼鐵行業(yè)投資規(guī)模過大,低水平重復建設得到遏制,有效打擊了“地條鋼”等劣質產品沖擊鋼材市場的行為,進一步凈化了市場,鋼鐵生產企業(yè)對市場更加理性化。消費結構的升級和城鎮(zhèn)化速度加快為鋼鐵行業(yè)發(fā)展提供了基本的保障;西部大開發(fā)和振興東北老工業(yè)基地的戰(zhàn)略也為鋼鐵行業(yè)提供了新的發(fā)展機會。方面,世界經濟仍保持總體向好的發(fā)展態(tài)勢,鋼鐵需求持續(xù)增長。國內外市場的持續(xù)高需求,為鋼鐵高增長提供了廣闊的市場空間。據鋼鐵協(xié)會的統(tǒng)計,2004年,*65個從事鋼鐵生產的國家和地區(qū),總計粗鋼產量達到10.35億噸,這也是有史以來,*鋼產量*突破10億噸大關。2003年我國鋼產量*突破2億噸,達2.223億噸,連續(xù)八年居世界一位,這也是人類歷*單個經濟體鋼鐵產量*突破2億噸。2004年我國鋼產量達到了2.728億噸,人均產鋼量為210kg,超過世界平均水平50kg。2005年鋼產量增幅達到26.46%,是近五年來增幅高的一年。全年產鋼量達到3.494億噸,占世界鋼鐵產量的1/3,這一比例比1996年高出20%[3]。

3冶金工業(yè)對軋輥的需求

鋼鐵工業(yè)的持續(xù)發(fā)展,為軋輥制造業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。一方面,隨著鋼產量的不斷增加,軋輥需求量大幅增長。僅就國內而言,據統(tǒng)計,每年消耗的軋輥材料有50萬噸以上,價值數十億元[5]。另一方面,隨著軋鋼技術和裝備水平的不斷提高,對軋輥的質量也提出了更高的要求。而國內軋輥生產廠家的制造水平還較落后。僅以寶鋼為例,2000年,寶鋼用于軋輥的采購資金超過2億元,其中國內的只占30%,國外的占70%。因此,不斷研究新型軋輥材質及制造工藝,為軋機配備高性能的軋輥已成為國內軋輥生產行業(yè)面臨的重要課題。

4軋輥材料的研究現狀

為提高熱軋輥的表面耐磨性,熱軋輥材料不斷地得到改進,其基本的發(fā)展過程是從冷硬鑄鐵到高鉻鑄鐵到半高速鋼和高速鋼。高速鋼材料用于軋輥制造,使軋輥性能顯著提高,軋材質量明顯改善。

4.1高速鋼軋輥的特點

高速鋼軋輥是用具有高硬度,尤其是具有很好的紅硬性、耐磨性和淬透性的高速鋼作為軋輥的工作層,用韌性滿足要求的高強度灰鐵、球鐵、鑄鋼及鍛鋼作為軋輥的芯部材料,把工作層和芯部以冶金結合的方式結合起來的高性能軋輥。

4.1.1高速鋼軋輥的化學成分特點

(1)含有較多的C和V。C和V可以形成高硬度的MC型碳化物,提高軋輥耐磨性;

(2)有較高的Cr含量。Cr含量高,可在軋輥組織中形成一定數量的M7C3型碳化物,有利于降低軋制力并改善軋輥輥面的抗粗糙性;

(3)含有一定量的Co(≤10%)。Co可提高高速鋼軋輥的紅硬性,從而提高軋輥耐磨性;

(4)離心鑄造高速鋼軋輥中含有≤5%的Nb。Nb可降低軋輥組織中因合金元素密度差大而引起的偏析。

4.1.2高速鋼軋輥的組織特點

高速鋼軋輥的性能取決于其微觀組織結構特征:(1)碳化物的種類、形狀、體積分數及分布;(2)馬氏體基體的性能特點;(3)晶粒尺寸大小。軋輥用高速鋼材料的微觀組織結構與合金成分及工藝條件有關。因材料成分和工藝條件的不同,出現了各種不同的研究結果。同以往的高鉻鑄鐵軋輥相比,高速鋼軋輥中的碳化物類型較多,除含有MC型碳化物外,還含有M2C、M6C和M7C3型碳化物[6]。表1為幾種碳化物的形態(tài)、硬度及使用性能的比較。

4.2高速鋼軋輥的生產工藝及其特點

圍繞著軋輥外層與芯部的結合問題,高速鋼軋輥的制造技術不斷發(fā)展。目前國外主要采用離心鑄造法(CF)、連續(xù)澆鑄復合法(CPC)和電渣熔鑄法(ESR)制造,而熱等靜壓法(HIP)和噴射成形法(Osprey)仍在完善和發(fā)展中。CPC法制造軋輥裝備復雜,我國仍無法生產;ESR法制造軋輥能耗高,僅適合于制造冷軋輥;用離心鑄造法生產軋輥裝備簡單,工藝穩(wěn)定,效率高,是制造高速鋼軋輥的重要方法。離心鑄造法生產高速鋼軋輥盡管存在著合金元素容易產生偏析的問題,但由于其突出的優(yōu)點,使它在相當長一段時間內仍處于高速鋼軋輥生產的主導地位。上述幾種高速鋼軋輥生產工藝的技術經濟指標各不相同,其比較情況見表2。

4.3變質處理高速鋼軋輥的研究現狀

在普通離心鑄造條件下,高速鋼軋輥中合金元素偏析嚴重,外層V含量低,而W、Mo含量高,內層正好相反。為減少離心鑄造法生產高速鋼軋輥時合金元素的偏析,研究人員分析了產生偏析的原因。認為主要是VC與金屬液的密度相差較大,致使一次結晶VC碳化物的偏析,采取添加Nb元素提高MC型碳化物密度,限制添加偏析元素W、Mo,使MC型碳化物的密度與鋼水密度接近,減少VC型碳化物的量,可有效地控制離心鑄造高速鋼軋輥時碳化物的偏析,提高軋輥的耐磨性。但含Nb高速鋼軋輥的成本高,組織中缺少高硬度的W碳化物,耐磨性不如含W高速鋼軋輥好。另外,采用變質處理可以顯著改善軋輥中碳化物的形態(tài)和分布,提高軋輥的性能。劉海峰等人[10]利用富鈰混合稀土+鈦鐵對高碳高速鋼進行了復合變質處理和耐磨性實驗研究。復合變質處理后,在試樣組織中存在著大量尺寸細小且呈彌散分布的顆粒狀MC型碳化物,同時分布在晶界上的M6C型碳化物明顯減少。與高鉻鑄鐵進行的耐磨性對比實驗表明,其耐磨性是高鉻鑄鐵的7.64倍。宋延沛等人[11]的研究結果表明,變質處理可以細化晶粒、改善碳化物的形態(tài)和分布。變質處理后,單位面積內的晶粒數由1200增加到1600;碳化物形態(tài)也由變質前的以針片狀和連續(xù)網狀分布于晶界變?yōu)椴贿B續(xù)網狀和顆粒狀。同時,變質處理后,在硬度基本不變的情況下,沖擊韌性提高了73.6%。近來研究發(fā)現,堿金屬K/Na[12~14]在改善Fe-C合金微結構和性能方面效果明顯。但由于K/Na易氧化、沸點低、密度小,很難直接加入到鑄造合金中。山東大學的YichuanPan等人[15]利用SG變質劑(成分為Fe-15K/Na-10Si-2C),對成分為(質量分數,%)2.0Fe,5.0C,9.0V,2.5Cr,2.0Mo,1.0W,0.9Si,Mn的高速鋼軋輥材料進行了變質處理。結果表明,不加變質劑的組織中存在著粗大的M7C3、M2C及纖細的MC碳化物,并呈連續(xù)網狀沿晶界分布。當SG變質劑的加入量增加到0.15%(質量分數)時,碳化物的形態(tài)、尺寸和分布發(fā)生了很大的變化。碳化物均被凈化,均勻分布在組織中,網狀結構消失。

4.4高速鋼軋輥的應用

自20世紀80年代以來,國外在熱帶鋼連軋機上開始試用高速鋼軋輥并取得良好效果。目前高速鋼軋輥的比例不斷提高,在某些機架上,甚全部采用了高速鋼軋輥。使用高速鋼軋輥后,輥耗明顯下降,換輥次數顯著減少,軋輥研磨量減少,軋機能力提高,燃料和動力消耗降低,有助于降低軋制成本和提高帶鋼質量。加拿大Dofasco公司自1993年試用鑄造高速鋼軋輥以來,比例不斷提高,目前F2、F3和F4機架上已全部采用鑄造高速鋼軋輥,F4機架的平均過鋼量從1992年6月的360t/h提高到1994年11月的490t/h,帶鋼表面質量也提高20%。近年來我國也開展了鑄造高速鋼軋輥的研究,北京冶金設備研究院采用普通離心鑄造方法生產了高速鋼輥環(huán),其成分(質量分數,%)為:2.0~2.4C,8~15W,2~3Mo,4~7V,3~5Co;金相組織為:馬氏體+共晶碳化物+二次碳化物+殘余奧氏體;力學性能為:硬度60~65HRC,沖擊韌性(5~10)J/cm,抗拉強度(400~600)MPa。國產高速鋼輥環(huán)于1998年2~3月在酒鋼二軋鋼廠線材軋機預精軋機架使用,使用效果見表3。河北唐山聯(lián)強冶金軋輥有限公司也生產鑄造高速鋼復合軋輥,在兩輥熱軋窄帶鋼成品機架上使用,軋制厚2.1mm、寬120mm~183mm普碳鋼時,與高鎳鉻鉬鑄鐵軋輥相比,每次軋制量分別為470t和160t,每次修磨量分別為0.5mm和2.0mm,使用次數分別為50次和13次,每對軋輥軋制量分別為23500t和2080t,輥耗分別為0.11kg/噸鋼和1.3kg/噸鋼。

4.5高速鋼軋輥研究的主要方向

高速鋼軋輥因具有良好的力學性能,目前已廣泛應用于熱軋和冷軋生產中,并取得了較好的經濟效益。但與*水平相比,我國在高速鋼軋輥的研究和應用方面,還存在著較大的差距。為此,我們應加強以下幾方面的研究。

(1)加強高速鋼軋輥熱處理工藝的研究

為提高高速鋼軋輥的使用性能,要將高速鋼復合軋輥表面工作層加熱到較高的溫度(1150℃以上)進行熱處理。如此高的溫度對芯部材料的組織和性能不利,甚會使芯部熔化。這就需要采用適當的熱處理工藝,以兼顧工作層和芯部的性能。國外開發(fā)出了差溫熱處理工藝,但未對工藝作詳細報道,我國應結合具體的成分和工藝條件,加強熱處理工藝的系統(tǒng)研究,不斷提高軋輥性能。
(2)加強高速鋼軋輥使用特性的研究

盡管高速鋼軋輥具有良好的耐磨性和耐熱疲勞性能,但如果使用不當,也會出現裂紋、剝落等缺陷。因此,應根據實際軋制條件確定合適的水壓力和水流量,并實現計算機的自動控制,以對軋輥進行良好的冷卻。防止軋輥表面氧化膜過度增厚,使氧化膜在高溫氧化氣氛下,具有良好的抗剝落性,防止造成表皮氧化膜脫落和軋輥表層剝落。同時,選用合適的軋制潤滑油和加入量,降低軋輥的摩擦系數和軋輥表面溫度,減少熱裂紋和軋輥表面的剪應力,改善軋輥表面狀況及輥面凸度控制,提高板形質量。

(3)加強高速鋼軋輥組織轉變規(guī)律的研究

由于高速鋼軋輥的生產成本高,不適于進行反復的工業(yè)性試驗。應利用計算機建立相關的模擬模型,進行軋輥用高速鋼材料的組織轉變規(guī)律研究,縮短軋輥的研制周期,為實際生產提供合理的工藝參數,以便于穩(wěn)定化的工業(yè)生產。

(4)加強變質處理計算機控制技術的研究

影響變質處理效果的因素很多,除了與變質劑的種類、加入量、加入方法有關外,還與變質處理時鋼液的溫度、變質劑加入后鋼液的靜置時間及變質劑加入前的鋼液成分尤其是鋼液中的S、O含量密切相關。以往變質劑的加入多數是憑經驗、以手工操作的方式加入,致使高速鋼的變質效果穩(wěn)定性差,為穩(wěn)定和提高變質高速鋼的性能,應采用計算機技術對變質處理工藝進行自動控制。

5結語

隨著軋機向自動化、連續(xù)化、重型化方向發(fā)展,對軋輥的幾何尺寸、表面精度和力學性能提出了更高的要求。軋輥生產廠、研究機構和鋼鐵生產企業(yè)必須加強冶金軋輥材料的基礎性研究、軋輥生產技術的研究、軋輥工藝裝備的研究和軋輥使用技術的研究,不斷提高我國軋輥制造業(yè)和鋼鐵產品的競爭力。