D-LE103UL-MP STS角度检测器IR-13.1-100;Nr.150029选择

STS角度检测器IR-13.1-100;Nr.150029选择

STS角度检测器IR-13.1-100;Nr.150029选择

优势品牌：

电子电气类：
Schneider(全系列控制器，模块，开关，驱动，电机)
MURR（开关电源，总线接头、总线模块，继电器，电缆）
HBM（扭矩传感器，称重传感器）
Heidenhain（编码器，光栅尺，测头，数显装置，电缆）
Phoenix（模块，继电器，触摸面板，电缆，接线端子）
Pilz（继电器，控制器，模块，开关，光栅，放大器）
Euchner（开关，安全系统） BECK（压力开关，压力变送器）
Baumer（传感器，编码器，开关） PMA（温控器，温控模块）
SUCO（压力开关，压力变送器） Kuka（机器人及其备件）
JUMO（温度变送器，热电偶） Finder（继电器，接口模块）
GMC（万用表、分析仪、测试仪表、变送器）
Contrinex（接近开关，传感器，电缆）

机械传动：
Schunk（卡爪，夹具，卡盘） Spieth（锁紧螺母，紧胀套）
Sommer（爪手，气缸，离合器） Zimmer（夹具）
GEMUE（阀，流量计，泵） Hongsberg（流量计，流量开关）
Mahle（过滤器，滤芯） vahle（滑线，碳刷，电缆）
 

航班周期：每周安排航班，保证货物时效，

货物包装：长期以来积累了大量货物运输包装经验，所有货物均在国内进行二次包装，规避国内运输风险。

售后服务：客服，返修集中操作，完善的售后系统确保客户无后顾之忧。

处理效率：ERP系统做单，可以提供订单全程查询。

通用型"GPP5000 系列指平行抓手
SOMMER抓手GPP5000系列在工业和生活中都很常见。要想了解德国Honsberg流量开关/流量计 的应用范围以及应用注意事项，需要对流量开关的工作原理进行*的了解。 先，流量开关中有一个流体通道，钙通道在壳体内部，在通道上装有一个内部装有磁铁的活塞。工作的时候，流体会给予一定的压力，当活塞被液流所引起的压力差推动时，磁性活塞便会使设备内部的密封开关动作，活塞的直径决定了启动流量。 如果液流减少，压力会随着改变，此时不锈钢弹簧会推动活塞复位。如果开关被开动后，可进行远传报警或指示，还可以将其集成在自动控制系统里。这些就是流量开关的简单运行原理。

夹持力zui大超过一般标准30%
静力和力矩比一般标准高 10%
可比业内其他标准抓手手指长 10%
可比业内其他标准抓手手指重量重 15%
密封导轨等级 IP64 / 防护等级 IP67（带空气增压）
耐腐蚀
高达三千万次循环免维护

zui大操作气压    8 [bar]
zui小操作气压    3 [bar]
操作温度    -10 ... +90 [°C]
zui高操作温度    +90 [°C]
zui低操作温度    -10 [°C]
重量    0.08 [kg]
张开抓取力    150 [N]
闭合抓取力    140 [N]
抓取方向    Au?en- / Innengreifen
单边行程    2.5 [mm]
zui大抓手手指长度    65 [mm]
张开时间    0.01 [s]
闭合时间    0.01 [s]
闭合时间/张开时间    0.01 / 0.01 [s]
根据IEC 60529标准安全保护    IP64
重复定位精度 +/-    0.01 [mm]
每指zui大重量    0.12 [kg]
每循环耗气体积    2.1 [cm?]

德国Sommer-automatic产品应用：汽车制造、食品医药、光盘生产、钢铁行业、电子领域。德国SOMMER AUTOMATIC公司在自动化抓取、换装等领域具有多年的设计、生产历史；在汽车制造、包装、物流、铸造、设备生产等领域具有丰富的经验。客户有包含大众、宝马、起亚、现代、菲亚特、奇瑞等诸多汽车生产制造商和配套供应商，以及其他包装、物流等行业的客户。德国Sommer-automatic主要产品包括机器抓手、机器人快换盘、旋转抓手、旋转托盘、真空吸盘等自动化相关产品，产品质量在业内属*水平。SOMMER抓手GPP5000系列

应用行业
汽车制造、食品医药、光盘生产、钢铁行业、电子领域。在自动化抓取、换装等领域具有多年的设计、生产历史；
在汽车制造、包装、物流、铸造、设备生产等领域具有丰富的经验。
客户有包含大众、宝马、起亚、现代、菲亚特、奇瑞等诸多汽车生产制造商和配套供应商，以及其他包装、物流等行业的客户。
产品主要包括机器抓手、机器人快换盘、旋转抓手、旋转托盘、真空吸盘等自动化相关产品，产品质量在业内属*水平。

主要产品包括：SOMMER-grippers（抓爪），SOMMER-air vane motor（空气马达），SOMMER-Linear cylinder（线性圆筒），SOMMER-robotics accessor（机器人辅助部件），SOMMER-shock absorbers（缓冲器），SOMMER-rotary cylinders（旋转圆筒），SOMMER-vacuum component（真空组件），SOMMER-axismodules（轴模块），SOMMER-swivelunits（转体单位），SOMMER-separators（分离器），SOMMER-toolchanger（工具），SOMMER-accessories（辅助部件），SOMMER-pivotjaw（枢轴）等。

技术参数
回转气缸GP系列
凸轮开关安装在夹爪定位传感
中心夹持同步夹钳
光滑球引导通过滚动摩擦
精度高，由于低活动指南
免维护了10000000次
高温版本（150°C）可根据要求

随着计算机技术的迅速发展,计算机控制系统已成为当今自动控制的主流,被越来越广泛地应用在冶金生产过程控制中,发挥了极其重要的作用。但是,由于冶金企业生产现场环境的纷繁复杂和工作条件的恶劣,对微机测控系统造成了严重的干扰。要使测控系统能稳定可靠地运行,必须从多方考虑、分析干扰产生的原因,有的放矢地加入各种抗干扰措施,提高系统的抗干扰能力。本文将从硬件和软件两方面分析抗干扰的有关问题。

2测控系统干扰的成因分析

在冶金企业生产过程控制的现场,往往有许多大功率电器设备,它们在启动和运行中将产生各种干扰噪声,此外,来自空间无线电波、雷电、高电压、大电流的电力电线等都会对测控系统产生干扰。这些干扰源形成的干扰信号往往通过一定的耦合通道对测控系统产生影响。常见的干扰耦合方式有以下几种:

(1)直接耦合这是直接的方式,也是系统中存在普遍的一种方式。例如:干扰信号通过电源线侵入系统。

(2)电容耦合又称电场耦合或静电耦合。是由于分布电容的存在而产生了附加的噪声电压。

(3)电磁感应耦合又称磁场耦合。大功率设备、强电流导线周围空间都会产生磁场,交变磁场会在信号回路内产生叠加噪声电压。

(4)公共阻抗耦合这是常见的耦合方式,这种形式常常发生在两个电路电流有共同通路的情况。如:两个电路的电源流经一个公共阻抗时,一个电路在该阻抗上的电压降会影响到另一个电路。

(5)漏电耦合这种耦合是纯电阻性的,在绝缘不好时就会发生。干扰一旦产生后,若不能及时、有效地消除,微机测控系统将不能正常工作。因此,在冶金工业测控系统设计中,抗干扰能力的强弱是系统能否正常可靠运行的关键。

3系统的硬件抗干扰措施

3.1滤波技术

在信号传输中,由于各种因素的影响,在信号上往往会叠加很多干扰噪声而妨碍系统正常工作。利用电容、电感等储能元件可以抑制因负载变化而产生的噪声。图1为电感电容滤波的示意图,电感线圈可根据变压器的初级电流,在适当的绝缘磁棒上绕50～100圈即可,电容可用0.01μF/400V。因此,在硬件抗干扰技术中,合理地加入滤波器及精心设计它的参数是非常重要的。

3.2隔离技术

隔离是将电气信号转变为电、磁、光及其它物理量作为中间量,使两侧的电流回路相对隔离又能实现信号的传递,从而达到隔离现场干扰的目的。常用的隔离方式有变压器隔离、继电器隔离和光电隔离三种。

3.2.1变压器隔离脉冲变压器的初级和次级绕组分别缠绕在铁氧体磁芯的两侧,分布电容仅几pf,可作为脉冲信号的隔离器件。初级和次级绕组分别连接信号的输入和输出。

3.2.2继电器隔离利用继电器的线圈与触点之间没有电气联系的特点,在信号通道里加接继电器可实现强弱电之间的抗干扰隔离。图2采用继电器隔离,继电器把引入的信号线隔断,而传输的信号通过触点传递给后面的回路。

3.2.3光电隔离它由光电耦合器来实现的。由于光电耦合器的输入阻抗很低,输入/输出间的电容很小,绝缘电阻很大,且以光为媒介进行间接耦合,因此具有很高的电气隔离和抗干扰能力。图3采用光电耦合器隔离,中间环节借助于半导体二极管的光发射和光敏半导体三极管的光接收来进行工作,因而在电气上输入和输出是*隔离的,信号单向传输,共模抑制比大,无触点,响应速度快。

3.3屏蔽与接地技术

屏蔽与接地是提高系统抗干扰能力,抑制噪声的重要手段。屏蔽是指用屏蔽体把通过空间与电场、磁场或电磁场的耦合通道隔离。良好的屏蔽是和接地紧密相连的。接地又分为安全接地,工作接地和屏蔽接地三类。

3.3.1安全接地设备金属外壳等的接地。它可起到安全的作用并可抑制变化电场的干扰。

3.3.2工作接地信号回路的基准电位点。它为系统的各部分提供稳定的基准电位。对这种接地的要求是尽量减少接地回路中的公共阻抗压降,以减少系统中干扰信号的公共阻抗耦合。

3.3.3屏蔽接地是指电缆、变压器等屏蔽层的接地。信号电缆屏蔽层接地:佳选择是在信号源一侧单点接地,这样既可以抑制共模干扰,也可以抑制静电感应引起的干扰。双绞线接地:双绞线中一根为信号线,另一根为屏蔽线,它应两端接地,这样可防止电磁干扰。变压器屏蔽层接地:良好的屏蔽层接地可充分抑制静电感应和电磁感应的干扰。在微机控制系统中,通常是把数字和模拟电路的工作地浮空,而设备外壳采用屏蔽接地,这样既安全,又提高了系统的抗干扰性能。

3.4去耦电路

数字电路信号电平转换过程中会产生很大的冲击电流,并在传输线和供电电源内阻上产生较大的压降,形成严重干扰。为了抑制这种干扰,在电路中要配置去耦电容,即在门电路的电源端与地线端加接电容,它一方面提供吸收该集成电路开关门瞬间的充放电能量,另一方面旁路掉该器件的高频噪声。

4系统的软件抗干扰措施

对微机测控系统的干扰,往往具有随机性且频谱范围很宽,因此,在采用硬件抗干扰措施的同时,还需加入软件抗干扰措施,以确保系统的正常运行。下面介绍几种常用的软件抗干扰技术。

4.1指令冗余技术

当CPU受到干扰后,往往将一些操作数当作指令码来执行,引起程序混乱。因此,在关键的地方人为插入一些单字节指令,或将有效单字节指令重写称为指令冗余。常用的方法有以下几种。

4.1.1在双字节指令和三字节指令后插入两个字节以上的空操作指令。这样即使乱飞程序飞到操作数上,由于空操作指令的存在,避免了后面的指令被当作操作数执行,程序自动纳入正轨。

4.1.2在对系统流向起重要作用的指令之前插入两条空操作指令,也可将乱飞程序纳入正轨,确保这些重要指令的执行。

4.2软件陷阱技术

软件陷阱是指用来将捕获的乱飞程序引向复位入口地址或引向一个地址,在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。当弹飞的程序进入非程序区,冗余指令便无法起作用时,通过设置软件陷阱拦截弹飞的程序,将其引向位置,再进行出错处理。设置软件陷阱的具体做法如下。

4.2.1在程序中未使用的EPROM空间,可用数据0000020000H(即指令NOP;NOP;LJMP0000H)填满,当乱飞的程序落到此区,即可自动转入正轨。

4.2.2对未使用的中断,由于干扰而开放,在对应的中断服务程序中设置软件陷阱,能及时捕获错误的中断。

4.2.3在运行程序区,由于程序一般采用模块化设计,因此可在模块与模块之间放置软件陷阱。若正常运行,不执行陷阱指令,一旦程序乱飞入这些陷阱区,可立即让它回到正常轨道运行。例如:在加热炉温度测控系统的采样子程序中,设置如下的软件陷阱后,保证了系统的正常运行。SAMP:MOVR0,#2CHMOVR2,#03HMOVDPTR,#03F8HSAM1:MOVX@DPTR,A;启动A/D转换器工作MOVR3,#20HDLY:DJNZR3,DLY;延时HERE:JBP3.3HERE;等待A/D完成MOVXA,@DPTR;采样值送AMOV@R0,AINCR0DJNZR2,SAM1;若采样未完,则继续RET;断裂点NOP;陷阱NOPLJMPERR

4.3“看门狗”技术

当微机测控系统受到强干扰产生失控,使程序陷入一个临时构成的死循环,冗余指令和软件陷阱也无法解决时,可采用“看门狗”技术。“看门狗”技术就是不断监视循环运行时间,发现超时,则认为系统陷入死循环,系统就自动复位并从0000H地址重新启动。在冶金工业测控系统中,严重的干扰有时会破坏中断方式控制字,关闭中断。则系统无法定时“喂狗”,硬件看门狗电路失效。而软件“看门狗”可有效地解决这类问题。可以采用环形中断监视系统。用定时器T0监视定时器T1,用定时器T1监视主程序,主程序监视定时器T0。采用这种环形结构的软件“看门狗”具有良好的抗干扰性能,大大提高了系统可靠性。对于需经常使用T1定时器进行串口通讯的测控系统,则定时器T1不能进行中断,可改由串口中断进行监控。这种软件“看门狗”监视原理是:在主程序、T0中断服务程序、T1中断服务程序中各设一运行观测变量,假设为MW、T0W、T1W,主程序每循环一次,MW加1,同样T0、T1中断服务程序执行一次,T0W、T1W加1。在T0中断服务程序中通过检测T1W的变化情况判定T1运行是否正常,在T1中断服务程序中检测MW的变化情况判定主程序是否正常运行,在主程序中通过检测T0W的变化情况判别T0是否正常工作。若检测到某观测变量变化不正常,比如应当加1而未加1,则转到出错处理程序作排除故障处理。

4.4数字滤波技术

用来抑制叠加在模拟输入信号上噪声。尤其适用于硬件滤波难于消除的偶然脉冲干扰、低频干扰和周期性波动干扰的场合。

4.4.1对偶然脉冲干扰的滤波:可采用*滤波法或中值滤波法。*滤波法是根据经验判断确定两次采样允许的大偏差△Y,若前后两次采样值差值大于△Y,则本次采样值视为由干扰引起的无效值,仍取上次值;若小于△Y,则本次值有效。中值滤波法是对被测参数连续采样N次(N为奇数),然后把N次采样值按大小排列,取中间值为本次采样值。

4.4.2对低频干扰的滤波:当产生低频干扰时,如果选用RC模拟滤波器滤波会导致漏电流加大,使RC网络精度降低,可使用软件数字滤波程序来完成。其计算公式如下:Yn=αXn+(1-α)Yn-1式中:Xn为n次采样时滤波器输入值;Yn,Yn-1分别为n次,n-1次采样时滤波器的输出值;α=T/(T+Tf)为滤波系数,其中T为采样周期,n次采样时滤波器输入值;Tf为滤波时间常数。α由实验确定。

4.4.3对周期性干扰的滤波常用递推平均滤波法来实现。它始终取新的N个输入信号的平均值作为滤波器的输出,能有效地抑制周期性干扰。在加热炉温度测控系统的设计中,采用*滤波算法有效地抑制了来自控制现场对温度采样值的干扰。相应程序如下:FILT:MOV30H,31H;当前有效值送30HACALLSAMP;本次采样值存入AMOV31H,A;暂存于31HCLRCSUBBA,30H;求两次采样差值JNCFILT1;若差值为正,则进行超限判断CPLA;若差值为负,则求值INCAFILT1:ADDA,#0FDH;超限?JNCFILT2;若不超限,则本次采样有效MOV31H,30H;若超限,则上次采样值送31HFILT2:RETSAMP:采样子程序

5结束语

冶金工业微机测控系统中的干扰是一个十分复杂的问题,干扰的产生原因是多种多样的,干扰的强弱、影响的程度也是千差万别的。因此,在系统开发过程中的抗干扰设计应综合考虑各方面的因素,合理有效地抑制干扰,对有些干扰情况还需做具体分析,采取行之有效的措施,才能使测控系统稳定可靠地运行。

现代钢铁工业诞生于19世纪中叶,一个半世纪以来,钢铁工业得到了很大发展,尤其是20世纪80年代以来,钢铁工业进入了全盛的发展时期。各国钢铁工业界在生产中开发并应用了一系列新技术、新工艺、新设备、新材料,使之形成钢铁生产的佳工艺流程,实现了高效、低耗、高精度、连续化、智能化、清洁化生产。大量高技术含量、高附加值的“双高”钢铁产品不断地被研制出来,满足了各国国民经济发展的需要。由于钢铁材料具有生产规模庞大、价格低廉、性能可靠、易于加工、使用方便、便于回收等优点,是人类生产和生活的基本材料,也是重要的战略物资。从材料的生产、加工、价格、应用和社会作用等方面综合评估,目前还没有任何材料能够全面取代钢铁材料,因此在可预见的未来钢铁仍是主要的金属材料。

2冶金工业的发展现状

2.1钢铁生产工艺流程逐步优化

20世纪90年代以来,世界钢铁工业在激烈的市场竞争中,由20世纪80年代以前的以扩大规模、增加产量为主转向降低消耗、降低成本、提高质量、增加品种和保护环境。钢铁工业技术进步的主流是缩短生产流程,减少工序,提高质量,降低消耗,提高效率。技术进步中有两大主要趋向:一是寻找可以替代传统工艺的新工艺流程的研究开发;二是现有工艺和技术装备的完善化。两大技术进步趋向互相竞争、相互渗透,促使钢铁工业不断提高钢材质量、减少消耗、降低成本、减轻对环境的污染,进一步走向集约化。传统的钢铁生产工艺流程是一种“冷态”下间歇式生产的工艺流程。日本在20世纪60年代建设的10多个大型钢铁厂都是采用这种工艺流程。20世纪80年代以后,世界钢铁业已逐步将上述传统的钢铁生产工艺流程改造成为现代化“热态”连续生产工艺流程。这种工艺流程具有高效、连续、紧凑、智能等特点。20世纪80年代末期,德国、法国、日本、意大利、美国等钢铁工业发达国家开发成功接近终钢材产品形状的连铸、连轧技术,如带钢、型钢的连铸连轧等。由于该技术具有工艺流程紧凑、生产周期短、物料消耗少、生产效率高等一系列优点,在近十多年来得到了快速发展。自从1989年世界一条薄板坯连铸连轧生产线在美国纽柯公司克劳福兹维尔厂投产以来,经过10多年发展,到2002年底,世界上已有38个薄板坯连铸连轧生产厂共56条生产线,总生产能力已超过5500万吨[1]。我国现已有5个钢铁企业建成8条薄板坯连铸连轧生产线,到目前为止又有5个钢铁企业正在建设厚板坯连铸连轧生产线,不久的将来总生产能力将达2000万吨,预计届时将占*同类生产线能力的1/4以上。2001年我国连铸比达到89.71%,已经超过了2000年的世界平均水平。2003年达到了96.96%[2],目前,重点大中型企业中,连铸比达到99%以上的企业已达41家。带钢连铸连轧技术是世界主要钢铁生产国家正在积极开发应用的一项重大钢铁生产前沿技术,它将是21世纪钢铁生产技术的一个主要发展方向。

2.2钢铁产量不断增长

冶金行业的发展受到国内与宏观经济环境的共同影响。国内方面,国家采取的宏观调控措施初见成效,钢铁行业投资规模过大,低水平重复建设得到遏制,有效打击了“地条钢”等劣质产品冲击钢材市场的行为,进一步净化了市场,钢铁生产企业对市场更加理性化。消费结构的升级和城镇化速度加快为钢铁行业发展提供了基本的保障;西部大开发和振兴东北老工业基地的战略也为钢铁行业提供了新的发展机会。方面,世界经济仍保持总体向好的发展态势,钢铁需求持续增长。国内外市场的持续高需求,为钢铁高增长提供了广阔的市场空间。据钢铁协会的统计,2004年,*65个从事钢铁生产的国家和地区,总计粗钢产量达到10.35亿吨,这也是有史以来,*钢产量*突破10亿吨大关。2003年我国钢产量*突破2亿吨,达2.223亿吨,连续八年居世界一位,这也是人类历*单个经济体钢铁产量*突破2亿吨。2004年我国钢产量达到了2.728亿吨,人均产钢量为210kg,超过世界平均水平50kg。2005年钢产量增幅达到26.46%,是近五年来增幅高的一年。全年产钢量达到3.494亿吨,占世界钢铁产量的1/3,这一比例比1996年高出20%[3]。

3冶金工业对轧辊的需求

钢铁工业的持续发展,为轧辊制造业提供了广阔的发展空间。一方面,随着钢产量的不断增加,轧辊需求量大幅增长。仅就国内而言,据统计,每年消耗的轧辊材料有50万吨以上,价值数十亿元[5]。另一方面,随着轧钢技术和装备水平的不断提高,对轧辊的质量也提出了更高的要求。而国内轧辊生产厂家的制造水平还较落后。仅以宝钢为例,2000年,宝钢用于轧辊的采购资金超过2亿元,其中国内的只占30%,国外的占70%。因此,不断研究新型轧辊材质及制造工艺,为轧机配备高性能的轧辊已成为国内轧辊生产行业面临的重要课题。

4轧辊材料的研究现状

为提高热轧辊的表面耐磨性,热轧辊材料不断地得到改进,其基本的发展过程是从冷硬铸铁到高铬铸铁到半高速钢和高速钢。高速钢材料用于轧辊制造,使轧辊性能显著提高,轧材质量明显改善。

4.1高速钢轧辊的特点

高速钢轧辊是用具有高硬度,尤其是具有很好的红硬性、耐磨性和淬透性的高速钢作为轧辊的工作层,用韧性满足要求的高强度灰铁、球铁、铸钢及锻钢作为轧辊的芯部材料,把工作层和芯部以冶金结合的方式结合起来的高性能轧辊。

4.1.1高速钢轧辊的化学成分特点

(1)含有较多的C和V。C和V可以形成高硬度的MC型碳化物,提高轧辊耐磨性;

(2)有较高的Cr含量。Cr含量高,可在轧辊组织中形成一定数量的M7C3型碳化物,有利于降低轧制力并改善轧辊辊面的抗粗糙性;

(3)含有一定量的Co(≤10%)。Co可提高高速钢轧辊的红硬性,从而提高轧辊耐磨性;

(4)离心铸造高速钢轧辊中含有≤5%的Nb。Nb可降低轧辊组织中因合金元素密度差大而引起的偏析。

4.1.2高速钢轧辊的组织特点

高速钢轧辊的性能取决于其微观组织结构特征:(1)碳化物的种类、形状、体积分数及分布;(2)马氏体基体的性能特点;(3)晶粒尺寸大小。轧辊用高速钢材料的微观组织结构与合金成分及工艺条件有关。因材料成分和工艺条件的不同,出现了各种不同的研究结果。同以往的高铬铸铁轧辊相比,高速钢轧辊中的碳化物类型较多,除含有MC型碳化物外,还含有M2C、M6C和M7C3型碳化物[6]。表1为几种碳化物的形态、硬度及使用性能的比较。

4.2高速钢轧辊的生产工艺及其特点

围绕着轧辊外层与芯部的结合问题,高速钢轧辊的制造技术不断发展。目前国外主要采用离心铸造法(CF)、连续浇铸复合法(CPC)和电渣熔铸法(ESR)制造,而热等静压法(HIP)和喷射成形法(Osprey)仍在完善和发展中。CPC法制造轧辊装备复杂,我国仍无法生产;ESR法制造轧辊能耗高,仅适合于制造冷轧辊;用离心铸造法生产轧辊装备简单,工艺稳定,效率高,是制造高速钢轧辊的重要方法。离心铸造法生产高速钢轧辊尽管存在着合金元素容易产生偏析的问题,但由于其突出的优点,使它在相当长一段时间内仍处于高速钢轧辊生产的主导地位。上述几种高速钢轧辊生产工艺的技术经济指标各不相同,其比较情况见表2。

4.3变质处理高速钢轧辊的研究现状

在普通离心铸造条件下,高速钢轧辊中合金元素偏析严重,外层V含量低,而W、Mo含量高,内层正好相反。为减少离心铸造法生产高速钢轧辊时合金元素的偏析,研究人员分析了产生偏析的原因。认为主要是VC与金属液的密度相差较大,致使一次结晶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型碳化物的密度与钢水密度接近,减少VC型碳化物的量,可有效地控制离心铸造高速钢轧辊时碳化物的偏析,提高轧辊的耐磨性。但含Nb高速钢轧辊的成本高,组织中缺少高硬度的W碳化物,耐磨性不如含W高速钢轧辊好。另外,采用变质处理可以显著改善轧辊中碳化物的形态和分布,提高轧辊的性能。刘海峰等人[10]利用富铈混合稀土+钛铁对高碳高速钢进行了复合变质处理和耐磨性实验研究。复合变质处理后,在试样组织中存在着大量尺寸细小且呈弥散分布的颗粒状MC型碳化物,同时分布在晶界上的M6C型碳化物明显减少。与高铬铸铁进行的耐磨性对比实验表明,其耐磨性是高铬铸铁的7.64倍。宋延沛等人[11]的研究结果表明,变质处理可以细化晶粒、改善碳化物的形态和分布。变质处理后,单位面积内的晶粒数由1200增加到1600;碳化物形态也由变质前的以针片状和连续网状分布于晶界变为不连续网状和颗粒状。同时,变质处理后,在硬度基本不变的情况下,冲击韧性提高了73.6%。近来研究发现,碱金属K/Na[12~14]在改善Fe-C合金微结构和性能方面效果明显。但由于K/Na易氧化、沸点低、密度小,很难直接加入到铸造合金中。山东大学的YichuanPan等人[15]利用SG变质剂(成分为Fe-15K/Na-10Si-2C),对成分为(质量分数,%)2.0Fe,5.0C,9.0V,2.5Cr,2.0Mo,1.0W,0.9Si,Mn的高速钢轧辊材料进行了变质处理。结果表明,不加变质剂的组织中存在着粗大的M7C3、M2C及纤细的MC碳化物,并呈连续网状沿晶界分布。当SG变质剂的加入量增加到0.15%(质量分数)时,碳化物的形态、尺寸和分布发生了很大的变化。碳化物均被净化,均匀分布在组织中,网状结构消失。

4.4高速钢轧辊的应用

自20世纪80年代以来,国外在热带钢连轧机上开始试用高速钢轧辊并取得良好效果。目前高速钢轧辊的比例不断提高,在某些机架上,甚全部采用了高速钢轧辊。使用高速钢轧辊后,辊耗明显下降,换辊次数显著减少,轧辊研磨量减少,轧机能力提高,燃料和动力消耗降低,有助于降低轧制成本和提高带钢质量。加拿大Dofasco公司自1993年试用铸造高速钢轧辊以来,比例不断提高,目前F2、F3和F4机架上已全部采用铸造高速钢轧辊,F4机架的平均过钢量从1992年6月的360t/h提高到1994年11月的490t/h,带钢表面质量也提高20%。近年来我国也开展了铸造高速钢轧辊的研究,北京冶金设备研究院采用普通离心铸造方法生产了高速钢辊环,其成分(质量分数,%)为:2.0~2.4C,8~15W,2~3Mo,4~7V,3~5Co;金相组织为:马氏体+共晶碳化物+二次碳化物+残余奥氏体;力学性能为:硬度60~65HRC,冲击韧性(5~10)J/cm,抗拉强度(400~600)MPa。国产高速钢辊环于1998年2~3月在酒钢二轧钢厂线材轧机预精轧机架使用,使用效果见表3。河北唐山联强冶金轧辊有限公司也生产铸造高速钢复合轧辊,在两辊热轧窄带钢成品机架上使用,轧制厚2.1mm、宽120mm~183mm普碳钢时,与高镍铬钼铸铁轧辊相比,每次轧制量分别为470t和160t,每次修磨量分别为0.5mm和2.0mm,使用次数分别为50次和13次,每对轧辊轧制量分别为23500t和2080t,辊耗分别为0.11kg/吨钢和1.3kg/吨钢。

4.5高速钢轧辊研究的主要方向

高速钢轧辊因具有良好的力学性能,目前已广泛应用于热轧和冷轧生产中,并取得了较好的经济效益。但与*水平相比,我国在高速钢轧辊的研究和应用方面,还存在着较大的差距。为此,我们应加强以下几方面的研究。

(1)加强高速钢轧辊热处理工艺的研究

为提高高速钢轧辊的使用性能,要将高速钢复合轧辊表面工作层加热到较高的温度(1150℃以上)进行热处理。如此高的温度对芯部材料的组织和性能不利,甚会使芯部熔化。这就需要采用适当的热处理工艺,以兼顾工作层和芯部的性能。国外开发出了差温热处理工艺,但未对工艺作详细报道,我国应结合具体的成分和工艺条件,加强热处理工艺的系统研究,不断提高轧辊性能。
(2)加强高速钢轧辊使用特性的研究

尽管高速钢轧辊具有良好的耐磨性和耐热疲劳性能,但如果使用不当,也会出现裂纹、剥落等缺陷。因此,应根据实际轧制条件确定合适的水压力和水流量,并实现计算机的自动控制,以对轧辊进行良好的冷却。防止轧辊表面氧化膜过度增厚,使氧化膜在高温氧化气氛下,具有良好的抗剥落性,防止造成表皮氧化膜脱落和轧辊表层剥落。同时,选用合适的轧制润滑油和加入量,降低轧辊的摩擦系数和轧辊表面温度,减少热裂纹和轧辊表面的剪应力,改善轧辊表面状况及辊面凸度控制,提高板形质量。

(3)加强高速钢轧辊组织转变规律的研究

由于高速钢轧辊的生产成本高,不适于进行反复的工业性试验。应利用计算机建立相关的模拟模型,进行轧辊用高速钢材料的组织转变规律研究,缩短轧辊的研制周期,为实际生产提供合理的工艺参数,以便于稳定化的工业生产。

(4)加强变质处理计算机控制技术的研究

影响变质处理效果的因素很多,除了与变质剂的种类、加入量、加入方法有关外,还与变质处理时钢液的温度、变质剂加入后钢液的静置时间及变质剂加入前的钢液成分尤其是钢液中的S、O含量密切相关。以往变质剂的加入多数是凭经验、以手工操作的方式加入,致使高速钢的变质效果稳定性差,为稳定和提高变质高速钢的性能,应采用计算机技术对变质处理工艺进行自动控制。

5结语

随着轧机向自动化、连续化、重型化方向发展,对轧辊的几何尺寸、表面精度和力学性能提出了更高的要求。轧辊生产厂、研究机构和钢铁生产企业必须加强冶金轧辊材料的基础性研究、轧辊生产技术的研究、轧辊工艺装备的研究和轧辊使用技术的研究,不断提高我国轧辊制造业和钢铁产品的竞争力。