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STS角度檢測(cè)器IR-13.1-100;Nr.150029選擇

STS角度檢測(cè)器IR-13.1-100;Nr.150029選擇

優(yōu)勢(shì)品牌：

電子電氣類：
Schneider(全系列控制器，模塊，開關(guān)，驅(qū)動(dòng)，電機(jī))
MURR（開關(guān)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(cè)頭，數(shù)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(guān)，光柵，放大器）
Euchner（開關(guān)，安全系統(tǒng)） BECK（壓力開關(guān)，壓力變送器）
Baumer（傳感器，編碼器，開關(guān)） PMA（溫控器，溫控模塊）
SUCO（壓力開關(guān)，壓力變送器） Kuka（機(jī)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(cè)試儀表、變送器）
Contrinex（接近開關(guān)，傳感器，電纜）

機(jī)械傳動(dòng)：
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(jì)，泵） Hongsberg（流量計(jì)，流量開關(guān)）
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(shí)效，

貨物包裝：長期以來積累了大量貨物運(yùn)輸包裝經(jīng)驗(yàn)，所有貨物均在國內(nèi)進(jìn)行二次包裝，規(guī)避國內(nèi)運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)。

售后服務(wù)：客服，返修集中操作，完善的售后系統(tǒng)確保客戶無后顧之憂。

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(guān)/流量計(jì) 的應(yīng)用范圍以及應(yīng)用注意事項(xiàng)，需要對(duì)流量開關(guān)的工作原理進(jìn)行*的了解。 先，流量開關(guān)中有一個(gè)流體通道，鈣通道在殼體內(nèi)部，在通道上裝有一個(gè)內(nèi)部裝有磁鐵的活塞。工作的時(shí)候，流體會(huì)給予一定的壓力，當(dāng)活塞被液流所引起的壓力差推動(dòng)時(shí)，磁性活塞便會(huì)使設(shè)備內(nèi)部的密封開關(guān)動(dòng)作，活塞的直徑?jīng)Q定了啟動(dòng)流量。 如果液流減少，壓力會(huì)隨著改變，此時(shí)不銹鋼彈簧會(huì)推動(dòng)活塞復(fù)位。如果開關(guān)被開動(dòng)后，可進(jìn)行遠(yuǎn)傳報(bào)警或指示，還可以將其集成在自動(dòng)控制系統(tǒng)里。這些就是流量開關(guān)的簡單運(yùn)行原理。

夾持力zui大超過一般標(biāo)準(zhǔn)30%
靜力和力矩比一般標(biāo)準(zhǔn)高 10%
可比業(yè)內(nèi)其他標(biāo)準(zhǔn)抓手手指長 10%
可比業(yè)內(nèi)其他標(biāo)準(zhǔn)抓手手指重量重 15%
密封導(dǎo)軌等級(jí) IP64 / 防護(hù)等級(jí) IP67（帶空氣增壓）
耐腐蝕
高達(dá)三千萬次循環(huán)免維護(hù)

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(shí)間    0.01 [s]
閉合時(shí)間    0.01 [s]
閉合時(shí)間/張開時(shí)間    0.01 / 0.01 [s]
根據(jù)IEC 60529標(biāo)準(zhǔn)安全保護(hù)    IP64
重復(fù)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(chǎn)品應(yīng)用：汽車制造、食品醫(yī)藥、光盤生產(chǎn)、鋼鐵行業(yè)、電子領(lǐng)域。德國SOMMER AUTOMATIC公司在自動(dòng)化抓取、換裝等領(lǐng)域具有多年的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)歷史；在汽車制造、包裝、物流、鑄造、設(shè)備生產(chǎn)等領(lǐng)域具有豐富的經(jīng)驗(yàn)?？蛻粲邪蟊?、寶馬、起亞、現(xiàn)代、菲亞特、奇瑞等諸多汽車生產(chǎn)制造商和配套供應(yīng)商，以及其他包裝、物流等行業(yè)的客戶。德國Sommer-automatic主要產(chǎn)品包括機(jī)器抓手、機(jī)器人快換盤、旋轉(zhuǎn)抓手、旋轉(zhuǎn)托盤、真空吸盤等自動(dòng)化相關(guān)產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量在業(yè)內(nèi)屬*水平。SOMMER抓手GPP5000系列

應(yīng)用行業(yè)
汽車制造、食品醫(yī)藥、光盤生產(chǎn)、鋼鐵行業(yè)、電子領(lǐng)域。在自動(dòng)化抓取、換裝等領(lǐng)域具有多年的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)歷史；
在汽車制造、包裝、物流、鑄造、設(shè)備生產(chǎn)等領(lǐng)域具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。
客戶有包含大眾、寶馬、起亞、現(xiàn)代、菲亞特、奇瑞等諸多汽車生產(chǎn)制造商和配套供應(yīng)商，以及其他包裝、物流等行業(yè)的客戶。
產(chǎn)品主要包括機(jī)器抓手、機(jī)器人快換盤、旋轉(zhuǎn)抓手、旋轉(zhuǎn)托盤、真空吸盤等自動(dòng)化相關(guān)產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量在業(yè)內(nèi)屬*水平。

主要產(chǎn)品包括：SOMMER-grippers（抓爪），SOMMER-air vane motor（空氣馬達(dá)），SOMMER-Linear cylinder（線性圓筒），SOMMER-robotics accessor（機(jī)器人輔助部件），SOMMER-shock absorbers（緩沖器），SOMMER-rotary cylinders（旋轉(zhuǎn)圓筒），SOMMER-vacuum component（真空組件），SOMMER-axismodules（軸模塊），SOMMER-swivelunits（轉(zhuǎn)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(shù)參數(shù)
回轉(zhuǎn)氣缸GP系列
凸輪開關(guān)安裝在夾爪定位傳感
中心夾持同步夾鉗
光滑球引導(dǎo)通過滾動(dòng)摩擦
精度高，由于低活動(dòng)指南
免維護(hù)了10000000次
高溫版本（150°C）可根據(jù)要求

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)已成為當(dāng)今自動(dòng)控制的主流,被越來越廣泛地應(yīng)用在冶金生產(chǎn)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(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的紛繁復(fù)雜和工作條件的惡劣,對(duì)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的干擾。要使測(cè)控系統(tǒng)能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行,必須從多方考慮、分析干擾產(chǎn)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(guān)問題。

2測(cè)控系統(tǒng)干擾的成因分析

在冶金企業(yè)生產(chǎn)過程控制的現(xiàn)場(chǎng),往往有許多大功率電器設(shè)備,它們?cè)趩?dòng)和運(yùn)行中將產(chǎn)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(huì)對(duì)測(cè)控系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。這些干擾源形成的干擾信號(hào)往往通過一定的耦合通道對(duì)測(cè)控系統(tǒng)產(chǎn)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(hào)通過電源線侵入系統(tǒng)。

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

(3)電磁感應(yīng)耦合又稱磁場(chǎng)耦合。大功率設(shè)備、強(qiáng)電流導(dǎo)線周圍空間都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),交變磁場(chǎng)會(huì)在信號(hào)回路內(nèi)產(chǎn)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(gè)電路電流有共同通路的情況。如:兩個(gè)電路的電源流經(jīng)一個(gè)公共阻抗時(shí),一個(gè)電路在該阻抗上的電壓降會(huì)影響到另一個(gè)電路。

(5)漏電耦合這種耦合是純電阻性的,在絕緣不好時(shí)就會(huì)發(fā)生。干擾一旦產(chǎn)生后,若不能及時(shí)、有效地消除,微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)將不能正常工作。因此,在冶金工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,抗干擾能力的強(qiáng)弱是系統(tǒng)能否正?？煽窟\(yùn)行的關(guān)鍵。

3系統(tǒng)的硬件抗干擾措施

3.1濾波技術(shù)

在信號(hào)傳輸中,由于各種因素的影響,在信號(hào)上往往會(huì)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(chǔ)能元件可以抑制因負(fù)載變化而產(chǎn)生的噪聲。圖1為電感電容濾波的示意圖,電感線圈可根據(jù)變壓器的初級(jí)電流,在適當(dāng)?shù)慕^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(shù)中,合理地加入濾波器及精心設(shè)計(jì)它的參數(shù)是非常重要的。

3.2隔離技術(shù)

隔離是將電氣信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡?、磁、光及其它物理量作為中間量,使兩側(cè)的電流回路相對(duì)隔離又能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞,從而達(dá)到隔離現(xiàn)場(chǎng)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(jí)和次級(jí)繞組分別纏繞在鐵氧體磁芯的兩側(cè),分布電容僅幾pf,可作為脈沖信號(hào)的隔離器件。初級(jí)和次級(jí)繞組分別連接信號(hào)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(diǎn)之間沒有電氣聯(lián)系的特點(diǎn),在信號(hào)通道里加接繼電器可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)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(hào)線隔斷,而傳輸?shù)男盘?hào)通過觸點(diǎn)傳遞給后面的回路。

3.2.3光電隔離它由光電耦合器來實(shí)現(xiàn)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(jìn)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(dǎo)體二極管的光發(fā)射和光敏半導(dǎo)體三極管的光接收來進(jìn)行工作,因而在電氣上輸入和輸出是*隔離的,信號(hào)單向傳輸,共模抑制比大,無觸點(diǎn),響應(yīng)速度快。

3.3屏蔽與接地技術(shù)

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(chǎng)、磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)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(shè)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(chǎng)的干擾。

3.3.2工作接地信號(hào)回路的基準(zhǔn)電位點(diǎn)。它為系統(tǒng)的各部分提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位。對(duì)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(hào)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(hào)電纜屏蔽層接地:佳選擇是在信號(hào)源一側(cè)單點(diǎn)接地,這樣既可以抑制共模干擾,也可以抑制靜電感應(yīng)引起的干擾。雙絞線接地:雙絞線中一根為信號(hào)線,另一根為屏蔽線,它應(yīng)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(yīng)和電磁感應(yīng)的干擾。在微機(jī)控制系統(tǒng)中,通常是把數(shù)字和模擬電路的工作地浮空,而設(shè)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(shù)字電路信號(hào)電平轉(zhuǎn)換過程中會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流,并在傳輸線和供電電源內(nèi)阻上產(chǎn)生較大的壓降,形成嚴(yán)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(guān)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(duì)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的干擾,往往具有隨機(jī)性且頻譜范圍很寬,因此,在采用硬件抗干擾措施的同時(shí),還需加入軟件抗干擾措施,以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。下面介紹幾種常用的軟件抗干擾技術(shù)。

4.1指令冗余技術(shù)

當(dāng)CPU受到干擾后,往往將一些操作數(shù)當(dāng)作指令碼來執(zhí)行,引起程序混亂。因此,在關(guān)鍵的地方人為插入一些單字節(jié)指令,或?qū)⒂行巫止?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(gè)字節(jié)以上的空操作指令。這樣即使亂飛程序飛到操作數(shù)上,由于空操作指令的存在,避免了后面的指令被當(dāng)作操作數(shù)執(zhí)行,程序自動(dòng)納入正軌。

4.1.2在對(duì)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(shù)

軟件陷阱是指用來將捕獲的亂飛程序引向復(fù)位入口地址或引向一個(gè)地址,在那里有一段專門對(duì)程序出錯(cuò)進(jìn)行處理的程序。當(dāng)彈飛的程序進(jìn)入非程序區(qū),冗余指令便無法起作用時(shí),通過設(shè)置軟件陷阱攔截彈飛的程序,將其引向位置,再進(jìn)行出錯(cuò)處理。設(shè)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(shù)據(jù)0000020000H(即指令NOP;NOP;LJMP0000H)填滿,當(dāng)亂飛的程序落到此區(qū),即可自動(dòng)轉(zhuǎn)入正軌。

4.2.2對(duì)未使用的中斷,由于干擾而開放,在對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序中設(shè)置軟件陷阱,能及時(shí)捕獲錯(cuò)誤的中斷。

4.2.3在運(yùn)行程序區(qū),由于程序一般采用模塊化設(shè)計(jì),因此可在模塊與模塊之間放置軟件陷阱。若正常運(yùn)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(yùn)行。例如:在加熱爐溫度測(cè)控系統(tǒng)的采樣子程序中,設(shè)置如下的軟件陷阱后,保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。SAMP:MOVR0,#2CHMOVR2,#03HMOVDPTR,#03F8HSAM1:MOVX@DPTR,A;啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器工作MOVR3,#20HDLY:DJNZR3,DLY;延時(shí)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(diǎn)NOP;陷阱NOPLJMPERR

4.3“看門狗”技術(shù)

當(dāng)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)受到強(qiáng)干擾產(chǎn)生失控,使程序陷入一個(gè)臨時(shí)構(gòu)成的死循環(huán),冗余指令和軟件陷阱也無法解決時(shí),可采用“看門狗”技術(shù)。“看門狗”技術(shù)就是不斷監(jiān)視循環(huán)運(yùn)行時(shí)間,發(fā)現(xiàn)超時(shí),則認(rèn)為系統(tǒng)陷入死循環(huán),系統(tǒng)就自動(dòng)復(fù)位并從0000H地址重新啟動(dòng)。在冶金工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中,嚴(yán)重的干擾有時(shí)會(huì)破壞中斷方式控制字,關(guān)閉中斷。則系統(tǒng)無法定時(shí)“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(shí)器T0監(jiān)視定時(shí)器T1,用定時(shí)器T1監(jiān)視主程序,主程序監(jiān)視定時(shí)器T0。采用這種環(huán)形結(jié)構(gòu)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(duì)于需經(jīng)常使用T1定時(shí)器進(jìn)行串口通訊的測(cè)控系統(tǒng),則定時(shí)器T1不能進(jìn)行中斷,可改由串口中斷進(jìn)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(wù)程序、T1中斷服務(wù)程序中各設(shè)一運(yùn)行觀測(cè)變量,假設(shè)為MW、T0W、T1W,主程序每循環(huán)一次,MW加1,同樣T0、T1中斷服務(wù)程序執(zhí)行一次,T0W、T1W加1。在T0中斷服務(wù)程序中通過檢測(cè)T1W的變化情況判定T1運(yùn)行是否正常,在T1中斷服務(wù)程序中檢測(cè)MW的變化情況判定主程序是否正常運(yùn)行,在主程序中通過檢測(cè)T0W的變化情況判別T0是否正常工作。若檢測(cè)到某觀測(cè)變量變化不正常,比如應(yīng)當(dāng)加1而未加1,則轉(zhuǎn)到出錯(cuò)處理程序作排除故障處理。

4.4數(shù)字濾波技術(shù)

用來抑制疊加在模擬輸入信號(hào)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(dòng)干擾的場(chǎng)合。

4.4.1對(duì)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(jù)經(jīng)驗(yàn)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(duì)被測(cè)參數(shù)連續(xù)采樣N次(N為奇數(shù)),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(duì)低頻干擾的濾波:當(dāng)產(chǎn)生低頻干擾時(shí),如果選用RC模擬濾波器濾波會(huì)導(dǎo)致漏電流加大,使RC網(wǎng)絡(luò)精度降低,可使用軟件數(shù)字濾波程序來完成。其計(jì)算公式如下:Yn=αXn+(1-α)Yn-1式中:Xn為n次采樣時(shí)濾波器輸入值;Yn,Yn-1分別為n次,n-1次采樣時(shí)濾波器的輸出值;α=T/(T+Tf)為濾波系數(shù),其中T為采樣周期,n次采樣時(shí)濾波器輸入值;Tf為濾波時(shí)間常數(shù)。α由實(shí)驗(yàn)確定。

4.4.3對(duì)周期性干擾的濾波常用遞推平均濾波法來實(shí)現(xiàn)。它始終取新的N個(gè)輸入信號(hào)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(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,采用*濾波算法有效地抑制了來自控制現(xiàn)場(chǎng)對(duì)溫度采樣值的干擾。相應(yīng)程序如下:FILT:MOV30H,31H;當(dāng)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(jìn)行超限判斷CPLA;若差值為負(fù),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(jié)束語

冶金工業(yè)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中的干擾是一個(gè)十分復(fù)雜的問題,干擾的產(chǎn)生原因是多種多樣的,干擾的強(qiáng)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(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮各方面的因素,合理有效地抑制干擾,對(duì)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(cè)控系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。

現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)誕生于19世紀(jì)中葉,一個(gè)半世紀(jì)以來,鋼鐵工業(yè)得到了很大發(fā)展,尤其是20世紀(jì)80年代以來,鋼鐵工業(yè)進(jìn)入了全盛的發(fā)展時(shí)期。各國鋼鐵工業(yè)界在生產(chǎn)中開發(fā)并應(yīng)用了一系列新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料,使之形成鋼鐵生產(chǎn)的佳工藝流程,實(shí)現(xiàn)了高效、低耗、高精度、連續(xù)化、智能化、清潔化生產(chǎn)。大量高技術(shù)含量、高附加值的“雙高”鋼鐵產(chǎn)品不斷地被研制出來,滿足了各國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。由于鋼鐵材料具有生產(chǎn)規(guī)模龐大、價(jià)格低廉、性能可靠、易于加工、使用方便、便于回收等優(yōu)點(diǎn),是人類生產(chǎn)和生活的基本材料,也是重要的戰(zhàn)略物資。從材料的生產(chǎn)、加工、價(jià)格、應(yīng)用和社會(huì)作用等方面綜合評(píng)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(yù)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(xiàn)狀

2.1鋼鐵生產(chǎn)工藝流程逐步優(yōu)化

20世紀(jì)90年代以來,世界鋼鐵工業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中,由20世紀(jì)80年代以前的以擴(kuò)大規(guī)模、增加產(chǎn)量為主轉(zhuǎn)向降低消耗、降低成本、提高質(zhì)量、增加品種和保護(hù)環(huán)境。鋼鐵工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的主流是縮短生產(chǎn)流程,減少工序,提高質(zhì)量,降低消耗,提高效率。技術(shù)進(jìn)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(xiàn)有工藝和技術(shù)裝備的完善化。兩大技術(shù)進(jìn)步趨向互相競(jìng)爭(zhēng)、相互滲透,促使鋼鐵工業(yè)不斷提高鋼材質(zhì)量、減少消耗、降低成本、減輕對(duì)環(huán)境的污染,進(jìn)一步走向集約化。傳統(tǒng)的鋼鐵生產(chǎn)工藝流程是一種“冷態(tài)”下間歇式生產(chǎn)的工藝流程。日本在20世紀(jì)60年代建設(shè)的10多個(gè)大型鋼鐵廠都是采用這種工藝流程。20世紀(jì)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(chǎn)工藝流程改造成為現(xiàn)代化“熱態(tài)”連續(xù)生產(chǎn)工藝流程。這種工藝流程具有高效、連續(xù)、緊湊、智能等特點(diǎn)。20世紀(jì)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(dá)國家開發(fā)成功接近終鋼材產(chǎn)品形狀的連鑄、連軋技術(shù),如帶鋼、型鋼的連鑄連軋等。由于該技術(shù)具有工藝流程緊湊、生產(chǎn)周期短、物料消耗少、生產(chǎn)效率高等一系列優(yōu)點(diǎn),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(chǎn)線在美國紐柯公司克勞福茲維爾廠投產(chǎn)以來,經(jīng)過10多年發(fā)展,到2002年底,世界上已有38個(gè)薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)廠共56條生產(chǎn)線,總生產(chǎn)能力已超過5500萬噸[1]。我國現(xiàn)已有5個(gè)鋼鐵企業(yè)建成8條薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線,到目前為止又有5個(gè)鋼鐵企業(yè)正在建設(shè)厚板坯連鑄連軋生產(chǎn)線,不久的將來總生產(chǎn)能力將達(dá)2000萬噸,預(yù)計(jì)屆時(shí)將占*同類生產(chǎn)線能力的1/4以上。2001年我國連鑄比達(dá)到89.71%,已經(jīng)超過了2000年的世界平均水平。2003年達(dá)到了96.96%[2],目前,重點(diǎn)大中型企業(yè)中,連鑄比達(dá)到99%以上的企業(yè)已達(dá)41家。帶鋼連鑄連軋技術(shù)是世界主要鋼鐵生產(chǎn)國家正在積極開發(fā)應(yīng)用的一項(xiàng)重大鋼鐵生產(chǎn)前沿技術(shù),它將是21世紀(jì)鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)的一個(gè)主要發(fā)展方向。

2.2鋼鐵產(chǎn)量不斷增長

冶金行業(yè)的發(fā)展受到國內(nèi)與宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境的共同影響。國內(nèi)方面,國家采取的宏觀調(diào)控措施初見成效,鋼鐵行業(yè)投資規(guī)模過大,低水平重復(fù)建設(shè)得到遏制,有效打擊了“地條鋼”等劣質(zhì)產(chǎn)品沖擊鋼材市場(chǎng)的行為,進(jìn)一步凈化了市場(chǎng),鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)更加理性化。消費(fèi)結(jié)構(gòu)的升級(jí)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(jī)會(huì)。方面,世界經(jīng)濟(jì)仍保持總體向好的發(fā)展態(tài)勢(shì),鋼鐵需求持續(xù)增長。國內(nèi)外市場(chǎng)的持續(xù)高需求,為鋼鐵高增長提供了廣闊的市場(chǎng)空間。據(jù)鋼鐵協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì),2004年,*65個(gè)從事鋼鐵生產(chǎn)的國家和地區(qū),總計(jì)粗鋼產(chǎn)量達(dá)到10.35億噸,這也是有史以來,*鋼產(chǎn)量*突破10億噸大關(guān)。2003年我國鋼產(chǎn)量*突破2億噸,達(dá)2.223億噸,連續(xù)八年居世界一位,這也是人類歷*單個(gè)經(jīng)濟(jì)體鋼鐵產(chǎn)量*突破2億噸。2004年我國鋼產(chǎn)量達(dá)到了2.728億噸,人均產(chǎn)鋼量為210kg,超過世界平均水平50kg。2005年鋼產(chǎn)量增幅達(dá)到26.46%,是近五年來增幅高的一年。全年產(chǎn)鋼量達(dá)到3.494億噸,占世界鋼鐵產(chǎn)量的1/3,這一比例比1996年高出20%[3]。

3冶金工業(yè)對(duì)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(chǎn)量的不斷增加,軋輥需求量大幅增長。僅就國內(nèi)而言,據(jù)統(tǒng)計(jì),每年消耗的軋輥材料有50萬噸以上,價(jià)值數(shù)十億元[5]。另一方面,隨著軋鋼技術(shù)和裝備水平的不斷提高,對(duì)軋輥的質(zhì)量也提出了更高的要求。而國內(nèi)軋輥生產(chǎn)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(nèi)的只占30%,國外的占70%。因此,不斷研究新型軋輥材質(zhì)及制造工藝,為軋機(jī)配備高性能的軋輥已成為國內(nèi)軋輥生產(chǎn)行業(yè)面臨的重要課題。

4軋輥材料的研究現(xiàn)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(jìn),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(zhì)量明顯改善。

4.1高速鋼軋輥的特點(diǎn)

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(qiáng)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(jié)合的方式結(jié)合起來的高性能軋輥。

4.1.1高速鋼軋輥的化學(xué)成分特點(diǎn)

(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(shù)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(diǎn)

高速鋼軋輥的性能取決于其微觀組織結(jié)構(gòu)特征:(1)碳化物的種類、形狀、體積分?jǐn)?shù)及分布;(2)馬氏體基體的性能特點(diǎn);(3)晶粒尺寸大小。軋輥用高速鋼材料的微觀組織結(jié)構(gòu)與合金成分及工藝條件有關(guān)。因材料成分和工藝條件的不同,出現(xiàn)了各種不同的研究結(jié)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(chǎn)工藝及其特點(diǎn)

圍繞著軋輥外層與芯部的結(jié)合問題,高速鋼軋輥的制造技術(shù)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(fù)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(fù)雜,我國仍無法生產(chǎn);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(chǎn)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(chǎn)高速鋼軋輥盡管存在著合金元素容易產(chǎn)生偏析的問題,但由于其突出的優(yōu)點(diǎn),使它在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)仍處于高速鋼軋輥生產(chǎn)的主導(dǎo)地位。上述幾種高速鋼軋輥生產(chǎn)工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)各不相同,其比較情況見表2。

4.3變質(zhì)處理高速鋼軋輥的研究現(xiàn)狀

在普通離心鑄造條件下,高速鋼軋輥中合金元素偏析嚴(yán)重,外層V含量低,而W、Mo含量高,內(nèi)層正好相反。為減少離心鑄造法生產(chǎn)高速鋼軋輥時(shí)合金元素的偏析,研究人員分析了產(chǎn)生偏析的原因。認(rèn)為主要是VC與金屬液的密度相差較大,致使一次結(jié)晶VC碳化物的偏析,采取添加Nb元素提高M(jìn)C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(shí)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(zhì)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(duì)高碳高速鋼進(jìn)行了復(fù)合變質(zhì)處理和耐磨性實(shí)驗(yàn)研究。復(fù)合變質(zhì)處理后,在試樣組織中存在著大量尺寸細(xì)小且呈彌散分布的顆粒狀MC型碳化物,同時(shí)分布在晶界上的M6C型碳化物明顯減少。與高鉻鑄鐵進(jìn)行的耐磨性對(duì)比實(shí)驗(yàn)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(jié)果表明,變質(zhì)處理可以細(xì)化晶粒、改善碳化物的形態(tài)和分布。變質(zhì)處理后,單位面積內(nèi)的晶粒數(shù)由1200增加到1600;碳化物形態(tài)也由變質(zhì)前的以針片狀和連續(xù)網(wǎng)狀分布于晶界變?yōu)椴贿B續(xù)網(wǎng)狀和顆粒狀。同時(shí),變質(zhì)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(xiàn),堿金屬K/Na[12~14]在改善Fe-C合金微結(jié)構(gòu)和性能方面效果明顯。但由于K/Na易氧化、沸點(diǎn)低、密度小,很難直接加入到鑄造合金中。山東大學(xué)的YichuanPan等人[15]利用SG變質(zhì)劑(成分為Fe-15K/Na-10Si-2C),對(duì)成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)2.0Fe,5.0C,9.0V,2.5Cr,2.0Mo,1.0W,0.9Si,Mn的高速鋼軋輥材料進(jìn)行了變質(zhì)處理。結(jié)果表明,不加變質(zhì)劑的組織中存在著粗大的M7C3、M2C及纖細(xì)的MC碳化物,并呈連續(xù)網(wǎng)狀沿晶界分布。當(dāng)SG變質(zhì)劑的加入量增加到0.15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí),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(wǎng)狀結(jié)構(gòu)消失。

4.4高速鋼軋輥的應(yīng)用

自20世紀(jì)80年代以來,國外在熱帶鋼連軋機(jī)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(jī)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(shù)顯著減少,軋輥研磨量減少,軋機(jī)能力提高,燃料和動(dòng)力消耗降低,有助于降低軋制成本和提高帶鋼質(zhì)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(jī)架上已全部采用鑄造高速鋼軋輥,F4機(jī)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(zhì)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(shè)備研究院采用普通離心鑄造方法生產(chǎn)了高速鋼輥環(huán),其成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)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(xué)性能為:硬度60~65HRC,沖擊韌性(5~10)J/cm,抗拉強(qiáng)度(400~600)MPa。國產(chǎn)高速鋼輥環(huán)于1998年2~3月在酒鋼二軋鋼廠線材軋機(jī)預(yù)精軋機(jī)架使用,使用效果見表3。河北唐山聯(lián)強(qiáng)冶金軋輥有限公司也生產(chǎn)鑄造高速鋼復(fù)合軋輥,在兩輥熱軋窄帶鋼成品機(jī)架上使用,軋制厚2.1mm、寬120mm~183mm普碳鋼時(shí),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(shù)分別為50次和13次,每對(duì)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(xué)性能,目前已廣泛應(yīng)用于熱軋和冷軋生產(chǎn)中,并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。但與*水平相比,我國在高速鋼軋輥的研究和應(yīng)用方面,還存在著較大的差距。為此,我們應(yīng)加強(qiáng)以下幾方面的研究。

(1)加強(qiáng)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(fù)合軋輥表面工作層加熱到較高的溫度(1150℃以上)進(jìn)行熱處理。如此高的溫度對(duì)芯部材料的組織和性能不利,甚會(huì)使芯部熔化。這就需要采用適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に?以兼顧工作層和芯部的性能。國外開發(fā)出了差溫?zé)崽幚砉に?但未對(duì)工藝作詳細(xì)報(bào)道,我國應(yīng)結(jié)合具體的成分和工藝條件,加強(qiáng)熱處理工藝的系統(tǒng)研究,不斷提高軋輥性能。
(2)加強(qiáng)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(dāng),也會(huì)出現(xiàn)裂紋、剝落等缺陷。因此,應(yīng)根據(jù)實(shí)際軋制條件確定合適的水壓力和水流量,并實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的自動(dòng)控制,以對(duì)軋輥進(jìn)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(shí),選用合適的軋制潤滑油和加入量,降低軋輥的摩擦系數(shù)和軋輥表面溫度,減少熱裂紋和軋輥表面的剪應(yīng)力,改善軋輥表面狀況及輥面凸度控制,提高板形質(zhì)量。

(3)加強(qiáng)高速鋼軋輥組織轉(zhuǎn)變規(guī)律的研究

由于高速鋼軋輥的生產(chǎn)成本高,不適于進(jìn)行反復(fù)的工業(yè)性試驗(yàn)。應(yīng)利用計(jì)算機(jī)建立相關(guān)的模擬模型,進(jìn)行軋輥用高速鋼材料的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律研究,縮短軋輥的研制周期,為實(shí)際生產(chǎn)提供合理的工藝參數(shù),以便于穩(wěn)定化的工業(yè)生產(chǎn)。

(4)加強(qiáng)變質(zhì)處理計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的研究

影響變質(zhì)處理效果的因素很多,除了與變質(zhì)劑的種類、加入量、加入方法有關(guān)外,還與變質(zhì)處理時(shí)鋼液的溫度、變質(zhì)劑加入后鋼液的靜置時(shí)間及變質(zhì)劑加入前的鋼液成分尤其是鋼液中的S、O含量密切相關(guān)。以往變質(zhì)劑的加入多數(shù)是憑經(jīng)驗(yàn)、以手工操作的方式加入,致使高速鋼的變質(zhì)效果穩(wěn)定性差,為穩(wěn)定和提高變質(zhì)高速鋼的性能,應(yīng)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)變質(zhì)處理工藝進(jìn)行自動(dòng)控制。

5結(jié)語

隨著軋機(jī)向自動(dòng)化、連續(xù)化、重型化方向發(fā)展,對(duì)軋輥的幾何尺寸、表面精度和力學(xué)性能提出了更高的要求。軋輥生產(chǎn)廠、研究機(jī)構(gòu)和鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)必須加強(qiáng)冶金軋輥材料的基礎(chǔ)性研究、軋輥生產(chǎn)技術(shù)的研究、軋輥工藝裝備的研究和軋輥使用技術(shù)的研究,不斷提高我國軋輥制造業(yè)和鋼鐵產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。