摘要：文章主要分析高品质钢铁板带轧制关键装备与相关技术的研究进展。在分析高品质钢铁板带的相关定义时，总结该类材料的特点，分析其中所涉及的关键技术发展进程。在讨论高品质钢铁板带轧制过程中的关键设备时，探讨所涉及的关键技术，如板形控制技术、厚度控制技术、表面质量控制技术等。最后，结合相关案例，探究高品质钢铁板带轧制关键装备与技术的未来发展趋势，以期为相关人员提供参考和借鉴。
　　关键词：钢铁板带；高品质生产；轧制装备；轧制技术
　　1高品质钢铁板带的定义和特点
　　在钢铁板带的生产过程中，一般是将钢材作为主要的原材料，利用热轧、冷轧、镀锌等多项工艺，在全面加工之后，形成扁平长条形的金属材料。高品质钢铁板的特点，主要包含高强度、强耐腐蚀性等方面。由于受到钢材本身特性的影响，在利用钢材生产钢材板带时，使钢材板带本身具有较高的强度，能够承受较大的重量，同时，还可以有效应对压力的影响。在使用镀锌等处理工艺时，可以进一步增强钢材板带的防腐蚀性能，避免出现生锈的现象，有效降低腐蚀问题的影响［1］。
　　传统的轧制技术，主要依赖人工操作，所使用的设备比较简单，并不利于总体生产效率的提升，且产品的精准度不高。随着自动化轧制技术的引进和使用，在钢铁板带轧制作业当中，逐渐扩大了自动化轧机的运营范围，既可以促进生产效率地提升，也可以使产品生产精准度更高。在智能化发展背景的影响下，智能轧制技术的运用已经成为主流。在引进人工智能技术和大数据等先进技术时，通过监督与控制轧制的全过程，从而提升产品的生产效率与总体品质。

2高品质钢铁板带轧制过程中的关键装备
　　2.1宽厚板生产关键装备
　　2.1.1宽厚板轧机
　　在现代化宽厚板轧机投入使用之后，逐渐突出了该类装备的显著特点，该轧机的特点是精度高、刚度大、功率大、轧制力大。随着技术的不断发展，轧机正向大型化、连续化、高速化、自动化方向发展。其中，强力型宽板机组的单位辊宽轧制力达到20kN/mm，约为4kW/mm，刚度达到10MN/mm。近几年来，随着宽厚板的大量生产，所涉及的生产任务逐渐加重，突出了提产增效的基本需求。
　　2.1.2宽厚板矫正机
　　在金属板材当中，若存在形状缺陷，可以利用宽厚板矫正机来消除。以第四代矫正机为例，通过对第三代装备的延续，该设备基于高刚度框架和全液压压下技术，采用超高密实支撑辊，以提高辊系的承载能力为目标，同时可将设备矫正力提高到60000kN。在校正辊中，每个辊子都可以独立地进行驱动，这种传动方法可以使每个辊子的负载保持均衡，并且通过使用多点的动力弯曲补偿技术，来进一步提高校正作业的精确度［2］。
　　2.1.3宽厚板剪切机
　　宽板剪切机的常见型式包括圆盘式剪切机（圆盘剪）、斜刃式剪切机（铡刀剪）和滚切式剪切机（滚切剪）。例如，滚切型剪机集合了其它两种剪机的优点，同时又可以按照圆剪机的设计型式，将其上剪刃直径增大，制成大口径圆弧剪。在配置剪刃的工艺中，通常使用铡刀剪，此时下剪刃是笔直的、固定的，而上剪刃则用于滚切。
　　2.2连轧生产关键装备
　　对于粗轧机组而言，主要是在板坯全部加热之后，使其充分减薄，并与精轧机轧制的中间坯保持相互适应。对于粗轧机组而言，设备中包括多个连续立辊轧机和一些平辊轧机。立辊和平辊可以构成连续轧制的关系。从粗轧机的布局出发，并综合考虑其中的组成部分，可以将企业分成三种类型，例如：全连续式、3/4连续式和半连续式等。
　　对于精轧机组而言，随着热轧带钢生产作业的开展，该类装备的使用发挥了关键作用，不仅具有较强的能力，也可以促进控制精准度的提升，从而获得更高的热轧板带产品质量水平。随着热轧带钢产量的不断增加，在当前对板形的质量提出了高标准和高要求，所以也需要大量的精轧机组机架。目前，按照数量进行分类，主要包括6、7和8机架连轧机。当机架的数量越多时，此时的轧制工艺往往更为复杂，但却有着更高的生产速度，有利于企业生产能力的提升。
　　2.3冷连轧生产关键装备
　　轧机是冷轧工艺中的核心设备。四辊轧机和六辊轧机在酸轧产线中占据着较大比重，在整个生产过程中具有重要地位。整条生产线上配备两台开卷机和一套焊接设备，焊机通过对前行钢带尾部和后行钢带头部的处理，确保了生产过程的连续性。
　　酸洗装置中配备破磷机、酸洗槽和活套等设备，用于去除钢带上的氧化铁皮。在带钢进入轧钢机前，还配备切边剪、拉紧辊组和CPC纠偏系统等，既为轧制作业提供支撑，又能提供适当的进口张力，确保带钢在轧制前定位准确。轧制结束后，安装的飞剪主要用于裁切轧头，然后通过卷取机将轧制后的板带卷取，使其平稳成卷。
　　酸轧产线还配备了动力、电力、润滑、检测、控制等众多基础设施。一般来说，成品冷轧板带的厚度大于0.18mm。对于厚度大于0.5mm的高强度冷轧带钢，其转速通常在1200~1800r/min。例如，在设计冷连轧机架方式时，采用五机架冷连轧基本可以满足钢铁企业当前的生产需求，在提高生产效率的同时，也能获得合适的产品厚度。
　　近年来，五连轧线材轧制技术不断发展，已趋于成熟。从市场层面来看，不同品种的钢种有不同的要求，对产品的厚度和规格也提出了更高的要求，从而进一步实现了高效连续的生产目标。随着冷连轧机架数量的增加，对其结构也提出了相应的改造要求。
　　以四辊或六辊轧机为例，为了减小不利接触区，进行了相应改进。为适应各种控制方式的需求，出现了多种轧机，如HC轧机、VC轧机、CVC轧机等。目前，在钢铁企业的工业化生产过程中，上述轧机机型已被广泛应用，其生产工艺技术也日趋成熟，能够生产出更多种类的冷轧板带，进一步扩大生产规模［3］。

3高品质钢铁板带轧制过程中的关键技术
　　3.1板形控制技术
　　3.1.1轧机工作辊、支持辊辊形技术及综合辊系配置方案
　　在板形控制过程中，针对其中最为活跃的因素辊形，在深入研究之后，加强对以下技术的开发。①变接触支持辊辊形技术VCR；②VCR+技术，需要与CVC/HVC等高次曲线工作辊保持匹配；③高效变凸度工作辊辊形技术HVC，具有强大的凸度控制能力；④中部变凸度工作辊辊形技术MV，能够用于解决不锈钢高次浪形；⑤非对称辊形技术ATR和EVC技术，能够作用于硅钢边部板形控制环节。
　　通过具体分析，在运用变接触支持辊辊形技术VCR时，通过改变接触面的形状，实现对辊形的优化。变接触支持辊辊形技术VCR能够根据实际需求调整辊与板材的接触方式，从而提高板形控制的精度和效率。
　　对于VCR+技术的运用，需要与CVC/HVC等高次曲线工作辊相匹配。VCR+技术结合了多种先进的辊形控制技术，以实现更高级别的板形控制，该类匹配形式能够进一步提升控制效果，满足各种复杂工况下的板形要求。在运用高效变凸度工作辊辊形技术HVC的过程中，具有强大的凸度控制能力，能够精细地调整板材的凸度。高效变凸度工作辊辊形技术HVC的应用可以有效地改善板形质量，确保产品达到更高的标准。基于中部变凸度工作辊辊形技术MV的支持，还需要专门设计用于解决不锈钢等特殊材料的高次浪形问题。MV技术能够有效地降低高次浪形的出现，提高板材的平整度和表面质量。在运用非对称辊形技术ATR和EVC技术时，主要应用于硅钢边部板形控制环节。该技术可以根据硅钢边部的特殊形状和要求，设计和控制非对称辊形，从而确保边部板形的精度和稳定性。
　　3.1.2热轧和冷轧全套高精度板形控制模型
　　在开发全套板形控制系统时，需要具备自主知识产权，并包含多方面的模型。如在过程自动化L2中，能实现板形设定的计算模型；板形自学习模型、板形评价模型等，使板形自动控制作业的开展能够实现高精度的目标。
　　3.1.3高品质用钢全流程板形控制技术
　　在各个工序之间，基于板形的遗传关系，进一步分析工序之间的板形控制能力，总结两者的协调匹配效果，加强对新型技术的开发。如，热轧卷亮带控制技术、冷轧基板起筋控制技术、硅钢横向厚差控制技术等。站在全流程的角度，坚持工序最低成本控制目标，及时解决板形中的质量缺陷问题。
　　3.1.4在线过程工艺监控及板形质量判定
　　在建立在线过程质量平台的同时，还需要对工艺平台的建设予以完善，结合板形的质量，及时做出合理预警，并确保质量判定的实时性。通过总结实际的判定结果，采用自动封锁的方式，认真落实后处理工作。不仅如此，在使用数据驱动技术的过程中，能够针对大量板形质量异议，及时做好离线分析，从工艺和控制方法层面着手进一步改进。
　　3.2厚度控制技术
　　在板厚控制方面，主要研究了控制方法。在轧钢机送料时，如果厚度、温度、材料不一致，轧制出的钢板厚度就会与规范要求不符。为有效解决厚差问题，必须采用自动厚度控制系统来加强厚度控制。在此基础上，提出了厚度反馈控制和厚度前馈控制两种方式。
　　钢板与黏土的部分性质类似，其硬度有所不同。在轧制长度约为1000m的钢板时，可以沿着长度的方向，在不同的位置中，测量钢板的硬度，可以看出该类参数也不尽相同。由于钢板硬度各不相同，在轧辊与钢板之间，容易出现负荷变化，进一步干扰钢板的轧制过程。例如，在轧制过程中，若将载荷设置为10000kN/mm，通过轧钢机，使载荷能被施加到支架本身。此时，支架与轧钢本身均会出现弹性变形。因此，在上、下轧辊之间，会促使轧辊间隙发生变化。在通常情况下，轧钢机的刚度为5000kN/mm，当受到的载荷作用为10000kN时，轧钢的间隙会增加2mm。
　　3.3表面质量控制技术
　　3.3.1压延力控制技术
　　对于压延力控制技术而言，一般需要采取有效措施加强对压延力的控制，通过进一步控制钢板的塑性变形，使其变形均匀性也得到妥善管控，能够获得良好的表面质量控制效果。在使用压延力控制技术时，需要利用模型的建立，对压延力予以合理预测，再采用反馈控制、前馈控制等方式，实现有效控制目标。
　　3.3.2轧制参数控制技术
　　在轧制参数控制技术中，所需要控制的参数主要包括温度、压力、轧制速度、辊缝控制等等。通过对上述几类参数的合理调整，加强对产品表面质量的有效控制。例如，采用科学调整冷却量的方式，可以对产品表面硬度加以调节，使其具有良好的延展性［4］。
　　3.3.3冷却速度控制技术
　　在操作冷却速度控制技术时，通过对钢板表面温度的控制，在设置合适的冷却速度时，进一步对其表面质量予以控制。在冷却速度控制技术的支持下，可以有效控制表面的氧化趋势，避免表面裂纹问题的出现。
　　4相关案例分析
　　我国拥有一条达到世界先进水平的中厚板轧制生产线，其生产的钢板带材规格为厚度5~100mm，宽度1000~5000mm，具有高质量和高精度的特点。在该生产线的设备构成方面，该生产线中配备了先进的轧机，其轧制力可达5000吨，轧制速度高达10m/s，为钢板的高质量轧制提供了保障。在工艺过程中，钢板需要经历多道轧制和热处理工序。如，轧制过程中的温度被精确控
　　制在1000~1200℃,以确保钢板的晶粒细小且均匀。为了实现对生产过程的精确监控和调整，该生产线采用了先进的自动化控制系统。该系统能够实时监测轧制参数，并根据实际情况进行智能调整，确保成品的质量稳定。成品的特性包括抗拉强度超过1000MPa，延伸率在20%以上，同时具备优异的焊接性能和成型性能。
　　5高品质钢铁板带轧制技术的发展趋势
　　5.1高效化
　　目前，高质量钢板板带的轧制工艺已向高质量钢板轧制方向发展，势必要求开发出更加有效的轧制设备，实现更高效的轧制效率。
　　5.2智能化
　　智能化轧制是未来工业制造的主要方向，人工智能、大数据、物联网等技术的应用将普及到生产过程的各个方面，全面提升工业生产的自动化、远程化、可预见性。
　　5.3绿色化
　　随着环保要求的提高，高质量硅钢板带的生产工艺必须向绿色低碳方向发展。相关研究也相继提出了一系列节能减排的轧钢设备与工艺，并通过优化能源结构，达到绿色生产的目的。
　　6结束语
　　通过加强对高品质钢铁板带轧制关键装备与技术的研究，能够帮助钢铁企业提高产品的生产质量，帮助其有效降低生产成本，促进生产效率的全面提升。随着科学技术的不断发展和进步，在面对持续变化的市场需求时，促使高品质钢铁板带轧制关键装备与技术相关研究日益深入，在钢铁企业的可持续发展期间提供了有力支撑。
　　参考文献
　　［1］黄庆学.高品质钢铁板带轧制关键装备与技术研究进展［J］.机械工程学报，2023，59（20）：34-63.
　　［2］张进之.板带轧制工艺控制理论概要［J］.中国工程科学，2001（4）：46-55.
　　［3］薛春江.国产宽幅大规格高精铝板带轧制生产线特点［J］.轻合金加工技术，2017，45（5）：30-33.
　　［4］赵向东.轧制油再生系统的技术原理及工艺过程研究［J］.新疆有色金属，2020，43（6）：98-100.