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摘要：文章专注于改善中厚板（60mm以上）轧制中的平直度问题。首先对其背景和意义进行了深入介绍，强调了在大型钢材生产过程中控制和优化平直度所起到的关键作用。然后详细说明了实现中厚板轧制平直度控制的相关技术内容。通过深入分析并结合实际情况，提出相应的解决方案。最后，总结了一些重要的研究结果和可行性举措，以期为行业发展提供新思路。
关键词：中厚板轧制；平直度控制；原因分析；控制途径
1中厚板轧制的背景和意义
近年来，相关行业对中厚板的平整度和尺寸精度提出了越来越严格的要求，这主要是为了减少生产工序，提高生产效率。此外，在追求节能减排的同时，人们开始更加关注轧辊名义轧制量的规定，以及板材平整度和凸度控制技术的发展，以进一步提升成品率。
瓢曲或不平度是钢板缺陷之一，它可以在横向和纵向上同时呈现弯曲的形态咱1暂，在与波浪相似的缺陷中，将其统称为不平度。不平度会对钢板的外观质量产生影响，并增加后续工序（如冷矫、压平、温矫）对钢板处理的要求，进而在无形中增加生产成本。
中厚板主要应用于建筑工程、机械制造、容器制造、造船和桥梁建设等领域，并通常需要进一步加工。文章基于实际生产经验，针对中厚板进行研究。目前，各种深加工设备对于钢板表面形态和尺寸精度都具有较高要求，然而不平度缺陷会严重影响到钢板后期加工过程，甚至可能给公司带来经济损失。
2瓢曲现象产生的原因
2.1轧制压下量分配不合理
传统生产过程中，厚板厂采用的是基于凸度比率轧制的平直度控制方法。该方法通过调整各道次的压下量来实施预测性控制。具体而言，通过改变承载辊的弯曲形状来分配压下负荷，从而改变轧件出口的凸度，并通过调整各道次的压下量来调节轧制力。该方法与固定凸度率的轧制方式之间的概念差异，如图1所示。当凸度率发生变化时，可能导致板材产生不理想的形状情况。因此，在设定一个界限板厚Hcs以下时，可以允许中间道次之间存在凸度比率的变化，并且保持足够终轧道次所需的平直度水平咱2暂。然而，在形状控制区域内增加了压下量以满足要求的平直度水平时，相对于固定凸度比率轧制方式，通常会导致道次数量减少。尤其是在最后3~4个道次中，这种影响尤为显著，因为它们对于达到所需平直度起着重要作用。
2.2钢板上下温度不均匀
该厚板生产工厂采用偶道次轧制方法来进行钢板的轧制。然而，这种方式导致钢板出现瓢曲问题，特别是在尾部区域集中表现。
在钢板的轧制过程中，原材料经过加热炉后进入轧机进行轧制。然而，在此过程中，受多种因素影响，钢板上下表面会出现严重的温度不均匀性现象。这种温度不均匀性会导致在轧制完成后头部区域出现弯曲问题，如图2所示咱3暂。
在轧件加工过程中，若上下表面的温度存在差异，并且上表面温度低于下表面时，下表面的前滑量大于上表面。由于上下工作辊的轧制速度相同，这造成了轧件下表面的前进速度高于上表面。因此，在整体性方面出现了所谓的“翘头”现象。相似地，在轧件中如果上表面温度高于下表面，则会发生类似原理引起的“扣头”现象。
2.3冷却水比参数不当
针对轧制后的钢板，为了进一步提升其组织和力学性能，需采取超快速冷或热处理等措施。然而，在经历快速冷却过程后，可能会出现瓢曲问题，其中钢板在横向方向上可能会产生中间凹陷或形成类似于“乌龟壳”的凸起，这个问题主要源自冷却水比设置不当。
3优化控制措施
3.1减小钢坯上下表温度差
加热温度对钢坯在轧制过程中的塑性变形能力有直接效果。钢材不同的温度分布会引起轧制力的波动，也会对钢坯的金属流动性产生影响。这种不均匀的加热会表现为局部凸起或凹陷，最终造成钢板平整度较差。因此，在生产过程中，一定要保证加热质量和钢材温度分布的均匀性。为此，应当需要严格执行正确的加热计划，并确保加热过程中实际开轧温度与设定值一致。此外，为了避免钢板上翘或下扣，一定要尽量减少顶面和底面相互间的温差。结合结构钢生产经验，大多数情况下，加热炉上表面比下表面高40℃左右；钢坯出炉时，上表面比下表面高出30~50℃。在优化的同时，还可以进一步提升燃烧器温度至燃烧温度在适当范围内，并相应降低燃烧器上部温度。
为了评估上述措施的有效性，对三个加热炉生产的钢坯的截面温度进行测量，并选用红外热像仪获取测试结果，第一加热炉钢坯上部和下部表面温度分别为981.49℃和971.55℃;第二加热炉钢坯上部和下部表面温度分别为990.69℃和986.89℃;最后加热炉内钢坯顶面和底面温度分别为1008.57℃和1001.45℃。
为了确保达到所需质量标准，必须将钢坯断面温差控制在10℃以内。虽然部分板坯存在氧化铁皮，导致其温度较低，但这被视为正常情况并对防止产生“阴阳面”有益处。值得注意的是，在经过轧制后，板坯展示出良好的水平度，并且没有明显波浪或头部翘曲现象。综上所述，在其他具体工况相同的情况下可得到结论：上下表之间较小的温差将导致轧制后钢板形状更加平整。
此外，在进行轧制过程时，需优化除去鳞片的操作，以确保避免因除去鳞片而导致轧件温度不均匀的问题。当发现轧件头部出现严重弯曲时，应尽量减少除去鳞片的次数。同时，还需要适当调整辊道冷却水和机架冷却水的使用，以确保钢板在轧制过程和中间等待加热阶段表面没有积水，并使其获得合理的冷却效果。
3.2雪橇参数的调整
调整滑板参数从某种角度看来，这对于确保精轧机顺利轧制起着关键作用。雪橇轧制方法从某种角度看来，这对于防止轧件下扣（上翘）对轧机等设备形成负面影响，同时该方法是借助短距离微翘头轧制方法来做到的。具体来说，在将轧件送入轧机时，应当需要掌握上、下辊驱动电机的转速差，以控制轧件头部的弯曲。通常，在处理“头变形”问题时，采取使用负值来控制速度差，即上辊电机的速度略高于下辊电机的速度；而在解决“折扣”问题时，选用正值。
根据试验，针对不同雪橇参数对轧制板形的影响进行比较，可得出以下结论。当雪橇参数从负值逐渐增加到正值时，钢板的板形也从翘头逐渐转变为扣头。此外，当轧制厚度为23~30mm，轧件的瓢曲程度要比轧制厚度为60mm及以上时更严重，因此，及时根据板形调整精轧机上的雪橇参数是实现调控目标的有效方法。
该厚板分厂针对尾部下扣或者上翘情况下，末道次轧制速度考虑将原本的加速-失速-再加速模式改为近乎匀速轧制模式，尽可能减少失速量，减少末道次轧制过程与轧机的冲击，起到类似连轧带矫直的效果。
3.3冷却参数（水比）的优化
以进一步提升钢板的组织结构和力学性能，可使用超快速冷凝（ACC）或热处理等方法。钢板在冷却过程后很容易形成屈曲，这一问题主要源于两个方面：一是鉴于轧制后钢板形状存在较大缺陷，另一种是超快速冷却时水分布不均匀造成的。
鉴于上下集箱的流水比不合适，从而致使ACC模型存在问题，从而致使钢板冷却过程中出现各种板形问题。这些问题涵盖头尾轻微上翘、侧面中部凹凸等。另外，冷却后钢板上下表面温度存在偏差：①当上表面温度低于下表面温度时，横向上会出现所谓的“中凹”，这就需要提高水量，降低水比；②当上表面温度大于下表面温度时，横向会出现所谓的“中凸”。为了解决这个问题，需要相应减少水量并提高水比。调整过程中应注意保证钢板形状不受影响，单次调整幅度不能超过0.1，累计调整幅度不超过0.2。同时调整范围应控制在0.5~0.52。引入自适应功能可以进一步提升ACC最终冷却阶段温度控制的稳定性，是一种有效的方法。
3.4优化轧制线高度
优化轧制线高度是确保钢板平直度的重要措施之一。轧制线高度是指轧机辊系与钢板之间的垂直距离。合理调整轧制线高度可以有效地控制钢板的弯曲和变形，以达到预期的平直度要求。
首先，通过准确测定钢板的初始弯曲情况，可以确定合适的轧制线高度。根据钢板的初始弯曲度，调整轧制线高度，使辊系与钢板之间的接触均匀，避免因过大或过小的轧制线高度导致的额外变形。
其次，优化轧制线高度可以改善轧制过程中的应力分布。过小的轧制线高度可能导致辊系对钢板施加过大的压力，造成过度塑性变形和弯曲。相反，过大的轧制线高度可能导致辊系与钢板接触不均匀，无法提供足够的轧制力，使得钢板无法得到充分的塑性变形，也会影响平直度。
最后，通过合理调整轧制线高度，可以实现动态控制钢板的平直度。在轧制过程中，根据钢板的变形情况和实时监测数据，及时调整轧制线高度，以保持钢板的平直度。这可以通过自动控制系统或操作人员的调整来实现，确保钢板在整个轧制过程中保持良好的平直度。根据轧制工艺理论，在其他条件均匀对称的情况下，最理想的轧制线高度为道次压下量的一半，此时可以保证轧件水平咬入和轧制后平直。
3.5矫直机的矫直优化
首先，合理选择和调整矫直机的辊系。辊系的设计和布局对矫直效果至关重要。辊的直径、间距、数量和布置方式都应根据板材的厚度、宽度和性质进行合理选择咱4暂。辊系的调整包括调整辊的位置、角度和压力等，以适应不同板材的矫直需求。
其次，使用先进的矫直控制系统。采用精确的传感器和自动控制系统，可以实时监测板材的变形情况，根据实际情况调整辊系的参数，以实现精确的矫直效果。控制系统可以根据预设的矫直曲线或矫直规范进行调整，确保板材在矫直过程中达到预期的平直度要求。
另外，优化矫直工艺参数。矫直过程中，工艺参数如矫直速度、调整矫直机辊缝压下，边辊、弯辊、矫直机倾斜和矫直次数等都会对矫直效果产生影响。通过合理调整这些参数，可以使矫直过程更加精确和高效，避免过度矫直或不足矫直造成的问题。
3.6末道次压下量的优化
精轧机末道次的压下量对尾部瓢曲起到至关重要的作用，现在将原本大压下少道次的轧制模式改为减小压下量多道次的轧制方式，并且把最后一道次的压下率也减小，控制在2%~4%。结合末道次的匀速轧制，能更好的保障了钢板的尾部的平直度。
通过这些措施，分厂的每月瓢曲量在逐步降低。如图3所示。
4结束语
文章通过分析基于厚板轧制的平直度实测信息，成功开发了一种平直度控制技术。该技术的目标是解决钢板在控轧和控冷过程中出现的瓢曲问题，并采用多种优化手段进行改进。具体而言，文章对钢板上下表温差进行了优化调整，调整了雪橇参数和上下辊辊速差，并采取了降低轧制线标高和水比控制等策略。这些措施能够全流程地对钢板的板形进行控制和优化，从而将厚板厂的平直度优化至小于8mm/m2。同时，通过每月减少瓢曲量提高合同交付率，大大提高交货量，并实现每月约1000吨的产量增加。此外，在经济计算中发现，这些改进还能够节省成本约200万元。
参考文献
［1］马宇飞，刘长鑫，孔伟，等.基于工业大数据的厚板板形预报系统研发［J］.物联网学报，2021，5（3）：39-48.
［2］肖桂林，刘晔.基于PIDAS平台厚板质量管理的探索与实践［J］.宝钢技术，2021（1）：19-23.
［3］李德刚，刘泽田，董瑞峰，等.中厚板轧制过程中头部弯曲原因及其控制［J］.上海金属，2013，35（6）：48-52.
［4］王昭东，李家栋，付天亮，等.超宽幅特殊钢中厚板连续热处理装备技术研发和应用［J］.轧钢，2019，36（3）：1-5+13.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
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中厚板轧制中平直度的分析与控制研究论文
人参与 2025-04-30 10:19:51 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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