唐钢热轧板带成形技术及控制措施

【摘 要】本文介绍了轧辊横移式四辊轧机和液压弯辊等国内外热轧板带钢板型控制的偷笑方法，以及板形的控制技术与在线监测的状况，借助于对传统四辊轧机缺陷的研究，总结出轧机改造的最佳方案，并根据常出现的问题提出了解决方案和良好建议。

【关键词】板形控制；热轧带钢；在线监测

1 引言

随着我国冶金行业的进步与发展，对带钢热连轧机组生产产品的质量要求也越来越高，如何控制热轧板带钢板形，现已成为了当前冶金行业急需解决的问题之一。板凸度、平直度、局部高点以及边部减薄组成了板形，同时它也是有轧辊的弹性变形、原料形状等决定的。对冷轧后的凸度和平直度有关键影响的是热轧后的带材凸度，由于目前需求客户对冷轧薄板的平直度以及凸度都有很高的要求，所以热轧板带钢板形控制技术逐步得到重视。传统的总轧制压力控制阀、轧辊的局部冷却法以及变压下量法等等这些虽然能对控制板形起到一定的作用，但是他的随动性不好，所以，这就要研究人员再进行更深一步的探究。随着近几年冶金行业国外因素的影响，我国的武钢和宝钢已经在板形控制技术上达到了国际水平。

唐钢1450mm热带钢半连轧机与1992年年底已基本建成，轧机的装备水平较低，其中F1-F6精轧机组没有增设任何板形控制系统。为使热轧板厂的年产量达到100万t的设计水平，产品的板形达到标准要求，为将来冷轧厂的生产打好基础，在唐钢现有的热轧机条件下选择合适的板形控制方法十分必要。本文介绍了国内外的热轧板、带钢板形控制技术的状况，并结合唐钢实际提出了建议。

2 国外热轧板带钢板形控制技术现状

由于近来对板带钢的横向厚度精度的要求更严，为此，世界工业发达国家在不断地研究开发新设备、新工艺，以改善板带材的板形。特别是进入80年代以来，开发了各种新型轧机和新的控制技术，几种有效的方法正在扩大推广应用，在这方面日本和德国均处在领先地位。国外板形控制最有效的方法有以下几种：

2.1 弯辊法

在改善板形的一切措施中，液压弯辊是最基本的方法，而且其他方法也离不开液压弯辊的配合。液压弯辊大体上可分为三种类型，即弯曲工作辊、弯曲支承辊和双轴承做弯曲辊。在实际应用中，由于弯曲支承辊和双轴承座弯辊法的设备结构较复杂，故应用较少。弯曲工作辊法可分为正弯和负弯两种。正弯工作辊即液压缸安装在两个工作辊轴承座之间，以减少辊缝的凸度；而负弯工作辊即液压缸安装在支撑滚轴承座和工作辊轴承座之间，以增加辊缝凸度，但负弯工作辊必须在轧件进入轧机后才能形成弯曲力矩，设定值控制较困难，故也不常用。因此在这几种弯辊法中只有工作辊正弯辊比较常用，无论哪种机型均可配合使用。

2.2 轧辊横移式四辊轧机

2.2.1 传统四辊轧机结构的缺陷与HC轧机的出现

传统四棍轧机的使用已有半个世纪，由于轧机本身结构的特点，板形精度及横向厚度精度的控制是个薄弱环节。在板边部之外，工作辊和支承辊之间形成一个有害接触区。这个区域内工作辊和支承辊之间的接触压力形成了一个有害弯矩，造成轧辊的多余弯曲，同时随轧制压力变化而变化，从而造成轧后断面也岁轧制压力变化，这就是四棍轧机板形不凉的原因之一。此外，这个有害接触区的存在限制了液压弯辊能力的发挥，因此传统四棍轧机要求弯辊系统有较大的弯辊力。

针对四棍轧机的缺陷，首先使用双阶梯支承辊或双锥度支承辊，如果产品宽度恒定，通过支承辊上适当的阶梯段长度可以完全消除有害弯矩的影响，使轧机的横刚性无限大，从而完全排除了轧制压力波动对板形的影响，而且提高了弯辊力的效果。

但是，适当的阶梯段长度只是相对一定板宽而言，为了适应板宽的变化，人们研制了一种新的机型，即HC轧机。这种轧机有一堆可以横移的中间辊，通过它们沿轴向在两个相反方向上的移动，可以消除不同板宽所产生的有害弯矩，从而使板形控制水平达到了一个新的高度。但是六辊HC轧机结构较复杂，不合适现有四棍轧机的改造，因此，根据六辊HC轧机的特点和它所提出的思路，目前已研制出数种轧辊横移式四棍轧机，并在实践中发现这种轧机有更多的优点，所以其应用越来越广泛。

2.2.2 工作辊横移式轧机（HCW）

这种轧机具有可横向移动的工作辊，其辊身为平辊或一端带锥度，一般要与液压弯辊配合使用。这种轧机由日本川崎制铁发明，用语热轧中改善带钢的边部质量。可按牧师用下述方法之一进行轧制。

（1）带钢凸度控制法

通过工作辊横移，调整工作辊端部与带钢边部之间的距离s，改变轧后带钢断面形状，从而也改变了板形。通过调整s可以大大地扩大带钢的板凸度控制范围和板形控制能力。

（2）周期式位移法（CS法）

通过工作辊周期性往返横移，工作辊和带钢的接触区域不断变化，使工作辊的磨损分布及热凸度分布发生变化，分布范围扩大，分布趋于均匀，这就防止了异常断面形状的产生，并增加了单位轧辊消耗所轧板卷的长度。

（3）单锥度工作辊辊位调整控制法

采用TA法时，上下工作辊只有辊身一侧带锥度，并且相对称。按照带钢宽度及厚度的不同，将带边内侧各锥形位置移到宽度上最佳点.就可使边部减薄减至最小。

2.3 PC轧机

PC轧机即轧辊成对交叉式轧机，是由日本新日铁和三菱重工业公司联合开发的，其原理是依靠工作辊和支承辊成对组成的上下辊轴线相交叉而在辊缝中形成抛物线，相当于工作辊的凸度，通过交叉角的变化调整凸度值。PC轧机的主要特点是：（1）有很宽的板形和凸度控制范围；（2）适用各种辊形曲线；（3）有较大的压下量。PC轧机虽具有较大的凸度控制范围和较高的控制精度，但没有分散磨损的功能，因此不能实现程序自由轧制，不能满足热装工艺要求。为此三菱重工业研究所又开发了在线轧辊研磨工艺，使PC轧机获得了新的生命力。该工艺利用磨轮对工作辊进行在线研磨，从而可保证良好的辊形，满足了程序自由轧制的要求。

上述所有的板形控制装置只是整个板形控制系统的执行机构，该执行机构必须按照测量装置得到的信息处理后发出指令动作，指令正确与否直接影响到板形的控制质量。因此，必须解决好板形的精确可靠的侧定与其闭环控制。我国生产板带钢的钢铁企业中，宝钢和武钢在板形控制方面处于领先地位，具体技术状况如下。

3 结语

（1）传统的四辊轧机不能满足钢板和带钢的凸度、平直度和程序自由轧制的要求，为此国外开发了具有轧辊横移功能的轧机：HCW.CVC等或具有交叉和在线研磨功能的PC}-ORG轧机。

（2）无论采用什么形式的控凸功能的轧机，均必须与强力弯辊技术匹配才能获得良好效果。

（3）对轧机改造而言，由于工作辊横移轧机HCW具有较强的板形控制能力，简单易行，改动量小，因此是轧机改造的最合适机型。

（4）控制凸度和平直度的关键在于控制轧件宽度方向单元延伸差，首先应在较大厚度时（前段机架）稳定凸度，再在后段机架较小厚度时使已经获得的凸度保持不变，这是获得最佳板形质量的手段。因此，精轧机组中各机架都采用控凸轧机是较好的方案.

（5）国外随着板形检测仪表和板形模型的研制与应用，板形控制将进入自动控制时期，形成全闭环的板形控制系统是目前国外的研究方向。

（6）我国的宝钢和武钢在板形控制方面已有较大的成果，但其它企业还处在落后局面，因此，为了尽快赶上国际先进水平，老厂改造已势在必行。

（7）为提高唐钢1450mm热带钢轧机的板形控制能力，采用适当的板形控制方法是必要的，根据唐钢热轧板厂的实际情况提出了建议。

参考文献：

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[2]李世俊.板带钢生产新技术.轧钢技术国内外情况.冶金工业出版社，1990.

[3]冯振亚等.国内外热连轧板机生产技术现状及展望，90年代我国轧钢技术发展战略研究—第四届轧钢学术年会论文集，1991.

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