矫直技术在中厚板平直度控制中的应用

第１６卷第１期·３８’２０１０年２月

宽厚板

ＷＩＤＥＡＮＤＨＥＡＶＹＰＬＡＴＥ

Ｖ０１．１６．Ｎｏ．１

Ｆｅｂｒｕａｒｙ２０１０

现代辊式矫直技术在中厚板平直度控制中的应用

沈继刚李宏图

（中冶赛迪工程技术股份公司）

摘要在简要介绍中厚板生产中出现的平直度缺陷的基础上，详尽分析了控制平直度缺陷的现代矫直技术和采用现代矫直技术的典型矫直机的技术结构特征。针对近期国内中厚板生产线迅猛发展的现状，列举了现代辊式矫直机在国内相关中厚板生产厂的应用情况。

关键词中厚板现代矫直技术平直度

ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆ

ＭｏｄｅｒｎＲｏｌｌＬｅｖｅｌｌｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＦｌａｔｎｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌｏｆＭｅｄｉｕｍａｎｄＨｅａｖｙＰｌａｔｅ

ＳｈｅｎＪｉｇａｎｇａｎｄＬｉＨｏｎｇｔｕ

（ＳｔｅｅｌＲｏｉｌｉｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＣＩＳＤＩＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．Ｌｔｄ）

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ＫｅｙｗｏｒｄｓＭｅｄｉｕｍａｎｄｈｅａｖｙｐｌａｔｅ，Ｍｏｄｅｍｒｏｌｌｌｅｖｅｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｆｌａｔｎｅｓｓ

０前言

中厚板是国民经济建设和国防建设中的重要基础材料，是工业进程和发展过程中不可缺少的钢铁品种，广泛应用于船舶、桥梁、石化、锅炉、压力容器、高层建筑及军工等行业。世界钢铁工业的发展历程表明，中厚板的生产水平和产品质量标志着一个国家的钢铁工业发展水平。

随着科学技术的发展，中厚板生产制造水平不断提高，品种日益增多，应用范围和领域不断扩大，用户在对其内在性能严格要求（高强度、高韧性、可焊性等）的同时，对其外观质量也提出了更高的要求（平直的板型、光洁的表面、高精度尺寸等）。作为中厚板生产线上平直度控制的重要环节，辊式矫直设备的性能对成品钢板的外观质量起着决定性的作用，其先进与否在很大程度上反应了中厚板厂的技术装备水平。

１中厚板平直度缺陷的产生机理及其分类１．１缺陷产生机理

中厚板在加热、轧制、快速冷却、剪切以及热处理过程中，常出现板带材的纵向纤维在宽度或厚度方向上长度不相等的现象（即存在小的长度差）。由于纤维变形的不相等，在钢板内部产生了内应力，如果此内应力超过了钢板的临界屈服应力，就容易导致板面沿纵向或横向弯曲，形成平直度缺陷。

平直度实际上是指钢板实际形状与其理想的平直状态的偏差值，用不平度表示。它是衡量钢板质量好坏的一个很直观、很重要的指标。

１．２缺陷的分类

常见的平直度缺陷大体分为两类。一是板面瓢曲，包括长度和宽度方向瓢曲；二是板型不良，包括中间波浪、边部波浪、侧弯等。

通常所见到的缺陷是其中的一种或两种以上的组合。如长度方向联合瓢曲又叫马鞍形瓢曲；中间波浪包括中波、中线波两种；边部波浪包括双

第１期沈继刚等：现代辊式矫直技术在中厚板平直度控制中的应用‘３９·

边浪、单边浪等。

对于存在的种种平直度缺陷，只能依靠矫直手段予以改善。辊式矫直机作为中厚板生产过程中的重要设备，主要用来消除轧制和轧后冷却过程中产生的瓢曲和波浪缺陷，保证钢板平直精度、消除残余应力，使其符合国家标准或满足用户要求。

２现代辊式矫直技术的特点及其典型结构２．１辊式矫直机理

在中厚板生产中，由于多数被矫钢板上的原始曲率的大小与方向均是随机的。所以通常采用的矫直策略是：钢板在矫直机中经过交错排列的矫直辊的多次反向弯曲，使其在横向断面外层金属产生一定的屈服变形，长度较短或绷得较紧的部分伸长，原始曲率的不均匀度逐渐减小，从而获得所需的平直度和较小的残余应力。

２．２现代辊式矫直的技术特点

随着控轧控冷技术（ＴＭＣＰ）等新技术在中厚板生产中的广泛应用，传统矫直机存在的刚性差、矫直钢板厚度范围窄、功能少、换辊费工费时等缺点，已经很难适应生产的要求。为满足强冷后高强度钢板的低温矫直以及用户对产品质量的高精度要求，各大冶金设备商陆续推出以“全液压、高负荷、高刚性、多功能”为特征的现代矫直机，该类型矫直机一经出现，便以其优良的矫直性能快速推广应用到中厚板生产中，其典型特征如下：２．２．１液压辊缝调整系统（ＡＧＣ）

传统矫直机上的电机调整系统在设定位置时由于存在精度不高、再现性和动态响应差等缺点，很难满足现代矫直的要求。矫直机上装备液压调整系统，可以有效克服电机调整系统的缺点。

液压辊缝调整系统由位置控制回路（带伺服控制的设定单元）和位移传感器（反馈实际位置值）组成。辊缝和矫直力设定通过４个设置在上框架上的液压辊缝控制液压缸来完成。辊缝控制的原则是在整个矫直过程中保持辊缝恒定，补偿钢板头部、中间和尾部在牌坊间的拉伸变形。由于４个液压缸可分别控制调整，辊系还具有整体前后倾动、左右倾动功能。

前后倾动功能实现自人口至出口矫直辊缝逐渐递增的调节，在入口的１—３号矫直辊给钢板提供大的矫直曲率，使钢板得到较大程度的矫直，之

后矫直弯曲曲率逐渐减小，消除入口矫直辊对轧件产生的强制弯曲，使其回到弹性变形范围，最终减少或消除残余应力。倾动的优点是既能保证钢板得到大的矫直变形，同时又可以避免过大的矫直力。

左右倾动功能调节使操作侧和传动侧得到不同的辊缝值。在轧件两边延伸不等的情况下可使用倾斜功能，即轧件厚度大的一侧采用小辊缝，厚度小的一侧采用大辊缝，通过矫直减小轧件两侧的厚度差，达到矫平的效果。

２．２．２弯辊技术

带有中浪或边浪等板型缺陷的钢板，纵向纤维长度不一致，这类钢板无弯辊矫直时，一般需要多道次矫直才可满足不平度要求。装备弯辊装置的矫直机，由于矫直辊的弯曲可沿钢板宽度方向施加大小不同的压弯量，使钢板的纵向纤维在矫直过程中承受不同的应力变化，短纤维受拉，长纤维受压，最终达到延伸一致而使钢板平直，矫直效率大大提高。

目前常见的弯辊形式见图ｌ。第一类弯辊形式：矫直辊上受力架分为左右两部分，中部有铰接点，液压缸通过偏心轴和该铰接点可对上辊系进行弯辊。第二类弯辊形式：由设置在横梁和辊座之间的８个液压缸来调节补偿矫直过程中矫直辊的偏差。在矫直设定中，矫直机根据钢板浪形特点，自动提供正弯辊或负弯辊，如边浪采用正弯辊，中间浪采用负弯辊。

２．２．３预应力框架结构

与传统焊接机架相比，采用预应力框架结构的机架由于预紧力的作用，机架刚度大为增加。预应力立柱的框架包括拉杆及螺母、上横梁、立柱、下横梁等部件。预应力拉杆和机架立柱在预紧力的作用下，分别产生拉伸和压缩变形，当矫直机工作时，由于受到矫直力的作用，拉杆和立柱的受力得到再分配，拉杆受力增加，立柱受力减少，作用在机架立柱的矫直力与预紧力部分抵消，很大程度地增加了机架的刚度。

２．２．４矫直辊单独调整及变辊距技术

传统矫直机的上矫直辊通常只能在纵向以楔形方式调整（倾动式轭状调整）。实践表明，装有该类型调整系统的矫直机已满足不了钢板平直度、残余应力最小化以及从钢板中心到表面残余应力逐渐减少、防止翘头和一道次矫直的要求。