热轧带钢线板形控制

热轧带钢线板形控制研究
[摘要]：在热轧带钢的生产中，板形问题是经常出现和必须加以控制的问题。

随着客户对热轧带钢要求的不断提升，以及热轧带钢产品薄规格化。

如何提高板形质量，成为了热轧带钢产品质量提升的重要影响因素。

也是各轧钢厂需长久研究的课题。

[关键词]：热轧带钢板形分类控制研究
中图分类号：tg333.7+1 文献标识码：tg 文章编号：
1009-914x（2012）20- 0010-01
热轧卷板【hot rolled coils 】是以板坯（主要为连铸坯）为原料，经加热后由粗轧机组及精轧机组制成带钢。

从精轧最后一架轧机出来的热钢带通过层流冷却至设定温度，由卷取机卷成钢带卷，冷却后的钢带卷，根据用户的不同需求，经过不同的精整作业线（平整、矫直、横切或纵切、检验、称重、包装及标志等）加工而成为钢板、平整卷及纵切钢带产品。

由于热连轧钢板产品具有强度高，韧性好，易于加工成型及良好的可焊接性等优良性能，因而被广泛应用于船舶、汽车、桥梁、建筑、机械、压力容器等制造行业。

板形是热轧板带产品的一项重要的质量指标。

板形包括带钢整体形状（横向、纵向）以及局部缺陷。

带钢的截面形状（profile）和平直度（flatness）是描述板形的两个重要方面。

截面形状反映的是带钢沿板带宽方向的几何外形，平直度反映的是带钢沿长度方向的平坦形状。

截面形状和平直度是相互影响，相互转化的，共同决定了带钢的板形质量。

1.热轧带钢的板形分类
板形直观来说是指板带材的翘曲度，其实质是板带材内部残余应力的分布。

只要板带材内部存在残余应力，即为板形不良。

如残余应力不足以引起板带翘曲，称为“潜在”的板形不良；如残余应力引起板带失稳，产生翘曲，则称为“表观”的板形不良。

（1）理想板形。

理想板形应该是平坦的，内应力沿带钢宽度方向上均匀分布。

当去除带钢所受外应力和纵切带钢时，热轧带钢板形仍然保持平直。

（2）潜在板形。

潜在板形产生的条件是内部应力沿带钢宽度方向上不均匀分布，但是带钢的内部应力足以抵制带钢平直度的改变。

当去除带钢所受外力时，带钢板形仍然保持平直。

然而，当纵切带钢时，潜在的应力会使带钢板形发生不规则的改变。

（3）表观板形。

表观板形产生的条件是内部应力沿宽度方向上不均匀分布。

同时，带钢的内部应力不足以抵制带钢平直度的改变。

结果局部区域发生了弹性翘曲变形。

去除带钢所受外力和纵切带钢都会加剧带钢的表观板形。

（4）混合板形。

混合板形指的是带钢各个部分板形形式不同。

例如，带钢的一部分呈现潜在板形，其他的部分呈现表观板形。

（5）张力影响的板形。

如果张力产生的内应力足够大，以至于可以将整体的（内部的和外部的）压应力减小到将表观板形转变为潜在板形的水平，则张力影响的板形可能是平的[2]。

2、热轧板形预设定控制
热轧卷板是以板坯（主要为连铸坯）为原料，经加热后由粗轧机组及精轧机组制成带钢。

热轧板卷从精轧最后一架轧机出来的热钢带通过层流冷却至设定温度，由卷取机卷成钢带卷，冷却后的钢带卷，根据用户的不同需求，经过不同的精整作业线（平整、矫直、横切或纵切、检验、称重、包装及标志等）加工而成为钢板、平整卷及纵切钢带产品。

简单点儿来说，一块钢坯在加热后（就是电视里那种烧的红红的发烫的钢块）精过几道轧制，再切边，矫正成为钢板，这种叫热轧。

由于热连轧钢板产品具有强度高，韧性好，易于加工成型及良好的可焊接性等优良性能，因而被广泛应用于船舶、汽车、桥梁、建筑、机械、压力容器等制造行业。

随着热轧尺寸精度、板形、表面质量等控制新技术的日益成熟以及新产品的不断问世，热连轧钢板、带产品得到了越来越广泛的应用并在市场上具有越来越强的竞争力。

热轧板形预设定控制包括串辊位置设定和弯辊力设定等功能。

（1）起动时序
·换辊后做工作辊数据初始化
·精轧设定完成后进行工作辊串辊设定
·同时计算工作辊的热膨胀凸度
·待上述工作完成后进行工作辊弯辊设定
·末机架抛钢后计算工作辊的磨损凸度
（2）热轧板形要求的负荷分配计算
在精轧设定进行负荷分配时考虑满足板形要求的轧制压力，即
下游机架的轧制压力与轧件厚度按比例分配，使下游机架的轧件比例凸度保持接近。

（3）用于凸度控制的上游机架串辊位置设定计算
按照轧件凸度要求和工作辊连续变凸度辊形计算上游机架串辊位置。

主要模型有辊系弹性变形计算模型和串辊位置计算模型。

（4）用于自由规程轧制的下游机架串辊位置设定计算
根据轧制计划单元预报不均匀轧辊磨损变形，计算得到轧制每块带钢的各机架工作辊串辊位置设定值。

3、热轧板形自动控制
热轧板形自动控制主要是依靠出口的板形仪检测而进行反馈控制，以及二级对轧制力、热凸度、板凸度等因素的预设定，从而得到整体良好的板形质量。

（1）板形反馈控制（fbk-asc）
通过出口的板形仪，对于带钢的实际平直度进行检测后，依据板形仪数据，计算出带钢的平直度，将目标平直度与实际平直度进行对比后。

通过控制板形仪的弯辊对板形进行控制。

当板形仪出口平直度仪检测出中浪时，减小板形仪弯辊力；当板形仪出口平直度仪检测出双边浪时，增加板形仪弯辊力；以得到平直的带钢。

（2）轧制力板形控制（rf-asc）
由于各个机架的轧制力、弯辊力、agc等因素的影响，轧制力板形控制通过对平直度进行预测，对轧制力及弯辊力进行修正，以减
少上述因素对板形造成的变化，提高平直度的精度。

（3）动态凸度控制（fbk-dcc）
动态凸度控制是通过板形仪出口平直度仪所检测的实际凸度，与目标凸度进行对比后，对f1-板形仪的弯辊力及f1-f3的pc角进行修正后，而得到成品良好的凸度。

（4）轧辊热凸度补偿（thermal crown compensation）
基于二级所计算的热凸度预报、板凸度等，修正r2-板形仪的弯辊力，以补偿轧辊的热凸度变化。

4、结束语
板型控制模型对热轧带钢的产品质量有着决定性的影响，通过优化板形模型参数，可以有效的改善带钢的板形质量，满足生产工艺的要求，使板形误差控制在很小的范围内，热轧薄板生产线在生产实践中，通过不断改进各个影响因素、优化工艺参数、设备精度及板形自动控制，在板形控制方面才会有良好的效果。

今后，在轧辊辊型以及模型设定等方面继续研究，以进一步改善和提高板形质量。

参考文献：
[1] 贾军艳，杜秀珍，王欣等.唐钢热轧薄板板形影响因素分析.金属世界，2007，（4）：51～52
[2] （美）金兹伯格.高精度板带材轧制理论与实践[m].姜明东，等译.北京：冶金工业出版社，2000，8～12，316
[3] 王廷溥，齐克敏主编. 金属塑性加工学.北京：冶金工业
出版社，2004，253～257
[4]杨荃.宽带钢生产线板形质量控制理论和应用.北京可以大学高效轧制国家工程研究中心.2005。