冷轧带钢轧制中的新技术--边降控制

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矿冶
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冷轧带钢轧制中的新技术—边降控制
池文茂，高 巍，吴 滨，陈 立
（邯郸钢铁集团公司，河北邯郸 "#+"!#）
摘 要：在轧制过程中，由于轧辊上的轧制载荷由加载区至无载区逐渐过渡，会在板带边部产生边降
! 边降的定义与控制方法简介
边降可定义为在轧制过程中板带边部在厚度上 的减少量（见 图 !），它 是 由 于 圆 柱 形 轧 辊 在 轧 制 过 程中产生的轧制载荷由加载区至无载区逐渐过渡而 造成的结果。对应于不同的产品厚度、钢种，高速运 行的连续冷轧带钢生产线可通过在线切除产品边部 （宽度大于厚度超差部分）来保证板带产品的质量， 它是以牺牲板带的成材率为代价，也对能源、人力、 财力、物力均造成了浪费。
（)J*((）的轧制过程中边部出现隆起。（I）、（>）可 显示出 ,-.辊轧制过程中的作用，减少了板带轧制 后的切边损失。
图& 边壳在不同位置时辊缝轮廓 718/" K1(<;5B=DE?;;85LBC1>$2=@@5BD1::=E=2B@C=;;L?@1B1?2@
* 边降控制的应用实例
,-.冷却系统和 ,-.辊是减少轧制过程中板 带边降的两个有效手段：,-. 辊可直接作用于板带 边部，而 ,-.冷却系统则作用于板带上相应一个较
图% "#$对板带边部轮廓的影响 ()*+< -./012.324/"#$34.328764.675)829*2854/)02
参考文献：
〔!〕?@.6AB245*+-.352@62C)2094/3409675)87D541*D7D2"#$ 6C672;［E］+FGF公司，%::%+
〔%〕?@571.*+H.2II@C745291327D229*29548［J］+F7220K2A
宽的区域万。方数据
在 KMKN-=(=8公司向 OCP@@=2NQE<LL工厂提 供的!机架"辊串列轧机中，每个机架上均准备配 ,-. 辊系统 及 相 应 的 控 制 系 统 和 测 量 仪 表。 在 邯 郸钢铁集团公司新建连续酸洗冷轧线的五机架"辊 串列冷连轧轧机中也均配置了 ,-. 系统。图R示 出使用和未使用 ,-.系统的五机架连轧机组的比
在理论研究和大量的轧制实验基础上，国外公司
最新开发出用于高速冷轧带钢生产线上自动边降控制
的两种基本方法（2=4冷却系统及 2=4辊系统），并可 在高速运行的冷轧带钢生产线上联合或单独使用。
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矿冶
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图! 边降的定义和形成 !"#$% &’(")"*"+),)-(+./,*"+)+(’-#’-.+0
1 2&3冷却系统
2&3冷却系统的目的是在板带边部得到一个轧 辊热凸度的突变减少，以补偿边降量。为实现该目 标，在原有基本的工作辊冷却系统的基础上增加边部 冷却喷淋杆，布置在工作辊出口侧，如图1所示。
图" #$%冷却系统的喷淋杆及喷头布置 !"#$1 2&34++5")#670.,89,.7,)-)+::5’,..,)#’/’)*
镀锡板： 入口厚度：@$1<@// 出口厚度：@$%AB// 板带宽度：C<@// 标准冷却系统： 上部工作辊处：<?@D／/") 下部工作辊处：<1@D／/") 温度：B@$A> #$%冷却系统：关闭
图& #$%冷却系统关闭时在辊缝处两工作辊总的热变形 !"#$< E)(5F’)4’+(2&34++5")#（7G"*4H’-+((）+)*H’./,54.+G)
即厚度的减少现象。为减少边降对板带质量的影响，可在轧制过程中采用边降控制技术：在轧制过程中
边降控制冷却系统，通过轧辊由相应的温度分布不同而得到热凸度突变来减少板带边降；也可采用边降
控制辊，结构上对辊子边部区域进行弱化，减少轧辊轧制对板带边部的影响。
关键词：冷轧带钢轧制；边降控制；边降控制冷却系统；边降控制辊
增加，边降逐渐减少；在最大重叠量时，边部出现隆
起。可知重叠量在&#(( 时，带钢厚度可保持至带 钢边部。
镀锡板：
入口厚度：#/’)#(( 出口厚度：#/&"!(( 板带宽度：+)#((
标准冷却系统：
上部工作辊处：)*#0／(12 下部工作辊处：)’#0／(12 温度：!#/"6
,-.冷却系统： 压力：)/*3&#!45 每阀流量：+/"0／(12 温度：’)6
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廓测量装置提供后馈信号，建立板形和平直度的控
制系统，从而使轧制生产工艺优化至一个较高的水
平。
冶
图! 使用 "#$辊在板带边部的影响 ()*+, -./012.324/"#$54004.675)829*2854/)02
低碳钢：入口厚度:+%,,;;，出口厚度:+!<%;;，使用 "#$ 辊和基本的辊子冷却系统，冷却温度=<>。
原有基本的工作辊冷却系统使用冷却液／乳化 液，介质温 度 为 常 温（ 室 温 ），在 对 应 的 最 小 宽 度 区 域，通过布置较稀疏的喷嘴向轧辊提供乳化液；同时 在板带的外部和边部，2&3 冷却系统喷嘴的分散区 设计仅为 %;$<//，喷 淋 杆 的 喷 射 图 形 与 布 置 和 上 述的小区域的喷射杆相同，使用介质为冷却液或水， 在沿着板带宽度方向获得一个足够大的温度梯度， 从而边部得到适当的热凸度。
为了检验 2&3冷却系统的作用，使用退火的镀 锡薄钢板在一套两机架 &3= 轧机的第一机架上进 行试验。在第%次试验时只使用基本的冷却系统轧 制，如图<所示。工作辊的圆柱形轮廓在试验进行 的前后分别测量对比，两次测量热变形差值见右侧 图。第1次试验使用 2&3冷却系统，冷却液温度为 1<>，如图?所示。
每间隔*/!(( 进行在线测量。图H（5）、（I）、（>）显 示出在不同轴向窜动时的板带厚度轮廓，其中（5）为 板带边缘距 ,-.辊凹壳为")/*(( 时的测量结果， 它显示出使用常规工作辊轧制时的轮廓图形相同；
（I）为板带边缘距 ,-.辊凹壳&)/*(( 时的轧制边 降情 况；（>）为 板 带 边 缘 距 ,-. 辊 凹 槽 再 减 少 时
在冷轧机组生产线设备配置时，由于第!机架 的大压下量可产生更多的热凸度，并且板带厚度越
大，其边降值越大。"#$ 冷却系统应设置在第 ! 机 架中；"#$辊则可在每个机架中使用。
通过物理模型，建立前馈控制系统，分配边降
控制调整动作至每个机架，实现生产过程中板带边
降控制自动化；另外，通过设在末机架后的厚度轮
两次试验中其他的试验条件保持相同，对比试 验结果表明，辊缝在中间部位相同，但在边部可增加 辊缝1I!/，该 值 使 得 轧 制 后 板 带 的 边 降 在 允 许 范 围内。
< 边部控制辊（2&3辊）
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2&3辊在圆柱形轧辊的两末端开环形的槽，见 图B。工作 辊 沿 轴 向 窜 动 以 适 应 不 同 宽 度 的 板 带， 2&3辊对带 钢 边 部 边 降 补 偿 依 靠 于 板 带 和 其 上 方 2&3辊凹槽壳的重叠程度。2&3 辊的设计在辊缝 靠近带钢边部也要承受一定的压力，同时保证带钢
和辊面能 够 有 光 滑 的 接 触。 离 线 模 拟 结 果 见 图 A，
池文茂等：冷轧带钢轧制中的新技术———边降控制
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其轧 制 分 离 力 为 !"!#$%（ 平 均 分 布），板 带 宽 度 &’##((，边壳厚 度 )!!*+((，边 壳 至 板 带 边 部 的 距离为#!’#((（’(( 调整间隔）。随着重叠量的
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矿
较：
入口原料均使用热轧板带；在第!种情况下，在 轧制过程未采用 "#$系统，五机架均出现板带边降 并且不断发 展；在 第 % 种 情 况 下，第 ! 机 架 中 采 用 "#$系统，可 发 现 板 带 边 降 有 所 减 少，但 随 着 轧 制 的进行，板带边降又出现发展；在第 &种情况下，’ 机架均采用 "#$系统，板带可得到相对较好的边降 控制。
为适应板带产品厚度、成材率及产品品种组成 多样性的要求，在现代轧钢生产过程中引进了许多 新的控制理念及技术，其中边降控制技术（2=4）为
收稿日期：("")$"!$!#
作者简介万：方池文数茂据，设计院工艺设备二室工程师。
较新的研究课题。
对于板带厚度的变化，在板带宽度方向上定义
一 个 精 确 轧 辊 影 响 区 是 不 可 能 的，绝 对 边 降 量
图! "#$冷却系统打开时在辊缝处两工作辊总的热变形 718/* 92:;<=2>=?:,-.>??;128（@A1B>C=D?2）?2BC=E(5;>E?A2
图% 带 "#$辊的辊组
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（六辊 .G.轧机：工作辊为带 ,-.辊；中间辊带有 .G.系）
在轧制过程中 ,-.辊的凹壳部分随带钢边部 位置的不同而变动，使用一台非横断式多区测厚仪
!<PQL，在板带宽度方向上两个不同的点其对应值也 是不同的，如图!所示。为了使边降值!< 更加精确， 将由板带抛物线型凸度 !<K 带来的影响进行修正：
!< = !<PQL$!<K，其中 !<PQLX<(><! 为了控制板带在边部的厚度减少量，在理论上
可采用以下措施："使用锥形辊；#轧辊沿板带宽度 方向产生适当的温度分布，产生热凸度；$在板带边 部区域对辊子进行弱化。
中图分类号：,-))).%/(；,-))#.#
文献标识码：0
123 ,245167829:;4:<=;:<<61-—2=-2=;:>4:1,;:<
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