7 中厚板板凸度和板形控制技术汇总

7中厚板板凸度和板形控制技术

7．1板凸度和板形的基本概念

中厚板生产是钢铁生产过程的重要组成部分，板凸度和平直度是重要的质量指标。近年来，在中厚板轧制中，普遍采用大压下轧制、低温轧制等技术，轧制力大幅增加，板凸度和平直度控制的问题也更加突出。本章将就中厚板板凸度、平直度控制时应考虑的影响因素及具体的数学模型进行讨论。

所谓板形(plate shape)，通常指的是平直度(flatness)，或称翘曲度，俗称浪形，即沿中厚板长度方向上的平坦程度；而在板的横向上，中厚板的断面形状(profile)，即板宽方向上的厚度分布也非常重要。断面形状包括板凸度、边部减薄及断面形状等一系列概念。其中，板凸度(plate crown)是最为常用的横向厚度分布的代表性指标。

7．1．1板凸度

中厚板板凸度可以定义为轧件横断面上中心处厚度与边部某一代表点(一般指离实际轧件边部40mm处的点)处厚度之差值(图7-1)，即

C h=h c－h c (7-1)

式中h c——钢板横断面上中心处的厚度；

h c——钢板横断面上边部某一点代表处厚度。

7．1．2边部减薄

轧后板材在90％的中间断面大致具有二次曲线的特性，而在接近钢板边部处，厚度迅速减小，发生边部减薄现象。工业应用中，板凸度指除去边部减薄区以外断面中间和边部厚度差。边部减薄也是一个重要的断面质量指标。边部减薄量直接影响到边部切损的大小，与成材率有密切关系。边部减薄表示为：

C e=h el－h e2(7-2)

式中C e——板带钢的边部减薄；

h el——边部减薄区的厚度；

h e2——骤减区的厚度。

7．1．3 中厚板断面形状的表达式

中厚板的板形与中厚板断面形状有关，所以为了控制中厚板的平直度，也可以将中厚板的板形用断面形状参数来表述。钢板的断面形状可以用轧件厚度^(z)和板宽方向离开中心线距离x之间的多项式来表示，即

h(x) = h c+a1x+a2x2+a3x3+a4x4(7-3)

式中h c——嘲。忤中部桷厚霞；

a1，a2，a3，a4——断面形状的特征参数。

任何一个给定的断面形状，都能以式7-3来表达。但是除一次项与两侧压下不等有关外，一般认为中厚板轧件是左右对称的，因此奇次项不存在，同时为了计算的简便，可以忽略高次项的影响，因此式7-3可以写成：

h(x) = h c+ a1x + a2x2+ a4x4(7-4)

由上式可知，只要知道4个参数h c、a1、a2、a4，则断面形状完全可以确定。系数a1、

a2和a4主要取决于轧辊凸度分布∆D x、单位长度轧制力分布∆P x、弯辊力大小和方向F w。分别控制∆P x、∆P x、F w，就可以改变a1、a2和a4，从而达到改变轧后轧件断面形状和控制平直度的目的。

除了上面所述的与中厚板断面形状有关的各个特征值外，在今后讨论板形问题时，还要涉及到辊缝形状及轧辊辊型等技术名称。

上下辊各种辊型的综合构成了空载辊缝形状。当轧人轧件时，在轧制力的作用下，轧辊将发生弯曲和剪切变形(60％～70％为弯曲变形)，因而形成有载辊缝形状。有载辊缝形状与下列因素有关：

(1)轧制力造成的辊系弯曲变形(包括剪切变形)及辊系压扁变形；

(2)弯辊力造成的辊系弯曲变形；

(3)轧辊热膨胀引起的辊缝形状变化；

(4)轧辊磨损(工作辊与支撑辊的磨损)对辊缝形状的影响；

(5)原始轧辊辊型(工作辊与支撑辊的辊型)对辊缝形状的影响；

(6)在线可调辊型(CVC、PC等)对辊缝形状的影响。

7．1．4板平直度

将中厚板设想成是由若干纵条组成的整体，各窄条之间相互牵制、相互影响。若轧件沿横向厚度压下不一样，则各窄条就会相应地发生不同的延伸，从而在各窄条之间产生相互作用的应力。当该内应力足够大时，就会引起轧件的翘曲，此翘曲程度即被定义为平直度。在中厚板生产中，一般用中浪或边浪来定义翘曲，平直度的定量表示方法有很多种，较为实用的有相对长度表示法、波形表示法、残余应力表示法等。

7．1．4．1相对长度表示法

作为平直度的定量指标，如图7-2所示有两个量，其一是用横向上最长与最短纵条间的相对长度差来表示，即相对延伸差E：

E=∆L/L (7-5)

式中∆L——轧后轧件最长与最短纵条长度之差；

L——轧后轧件最短纤维的长度。

相对延伸差E的国际通用单位为I单位，一个I单位相当于相对长度差为10－5。7．1．4．2波形表示法(翘曲度法)

用波形表示板形的方法可分为波高表示法及波浪度表示法。用板材翘曲曲面上偏离基准

平面的最大距离来表示板形的方法称为波高表示法。而将此段板材的翘曲认为是一正弦波，用其波高与波长的比值来表示板形的方法称为波浪度表示法。波形表示法(翘曲度法)如图7-3所示，其数学表达式为：

100%v v

R L λ=⨯ (7-6) 式中 λ——翘曲度，以百分数表示；

7．1．4．3残余应力表示法

轧件宽度方向上分成许多纵向小条只是一种假设，实际上轧件是一个整体，小条变形时要受到左右小条的限制，因此当某小条延伸较大时，受到左右小条的影响，将产生压应力，而左右小条将产生张应力。这些压应力或张应力称为内应力，轧制完成后的内应力称为残余应力。

特别是在目前板带生产中，随着接触式板形仪的逐渐广泛应用，这种利用在轧制过程中所检测到的前张应力差分布来表示板形的方法被广泛采用。残余应力表示法的数学表达式为：

σre = a T (2x ／B)2+const （7-10）

式中σre ——辊缝出口处戈点在钢板中发生的残余应力；

a T ——板形参数；

B ——板宽；

x ——所研究点距钢板中心的距离；

const ——二次函数常量。

7．1．5良好平直度的条件

考虑到轧件厚度与平直度和板凸度之间的密切关系，引入比例凸度的概念，比例凸度G ，表示为板凸度c 。与轧件轧后的平均厚度h 之比，即为：

C p =C h ／h (7-11)

为了获得良好的板形，要求中厚板轧件沿其横向有一均匀的延伸，即应保证来料中厚板的横断面形；状与承载辊缝的几何形状相匹配，从而使轧件横向上的纵向延伸均匀，轧件的轧前与轧后断面各处尺寸：比例恒定，由此定义：