CN102784815B - 钢板冷矫直机来料长度方向板形的分类处理方法 - Google Patents

Abstract

一种钢板冷矫直机来料长度方向板形的分类处理方法，其特征在于，所述钢板长度方向翘曲度的分类方法如下：当钢板翘扣头高度不满足辊缝打开条件时，采用步骤如下：根据钢板生产工艺流程和钢板材料性能，确定矫直前钢板的板形范围，即钢板的最大翘曲度值λ_L；根据矫直机能力和钢板材料性能确定钢板一道次矫直的板形控制范围，即矫直机可矫平的钢板最大翘曲度若钢板最大翘曲度λ_L小于则确定一道次矫直：当时，采用大变形矫直方案；当时，采用小变形矫直方案；若钢板实际最大翘曲度λ_L大于则确定多道次矫直方案。该分类方法是对来料板形进行合理的分析和处理，使板形控制手段设定后计算时采用此相对板形值，使板形设定计算结果更加准确。

Description

钢板冷矫直机来料长度方向板形的分类处理方法

技术领域

本发明涉及冶金领域。具体地，本发明涉及一种用于钢板矫直的板形控制方法，更具体地，本发明涉及一种钢板矫直板形控制中对来料板形进行分类处理的方法。

背景技术

在冶金领域，在对钢板进行矫直时，为保证其矫直效果，必须对来料板形进行合理划分，进而采取不同的矫直策略。

例如，对于宽厚板而言，其生产流程一般需经过连铸、加热、粗轧、精轧、预矫、快速冷却、热矫、热处理、温矫、冷矫等多道工序。由于用户对产品的组织性能、尺寸精度和表面质量的越来越高的要求，尤其是板形指标一般要达到8mm/m，对于极限规格产品的板形指标要求小于3mm/m。在其生产流程中涉及了多次的加热冷却过程，同时轧制道次很多(一般多于20道次)，因此，钢板的板形控制难度大。

目前，各国冶金企业使用的钢板矫直机设计均采用多辊模式，即，通过钢板在上下两排矫直辊组成的辊缝中运行，实施往复弯曲以达到矫直钢板的目的。

如图1所示，在钢板矫直的实际板形控制中，采用弯辊、摆动、倾斜、单辊位置调整等手段都是有效的板形控制手段。即，板形控制手段是根据要求，改变钢板不同位置、不同阶段的弯曲程度，从而调整辊缝和矫直后钢板的延伸。但这些控制手段均受限于矫直机结构(尤其受限于矫直辊辊径和间距)，也受限于矫直机(尤其是辊系)和传动系统的安全性。由此，在来料板形不确定的情况下无法充分发挥矫直机能力，从而无法保证矫直成功率，更无法提高其板形控制精度。本领域已达成共识：来料板形情况对于矫直后板形精度和矫直成功率至关重要，是一个矫直设定的重要的参数。

但是，钢板矫直前涉及工序很多，尤其是在温矫和冷矫，矫直来料的板形是变化的，通常根据加热、冷却、轧制等工艺条件、材料情况、设备情况等而会在一定范围内波动。对此，国内外有关专利或公开资料检索，均没有相关技术的介绍。

发明内容

为克服上述问题，本发明的目的在于：提供一种钢板矫直板形控制中对来料板形进行分类处理的方法，所述对来料板形进行分类处理的方法系一种钢板矫直板形设定计算来料板形的分类和处理方法。该分类方法是对来料板形进行合理的分析和处理，使板形控制手段设定后计算时采用此相对板形值，使板形设定计算结果更加准确。

本发明的技术方案如下：

一种钢板冷矫直机来料长度方向板形的分类处理方法，包括：钢板长度方向翘曲度的分类方法，计算方法及其处理方法，其特征在于，

首先，根据目视钢板翘扣头程度确认是否打开矫直机进行辊缝操作；

当钢板翘扣头高度H满足下式时，需完成打开矫直机辊缝的操作：

其中，H₁为矫直机允许的钢板翘头最大高度，一般为H₁＝100～150mm；H₂为矫直机允许的钢板扣头最大高度，一般为H₂＝-100～-50mm，负号表示钢板弯曲方向向下，即扣头方向；

若钢板最大翘曲度λ_L小于则确定一道次矫直(即钢板经过一次矫直机即可若钢板实际最大翘曲度λ_L大于则确定多道次矫直方案。

所述一道次矫直即指钢板经过一次矫直机即可。

根据钢板生产工艺流程和钢板材料性能，确定矫直前钢板的板形范围，即钢板的最大翘曲度值λ_L，具体计算方法参见3.2。

根据矫直机能力和钢板材料性能确定钢板一道次矫直的板形控制范围，即矫直机可矫平的钢板最大翘曲度

根据上述本发明的一种钢板矫直板形控制中对来料板形进行分类处理的方法，其特征在于，

当时，采用大变形矫直方案；

当时，采用小变形矫直方案；

其中，α_λ1为一道次矫直采用大变形矫直方案时的临界钢板翘曲度倍数，可取值为-α_λ1＝0.62-0.65。

根据本发明，所述大变形矫直方案，即第一个矫直单元(矫直辊上下交叉布置，3个辊组成一个矫直单元)采用大的弯曲变形，使被矫直钢板经过第一个矫直单元后在长度方向上获得均一的板形，以方便后续矫直单元的矫直。大变形矫直方案一般用于修正来料板形较明显的情况，其前两个矫直单元所涉及的矫直辊负荷明显增加。

根据本发明，所述小变形矫直方案，则主要针对来料板形较为良好的情况，通过设定较小的弯曲变形即可满足矫直要求。

根据上述本发明的钢板冷矫直机来料长度方向板形的分类处理方法，其特征在于，当时，进行3道次矫直，且前两道次需采用大变形矫直方案；

当时，进行3道次矫直，且第一道次需采用大变形矫直方案；

当时，进行2道次矫直，且第一道次需采用大变形矫直方案；

其中，

a_λ3为需经3道次矫直时最大钢板翘曲度倍数，一般为a_λ3＝1.8～3.0；

a_λ2为需经过3道次矫直时最小钢板翘曲度倍数，a_λ2＝1.32～1.8。

根据上述本发明的钢板冷矫直机来料长度方向板形的分类处理方法，上述a_λ3等系数范围确定依据为来料的厚度规格和强度是决定初始矫直机辊缝设定的主要因素。而由于受前工序加工作用来料钢板会产生变形不均匀。

一般地，对于钢板矫直机而言，来料的厚度规格和强度是决定初始矫直机辊缝设定的主要因素。而由于受前工序加工作用来料钢板会产生变形不均匀(例如轧制过程钢板上下变形不同和冷却过程温度不均匀)，严重时会导致翘扣头现象，这将严重影响钢板的咬入。

根据上述本发明的一种钢板矫直板形控制中对来料板形进行分类处理的方法，其特征在于，冷矫直来料长度方向的最大翘曲度λ_L计算方法如下

${\mathrm{\λ}}_L={\mathrm{\λ}}_{\mathrm{LH}}\stackrel{\‾}{+}{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{LC}}$

其中，λ_LH的正负号与λ_L相同，λ_LC的正负号与λ_L相反。

根据本发明，采用热矫直机出口钢板长度方向最大翘曲度λ_LH作为冷矫直前钢板的板形基准值，采用热矫直机出口钢板温度分布(其上下表面最大温度差T_LH，一般T_LH＜100℃)作为钢板的温度基准值，λ_LC为冷床及输送辊道附加板形计算的翘曲度，

λ_LC＝a×Δt×ΔT×(L+b)

其中，ΔT为反映过程中冷却速度的钢板上下表面温度差，一般可设定为T_LH+20～80℃；Δt为反映钢板上下表面稳定达到环境温度所需的时间，一般可设定为10～30min；L为钢板长度，单位m；a为与钢板材料物性有关的系数，一般取值为0.7～3×10^-9(s*m*℃)^-1；b为反映钢板厚度影响的系数，可设定为(10～120)×钢板厚度，单位m。

λ_LC为冷床及输送辊道附加板形计算的翘曲度，在钢板上表面为空冷状态，钢板下表面由于与冷床和辊道接触为接触换热，因此钢板在此过程中产生的附加板形可表示为λ_LC。

根据上述本发明的一种钢板矫直板形控制中对来料板形进行分类处理的方法，其特征在于，

钢板附加板形表示为λ_LC，λ_LC的计算起始点应设在中间工序，即λ_LH和T_LH需修正为中间工序的相应值。

考虑到钢板生产流程中可能涉及退火、温矫直等中间工序，λ_LC的计算起始点应设在中间工序，即λ_LH和λ_LH需修正为中间工序的相应值。

这是因为，考虑到钢板生产流程中可能涉及退火、温矫直等中间工序，λ_LC的计算起始点应设在中间工序，即λ_LH和T_LH需修正为中间工序的相应值。

根据本发明的一种钢板矫直板形控制中对来料板形进行分类处理的方法，需考虑到矫直机中钢板的变形特点，故仅需对每块钢板的最大板形值进行分类处理即可。同时，本发明采用翘曲度λ表示钢板板形程度，λ_L表示钢板长度方向的翘曲度，正值为钢板翘头，负值为钢板扣头。

根据上述本发明的钢板冷矫直机来料长度方向板形的分类处理方法，其特征在于，翘曲度λ计算方法如下：

λ＝R_v/L_v

其中，R_v为板形的幅值(mm)，L_v为板形的波长(mm)，如图2所示。

这是因为，本发明的实现，需考虑到矫直机布置的具体位置。根据钢板生产流程，矫直机主要有预矫直机、热矫直机、温矫直机和冷矫直机。

钢板长度方向板形分类计算流程

总结本发明的钢板长度方向板形——最大翘曲度λ_L的分类和技术方法，其计算流程如图3所示，其中分类处理方法如图4、图5所示。

根据本发明的钢板冷矫直机来料长度方向板形的分类处理方法，本根据钢板生产流程，通过采纳热矫后可显示的板形值与估算钢板冷却和运输过程中可能产生的附加板形相结合，给出了冷矫直机来料的板形，可有效地保证冷矫来料板形估算的精度。同时，根据冷矫直机结构特点确定的矫直范围，发明了来料板形(最大翘曲度)的分类方法，为冷矫直机矫直模式的给定和工艺参数设定，提供了重要依据，保证了设定计算的准确性。

与现有技术相比，本发明的主要特点是可以根据来料的生产工艺、材料性能和规格获取其板形指标，使冷矫直机的辊缝设定与来料板形相匹配，从而保证矫直后的板形指标。同时，本发明无需在冷矫直机增加复杂且昂贵的测量仪表，减少了投入成本。

附图说明

图1为钢板矫直机矫直方式示意图(以7辊矫直为例)。

图2A，B分别为钢板板形表示图。

图3为钢板长度方向板形的分类处理流程。

图4为多道次矫直钢板长度方向板形分类处理模式。

图5为一道次矫直钢板长度方向板形分类处理模式。

具体实施方式

针对经过热矫后钢板，经过冷床和输送辊道后最终到达冷矫直机，其间无其它热处理、冷却以及矫直工序。冷矫直机极限矫直规格如下：

最大钢板厚度，300mm，

最大钢板长度，20,000mm，

最大钢板屈服强度，1200MPa。

需矫直钢板规格如下：

钢板厚度，20mm，

钢板长度，15,000mm，

钢板屈服强度，1000MPa，

该规格矫直机矫直能力，

实施例1

由于该生产流程中工艺控制精度和物流管理相对较差，则分类处理流程如下：

第一步，确定钢板最大翘曲度λ_L。

根据热矫出口板形显示可知，λ_LH＝25mm/m，

根据热矫出口温度控制要求，考虑现场物流组织顺畅和现场管理及工艺控制水平，则有，λ_LC＝-20.53784mm/m，

可得，λ_L＝λ_LH-λ_LC＝25+20.53784＝45.53784mm/m。

第二步，判断来料板形，分类处理，制定相应矫直规程。

由于则需2道次矫直，且第一道次需采用大变形矫直方案。

实施例2

钢板及冷矫直机参数同上。考虑到本实施例采用对象为西马克的最新设计，其钢板生产流程中各工序的控制精度较高，可忽略来料翘扣头高度超过限制的要求。该钢板长度方向板形的分类处理流程如下：

第一步，计算钢板最大翘曲度λ_L。

根据热矫出口板形显示可知，λ_LH＝20mm/m，

根据热矫出口温度控制要求，考虑现场物流组织顺畅和现场管理及工艺控制水平，则有，λ_LC＝-5.1543mm/m，

λ_L＝λ_LH-λ_LC＝20+5.1543＝25.1543mm/m，

第三步，判断来料板形，分类处理，制定相应矫直规程。

由于则需一道次大变形矫直即可纠正该板形缺陷。

根据本发明的一种钢板矫直板形控制中对来料板形进行分类处理的方法，根据钢板生产流程，通过采纳热矫后可显示的板形值与估算钢板冷却和运输过程中可能产生的附加板形相结合，给出了冷矫直机来料的板形，可有效地保证冷矫来料板形估算的精度。同时，根据冷矫直机结构特点确定的矫直范围，发明了来料板形(最大翘曲度)的分类方法，为冷矫直机矫直模式的给定和工艺参数设定，提供了重要依据，保证了设定计算的准确性。

与现有技术相比，本发明的主要特点是可以根据来料的生产工艺、材料性能和规格获取其板形指标，使冷矫直机的辊缝设定与来料板形相匹配，从而保证矫直后的板形指标。同时，本发明无需在冷矫直机增加复杂且昂贵的测量仪表，减少了投入成本。

Claims (6)

1.一种钢板冷矫直机来料长度方向板形的分类处理方法，包括：钢板长度方向翘曲度的分类方法，计算方法及其处理方法，其特征在于，

首先，根据目视钢板翘扣头程度确认是否打开矫直机进行辊缝操作；

当钢板翘扣头高度H满足下式时，需完成打开矫直机辊缝的操作：

其中，H₁为矫直机允许的钢板翘头最大高度，H₁=100～150mm；

H₂为矫直机允许的钢板扣头最大高度，H₂=-100～-50mm，

负号表示钢板弯曲方向向下，即扣头方向；

采用热矫直机出口钢板长度方向最大翘曲度λ_LH作为冷矫直前钢板的板形基准值，采用热矫直机出口钢板温度分布作为钢板的温度基准值，λ_LC为冷床及输送辊道附加板形计算的翘曲度，且λ_LC=a×Δt×ΔT×(L+b)，得到钢板最大翘曲度λ_L；

其中，ΔT为反映过程中冷却速度的钢板上下表面温度差，设定为T_LH+20～80℃；

Δt为反映钢板上下表面稳定达到环境温度所需的时间，设定为10～30min；

L为钢板长度，单位m；

a为与钢板材料物性有关的系数，取值为0.7～3×10^-9（s*m*℃)^-1；

b为反映钢板厚度影响的系数，设定为（10～120）×钢板厚度，单位m；

若钢板最大翘曲度λ_L小于矫直机可矫平的钢板最大翘曲度则确定一道次矫直；若钢板实际最大翘曲度λ_L大于矫直机可矫平的钢板最大翘曲度则确定多道次矫直方案。

2.如权利要求1所述的钢板冷矫直机来料长度方向板形的分类处理方法，其特征在于，

当时，采用大变形矫直方案；

当时，采用小变形矫直方案；

其中，a_λ1为一道次矫直采用大变形矫直方案时的临界钢板翘曲度倍数，取值为a_λ1=0.62－0.65。

3.如权利要求1所述的钢板冷矫直机来料长度方向板形的分类处理方法，其特征在于，

当时，进行3道次矫直，且前两道次需采用大变形矫直方案；

当时，进行3道次矫直，且第一道次需采用大变形矫直方案；

当时，进行2道次矫直，且第一道次需采用大变形矫直方案；

其中，

a_λ3为需经3道次矫直时最大钢板翘曲度倍数，a_λ3=1.8～3.0；

a_λ2为需经过3道次矫直时最小钢板翘曲度倍数，a_λ2=1.32～1.8。

4.如权利要求1所述的钢板冷矫直机来料长度方向板形的分类处理方法，其特征在于，冷矫直来料长度方向的最大翘曲度λ_L计算方法如下：

其中，λ_LH的正负号与λ_L相同，λ_LC的正负号与λ_L相反。

5.如权利要求1所述的钢板冷矫直机来料长度方向板形的分类处理方法，其特征在于，

钢板附加板形表示为λ_LC，λ_LC的计算起始点应设在中间工序，即λ_LH和T_LH修正为中间工序的相应值。

6.如权利要求1所述的钢板冷矫直机来料长度方向板形的分类处理方法，其特征在于，翘曲度λ计算方法如下：

λ=R_v/L_v

其中，R_v为板形的幅值（mm），L_v为板形的波长（mm）。