CN104511484B - 一种热轧带钢微中浪板形控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热轧带钢微中浪板形控制方法，包括下述步骤：首先，选择板形反馈控制机架：采用上游机架调整方式，即通过F2～F4机架的弯辊力调节，实现精轧出口目标微中浪；其次，进行弯辊力控制调整：根据板形仪实时检测到的带钢平直度，并与目标值比较，如有偏差则调节F2～F4机架的弯辊力。本发明可用于克服热轧后由于冷却和热处理等环节带来的板形问题，极大改善马氏体不锈钢带钢板形质量和后续酸洗连退生产表面板形划伤问题。

Description

一种热轧带钢微中浪板形控制方法

技术领域

本发明涉及热轧带钢生产领域，具体地，本发明涉及一种热轧带钢微中浪板形控制方法，适用于热轧带钢产品的板形质量控制。

背景技术

板形是热轧带钢产品的重要质量指标。板形不良外在表现为带钢的波浪或瓢曲，内在表现为内部残余应力的不均匀分布，造成的原因是沿带钢宽度、长度或厚度方向不均匀的塑性变形、相变或温度分布等。带钢产品板形缺陷一方面影响热轧生产，容易带来轧制不稳定、废钢、卷取错层等，另一方面影响下游用户的加工使用。热轧带钢板形问题由于影响因素众多、关系复杂，一直是热轧带钢热轧控制的重点和难点。

图1所示为典型的热轧带钢生产过程，通常包括加热、粗轧、精轧、输出辊道冷却、卷取工序，卷取后的钢卷再置于钢卷库进行冷却，其间经历了形状尺寸、温度、微观组织的不断变化，由此引起的应力应变也在不断变化。

为了有效控制带钢板形，人们开发了各种板形(主要指凸度和平直度)控制设备和工艺技术，如液压弯辊、窜辊、交叉辊技术等，现代化的热轧带钢轧机上基本都配置了完备的板形控制手段和控制模型。除了轧制过程，热轧带钢的平直度还受到轧后冷却、卷取及热处理等诸多环节的影响，不均匀的温度、应力及相变变化，都会对带钢板形质量产生较大的影响。精轧平直度良好的带钢，经过冷却、卷取、退火等之后，可能表现出平直度缺陷(图2)。随着用户对热轧带钢板形质量要求的不断提高，轧后冷却、卷取及热处理等工序带来的平直度问题显得日益突出，成为许多热轧厂生产控制的难点和焦点问题。

对于带钢在轧后环节的边浪化问题，专利JP60166117A和JP59232235A公开了一种高温钢板的冷却方法，即在冷却过程中，采用挡板装置对钢板边部一定范围内的冷却水进行遮蔽，减小边部冷却能力和边部温降，提高带钢横向温度均匀性和板形质量。专利JP2001137943A和JP4109407B2公开了一种金属板板形控制方法与装置，通过配备边部加热器，对钢板进行局部补热，提高温度均匀性和板形质量。对于没有配备边部遮蔽和加热装置的热轧线，这两种方法都需要安装相应设备装置，投资较大。

专利CN1485156A公开了一种热轧带钢中浪控制方法，通过对精轧带钢平直度进行中浪补偿控制，以抵消精轧后带钢在层流冷却过程中所产生的双边浪，提高板形质量。在轧制过程实施微中浪补偿轧制无需额外增加设备装置，是一种方使有效的措施。

通常，在进行微中浪轧制时，板形仪实时检测带钢平直度，并与目标值比较，如有偏差则调节F5～F7机架的弯辊力，如下图3所示，直到带钢平直度达到目标值。

对于薄、宽规格产品，由于双边浪仅局限于边部一定范围内，采用这种微中浪轧制方法时，可能造成最终产品边浪不能很好消除或中浪残留，甚至出现边中复合浪的情况，从而无法从根本上改善产品板形质量。

发明内容

基于上述原因，本文根据最终产品的双边浪板形情况和轧后工序环节对板形的影响规律，提出一种热轧带钢微中浪轧制方法，以补偿轧后工序环节对板形的不良影响，提高带钢产品板形质量。

针对热轧带钢生产中，轧后冷却、卷取及热处理工序带来的双边浪板形问题，本发明旨在提出一种热轧带钢微中浪轧制方法，改善最终带钢产品的板形质量。

本发明提出的热轧带钢微中浪轧制方法具体方案如下：

一种热轧带钢微中浪板形控制方法，系对精轧带钢平直度进行微中浪补偿控制，以抵消精轧后带钢在层流冷却过程中所产生的双边浪，包括下述步骤：

1)根据精轧出口平直度在线检测结果，判断精轧出口带钢的平直度实际偏差是否在死区范围内，如果在死区范围内，则带钢板形良好，不对平直度进行调节，否则进行步骤2)；

2)根据平直度分配系数计算上游机架F2～F4带来的平直度偏差；

3)按照给定的平直度调节增益计算出所述上游机架F2～F4的平直度调整量；

4)通过弯辊力转换系数计算出相应机架的弯辊力调整量，如果计算的弯辊力调整量超出相应机架弯辊力调整量的极限，则取相应的极限值；

5)根据步骤4)得到的弯辊力调整量对所述上游机架F2～F4的弯辊力进行调整，直到检测出精轧出口带钢平直度实际偏差在死区范围内，完成对带钢板形的控制。

弯辊力调整量由下式确定：

ΔF_i＝α_i(K_PΔλ_i+K_I∑Δλ_i)

Δλ_i＝β_i·Δλ₇

其中，i表示精轧机架序号，i＝2,3,4；ΔF_i弯辊力调整量，单位kN；Δλ₇为F7出口实测板形与目标值的偏差，单位I；Δλ_i为机架F2～F4平直度偏差，单位I；β_i平直度分配系数，1.0≤β_i≤4.8；K_P为比例增益，0.01≤K_P≤0.1；K_I积分增益，0.01≤K_I≤0.1；α_i为机架F2～F4弯辊力对板形影响系数，F_i为机架弯辊力，λ_i为凸度；

所述机架F2～F4的弯辊力调整量极限值分别为：F2：1200kN，F3：1200kN，F4：1200kN。

所述方法适用于热轧带钢生产带钢宽度900～1600mm，厚度2.0～8.0mm。

所述方法适用于热轧带钢生产带钢宽度1200～1600mm，厚度2.0～5.0mm。

本发明达到的有益效果：根据本发明，对于生产过程冷却横向不均带来的薄、宽规格热轧带钢产品双边浪问题，由于双边浪仅局限于边部一定范围内，采用通常微中浪轧制方法时，可能造成最终产品边浪不能很好消除或中浪残留，甚至出现边中复合浪的情况。为此，针对某热轧马氏体不锈钢带钢的此类问题，本发明的方法采用上游机架F2～F4作为弯辊力的反馈控制机架，由于上游机架轧制负荷更大，通过对上游机架的调整，产生的带钢断面中部区域厚度分布更为平坦，使精轧出口形成的微中浪浪形往边部渗透，有利于改善最终带钢双边浪板形缺陷，提高带钢板形质量，且后续酸洗连退生产表面板形划伤问题也得到极大的改善，产品良率从69.7％提高到95.4％。

附图说明

图1热轧带钢生产工艺示意图。

图2带钢双边浪缺陷示意图。

图3板形反馈控制示意图。

图4本方法板形反馈控制示意图。

图5带钢断面轮廓示意图。

图6板形控制流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

采用上游机架调整方式，即在精轧出口检测到板形偏差超过允许范围的条件下，对F2、F3和F4机架的弯辊力进行动态调节，使带钢板形达到目标范围，具体过程如下：

(1)板形反馈控制机架选择

为了有效改善热轧带钢双边浪缺陷，尤其是薄、宽规格产品的双边浪缺陷，本文采用上游机架调整方式，即在精轧出口检测到板形偏差超过允许范围的条件下，对F2、F3和F4机架的弯辊力进行动态调节，使带钢板形达到目标范围，如下图4所示。

由于上游机架轧制负荷更大，通过上游机架F2～F4的调整，产生的带钢断面轮廓如下图5所示，即中部区域厚度分布更为平坦，从而使精轧出口形成的微中浪浪形往边部渗透，这将有利于改善最终带钢双边浪板形缺陷。

(2)弯辊力控制调整

根据板形仪实时检测到的带钢平直度，并与目标值比较，如有偏差则调节F2～F4机架的弯辊力，弯辊力调整量ΔF_i由下式确定：

ΔF_i＝α_i(K_PΔλ_i+K_I∑Δλ_i)

Δλ_i＝β_i·Δλ₇

其中，i表示精轧机架序号，i＝2,3,4；ΔF_i弯辊力调整量，单位kN；Δλ₇为F7出口实测板形与目标值的偏差，单位I；Δλ_i为机架F2～F4平直度偏差，单位I；β_i平直度分配系数，1.0≤β_i≤4.8，经验值，可根据需要调整；K_P为比例增益，0.01≤K_P≤0.1，经验值，可根据需要调整；K_I积分增益，0.01≤K_I≤0.1，经验值，可根据需要调整；α_i为机架F2～F4弯辊力对板形影响系数，F_i为机架弯辊力，λ_i为凸度。

(3)控制流程

如图6所示，本发明的控制流程如下：

1)根据精轧出口平直度在线检测结果，判断精轧出口带钢的平直度实际偏差是否在死区范围内，即：是否在允许的偏差范围内，如果在死区范围内，则带钢板形良好，不对平直度进行调节，否则进行调节；

2)根据平直度分配系数计算上游机架F2～F4带来的平直度偏差；

3)按照给定的平直度调节增益计算出所述上游机架F2～F4的平直度调整量；

4)通过弯辊力转换系数计算出相应机架的弯辊力调整量，如果计算的弯辊力调整量超出相应机架弯辊力调整量的极限，则取相应的极限值；

5)根据4)得到的弯辊力调整量对所述上游机架F2～F4的弯辊力进行调整，直到检测出精轧出口带钢平直度实际偏差在死区范围内，完成对带钢板形的控制。

以下，举实施例对本发明的应用情况进行说明。

实施例1：

对某热轧带钢产品，规格2.3×1250mm，目标微中浪控制量0.6％。生产中根据本文方法，当实测微中浪值与目标值存在一定偏差时，通过F2～F4的弯辊力调节进行控制，使实测微中浪达到目标值。弯辊力相关控制参数为α₂＝0.015，α₃＝0.041，α₄＝0.072。该方法实施前后板形控制情况如下表1。

表1旧方法和新方法下的板形控制情况

试验次	生产卷数	板形不良卷数	不良率
				实施前	64	16	25.0％
实施后	57	2	3.5％

实施例2

对某热轧带钢产品，规格3.0×1250mm，目标微中浪控制量0.8％。生产中根据本文方法，当实测微中浪值与目标值存在一定偏差时，通过F2～F4的弯辊力调节进行控制，使实测微中浪达到目标值。弯辊力相关控制参数为α₂＝0.017，α₃＝0.049，α₄＝0.087。该方法实施前后板形控制情况如下表2。

表2旧方法和新方法下的板形控制情况

试验次	生产卷数	板形不良卷数	不良率
				实施前	124	37	29.8％
实施后	119	7	5.9％

实施例3

对某热轧带钢产品，规格4.0×1460mm，目标微中浪控制量1.1％。生产中根据本文方法，当实测微中浪值与目标值存在一定偏差时，通过F2～F4的弯辊力调节进行控制，使实测微中浪达到目标值。弯辊力相关控制参数为α₂＝0.022，α₃＝0.050，α₄＝0.093。该方法实施前后板形控制情况如下表3。

表3旧方法和新方法下的板形控制情况

试验次	生产卷数	板形不良卷数	不良率
				实施前	47	16	34.0％
实施后	61	4	6.6％

本发明所要保护的内容如下：

(1)本发明提出的热轧带钢微中浪轧制方法包括以下要点：

1)板形反馈控制机架选择

为了有效改善热轧带钢双边浪缺陷，尤其是薄、宽规格产品的双边浪缺陷，本文采用上游机架调整方式，即通过F2～F4机架的弯辊力调节，实现精轧出口目标微中浪。

2)弯辊力调整量

根据板形仪实时检测到的带钢平直度，并与目标值比较，如有偏差则调节F2～F4机架的弯辊力，弯辊力调整量由ΔF_i＝α_i(K_PΔλ_i+K_I∑Δλ_i)和Δλ_i＝β_i·Δλ₇确定。

(2)该方法适用于热轧带钢生产带钢宽度900～1600mm，厚度2.0～8.0mm的范围。更优化地，该方法也适用于热轧带钢生产带钢宽度1200～1600mm，厚度2.0～5.0mm的范围。

本发明可用于克服热轧后由于冷却和热处理等环节带来的板形问题，极大改善马氏体不锈钢带钢板形质量和后续酸洗连退生产表面板形划伤问题，产品良好率从69.7％提高到95.4％，推广应用前景广阔。

Claims (4)

1.一种热轧带钢微中浪板形控制方法，系对精轧带钢平直度进行微中浪补偿控制，以抵消精轧后带钢在层流冷却过程中所产生的双边浪，其特征在于，包括下述步骤：

1)根据精轧出口平直度在线检测结果，判断精轧出口带钢的平直度实际偏差是否在死区范围内，如果在死区范围内，则带钢板形良好，不对平直度进行调节，否则进行步骤2)；

2)根据平直度分配系数计算上游机架F2～F4带来的平直度偏差；

3)按照给定的平直度调节增益计算出所述上游机架F2～F4的平直度调整量；

4)通过弯辊力转换系数计算出相应机架的弯辊力调整量，如果计算的弯辊力调整量超出相应机架弯辊力调整量的极限，则取相应的极限值；

5)根据步骤4)得到的弯辊力调整量对所述上游机架F2～F4的弯辊力进行调整，直到检测出精轧出口带钢平直度实际偏差在死区范围内，完成对带钢板形的控制，所述弯辊力调整量由下式确定：

ΔF_i＝α_i(K_PΔλ_i+K_I∑Δλ_i)

Δλ_i＝β_i·Δλ₇

其中，i表示精轧机架序号，i＝2,3,4；

ΔF_i弯辊力调整量，单位kN；

Δλ₇为F7出口实测板形与目标值的偏差，单位I；

Δλ_i为机架F2～F4平直度偏差，单位I；

β_i平直度分配系数，1.0≤β_i≤4.8；

K_P为比例增益，0.01≤K_P≤0.1；

K_I积分增益，0.01≤K_I≤0.1；

α_i为机架F2～F4弯辊力对板形影响系数，F_i为机架弯辊力，λ_i为凸度。

2.如权利要求1所述一种热轧带钢微中浪板形控制方法，其特征在于，所述机架F2～F4的弯辊力调整量极限值分别为：F2：1200kN，F3：1200kN，F4：1200kN。

3.如权利要求1所述一种热轧带钢微中浪板形控制方法，其特征在于，所述方法适用于热轧带钢生产带钢宽度900～1600mm，厚度2.0～8.0mm。

4.如权利要求3所述一种热轧带钢微中浪板形控制方法，其特征在于，所述方法适用于热轧带钢生产带钢宽度1200～1600mm，厚度2.0～5.0mm。