CN105195559A - 厚板横向板形冷矫直方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种厚板横向板形冷矫直方法，包括：塑性变形率的调整、矫直速度的调整和厚板横向板形冷矫直工艺调试。厚板横向板形冷矫直工艺调试包括：安排矫直计划并下达矫直指令；确定常规矫直工艺参数并对矫直机辊缝进行设定；矫直钢板并观察横向板形的矫直效果；如果横向板形的矫直效果不明显，则增大塑性变形率；保持塑性变形率不变，放慢矫直速度；矫直钢板，并观察横向板形的改善情况；如果横向板形的改善不明显，则继续放慢矫直速度；测量钢板横向板形；如果钢板的横向板形不满足质量要求，则保持矫直速度不变，进一步增大塑性变形率直至钢板的横向板形满足质量要求为止。本发明可以使钢板沿横向的变形更大、更加充分，从而矫直横向板形。

Description

厚板横向板形冷矫直方法

技术领域

本发明涉及一种金属板材冷矫直的板形控制方法，尤其涉及一种宽厚金属板材多辊冷矫直机的板形控制方法。

背景技术

厚板冷矫直，如图1所示，一般以9/5辊矫直模式为主，是通过厚板在冷矫直机辊10的辊缝中的反复弯曲达到矫直目的，即矫直后金属板材平直。由此可知，冷矫直机是通过消除厚板内部残余应力而达到改善板形的目的，而不是通过明显的尺寸变化来改善板形。

目前，世界上钢板冷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实现往复弯曲以达到矫直钢板的目的。钢板冷矫直机的一般结构如图2所示，包括立柱1、上横梁2a、下横梁2b、平衡油缸3、自动增益控制(AGC)油缸4、压力框架5、斜楔机构6、弯曲油缸7以及矫直辊10。在钢板矫直的实际板形控制中，正弯辊、摆动、倾动、单辊位置调整等都是有效的板形控制手段，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。

传统矫直理论仅能解决钢板的纵向板形问题，即沿长度方向的板形问题，如图3a～图3c所示，例如倾动+单辊位置调整可消除纵向翘曲(图3a)，弯辊可消除中浪(3b)和双边浪(3c)，摆动可消除单边浪。但是，在在线快冷、离线淬火和冷床上薄规格快速空冷等工序中，由于钢板上下表冷速不同，经常还会导致钢板产生横向板形问题，即沿宽度方向的板形问题，如图3d～3e所示的横向翘曲(3d)和纵向+横向翘曲(3e)。由于冷矫直机只能在钢板长度方向上形成不同的矫直曲率，所以在现有的冷矫板形控制方法中，横向板形是无法消除的。因此就需要根据冷矫直过程中钢板的受力和变形情况提供一种横向板形的矫直方法，以有效地改善并消除板材的横向板形，达到矫直横向板形的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种厚板横向板形冷矫直方法，可以使钢板沿横向的变形更大、更加充分，从而矫直横向板形。

根据本发明的厚板横向板形冷矫直方法，在生产管理计算机系统和数学模型计算机系统中实施，该方法包括：塑性变形率的调整、矫直速度的调整和厚板横向板形冷矫直工艺调试。

在纵向矫直过程中，增大塑性变形率，使上/下半部分钢板沿横向进入塑性变形的区域变大，并且使其产生的横向塑性变形量变大。

在保证塑性变形率的基础上放慢矫直速度，以提高横向板形的矫直效果。

厚板横向板形冷矫直工艺调试，包括：

S1,由生产管理计算机系统安排矫直计划，并下达矫直指令；

S2.由数学模型计算机系统根据矫直计划中所规定的钢种和规格，确定常规矫直工艺参数，并对矫直机辊缝进行设定；

S3,矫直钢板，并观察横向板形的矫直效果；

S4,如果横向板形的矫直效果不明显，则增大塑性变形率；

S5，重复S3至S4，直至横向板形的矫直效果比较明显为止；

S6，保持塑性变形率不变，放慢矫直速度；

S7，矫直钢板，并观察横向板形的改善情况；

S8，如果横向板形的改善不明显，则继续放慢矫直速度；

S9，重复S7至S8，直至横向板形有较明显的改善为止；

S10，测量钢板横向板形；

S11，如果钢板的横向板形不满足质量要求，则保持矫直速度不变，进一步增大塑性变形率；

S12，重复S3至S11，直至钢板的横向板形满足质量要求为止。

矫直常规工艺参数包括塑性变形率、辊缝、弯辊、单辊位置。

塑性变形率≥75％。

最大塑性变形率根据钢种确定。

BHARD360钢板的最大塑性变形率不大于85％，AB/A钢板的最大塑性变形率超过90％。

矫直速度的范围为：2m/min≤V≤90m/min。

当板形改善幅度≥20％时，被判断为矫直效果明显。

本发明根据冷矫直过程中钢板的受力和变形情况，通过调节钢板横截面塑性变形率和矫直速度，使钢板沿横向的变形更大、更加充分，可以有效地改善、甚至消除板材的横向板形，从而达到矫直横向板形的目的。

附图说明

图1是钢板矫直机矫直方式示意图，图中示出以9辊矫直；

图2是钢板矫直机结构示意图；

图3a至图3e是各类厚板板形示意图；

图4a至图4c是横向翘曲钢板纵向矫直过程中的受力分析示意图；

图5是本发明一个实施例的厚板横向板形冷矫直方法的厚板横向板形冷矫直工艺调试流程图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述具体实施方式，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明，各技术术语可以基于本发明的精神实质来作最宽泛的理解。在附图中相同的附图标记表示相同的部分。

本发明的厚板横向板形冷矫直方法，包括：塑性变形率的调整、矫直速度的调整和厚板横向板形冷矫直工艺调试。

对于具有横向板形的钢板而言，在纵向矫直过程中，增大塑性变形率，可使上/下半部分钢板沿横向进入塑性变形的区域变大，并且使其产生的横向塑性变形量变大。

在保证塑性变形率的基础上放慢速度进行矫直，可以更好地保证横向板形的矫直效果。

以下进一步说明本发明一个实施例，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。

本发明是根据冷矫直过程中钢板的受力和变形情况，通过调节钢板横截面塑性变形率和矫直速度，使钢板沿横向的变形更大、更加充分，从而达到矫直横向板形的目的。

关于塑性变形率的调整：

塑性变形率(S)就是，在矫直弯曲过程中沿板厚方向，钢板横截面上发生纵向塑性变形的比率，S＝Hs/Hz，其中Hs代表横截面上发生纵向塑性变形部分的高度；Hz代表钢板的厚度，即横截面的总高度。塑性变形率越大，代表矫直时钢板弯曲变形越剧烈，消除来料板形的效果越好。

图4a至图4c给出一块横向向下翘曲钢板在纵向矫直过程中的受力分析示意图。如图所示，钢板横向向下翘曲，故沿板宽方向(即横向)，钢板上半部分更宽，下半部分更窄，所以上半部分钢板横向受压应力，下半部分钢板横向受拉应力。钢板经矫直向下弯曲时，上半部分钢板纵向受拉应力，且大于屈服强度部分产生了拉伸塑性变形；下半部分纵向受压应力，且大于屈服强度部分产生了压缩塑性变形。在纵向应力和横向应力共同的作用下，特别是在纵向应力大于屈服强度部分，上半部分钢板更加容易产生纵向拉伸塑性变形，同时也更加容易产生横向压缩塑性变形，即变窄变长；下半部分钢板更加容易产生纵向压缩塑性变形，同时也更加容易产生横向拉伸塑性变形，即变宽变短。综上，横向向下翘曲钢板经矫直后，上半部分变窄了，下半部分变宽了，特别是在纵向应力大于屈服强度部分，故其原有的“上宽下窄”的横向板形得到了改善。

根据上述分析，在纵向矫直过程中，塑性变形率越大，上/下半部分钢板的纵向塑性变形区和纵向应力越大，则上/下半部分钢板的纵向与横向应力差越大，进而上/下半部分钢板沿横向进入塑性变形的区域越大，并且产生的横向塑性变形量越大，横向板形的矫直效果越明显。

关于矫直速度的调整：

由于钢板的横向板形一般都比较小，故上/下半部分钢板的横向应力也比较小，所以即使上/下半部分钢板可以产生横向塑性变形，产生的速度也很慢。在这种情况下，如果钢板的矫直速度(V)太快，则势必会导致钢板来不及产生横向塑性变形，或横向变形不充分，从而严重影响横向板形的矫直效果。因此，为了保证横向板形的矫直效果，应在保证塑性变形率的基础上，适当放慢矫直速度。

关于横向板形冷矫直工艺调试：

厚板横向板形冷矫直工艺的调试方法/流程，如图5所示包括以下步骤：

第1步，由生产管理(L3)计算机系统安排矫直计划，并下达矫直指令；

第2步，由数学模型(L2)计算机系统根据矫直计划中所规定的钢种和规格，确定常规塑性变形率、辊缝、弯辊、单辊位置等工艺参数，并对矫直机辊缝进行设定；

第3步，矫直钢板，并观察横向板形的矫直效果；

第4步，如果横向板形的矫直效果不明显，则增大塑性变形率；一般情况下，如要取得良好的横向板形矫直效果S≥75％；但Smax应根据钢种确定，BHARD360钢板的Smax不宜大于85％，AB/A钢板的Smax可超过90％；

第5步，重复第3步至第4步，直至横向板形的矫直效果比较明显为止；一般地，当板形改善幅度≥20％时，可称为矫直效果明显；

第6步，保持塑性变形率不变，放慢矫直速度；

第7步，矫直钢板，并观察横向板形的改善情况；

第8步，如果横向板形的改善不明显，则继续放慢矫直速度；一般地，2m/min≤V≤90m/min；

第9步，重复第7步至第8步，直至横向板形有较明显的改善为止；

第10步，测量钢板横向板形；

第11步，如果钢板的横向板形不满足质量要求，则保持矫直速度不变，进一步增大塑性变形率；

第12步，重复第3步至第11步，直至钢板的横向板形满足质量要求为止。

本发明根据冷矫直过程中钢板的受力和变形情况，给出了一种横向板形的矫直方法，通过调节钢板横截面塑性变形率和矫直速度，可以使钢板沿横向的变形更大、更加充分，从而达到矫直横向板形的目的。本发明提供的冷矫直方法，深入分析了热矫机和温矫机矫直横向板形的效果和现象，从板材矫直原理和矫直工艺出发，给出了塑性变形率和矫直速度两种新型板形控制手段，可以有效地改善、甚至消除板材的横向板形。

在实际生产中，可利用上述调试流程，摸索出不同钢种和规格钢板的最佳塑性变形率和矫直速度。当冷矫直钢板存在横向板形时，可一步将塑性变形率和矫直速度设定到位，以快速取得良好的横向板形矫直效果。

本发明针对宽厚板金属板材，开发了厚板横向板形矫直方法，通过调节钢板横截面塑性变形率和矫直速度，可以有效地改善、甚至消除板材的横向板形。与现有技术相比，本发明在厚板横向板形矫直方面具有明显优势，主要体现在以下三个方面：

首次将塑性变形率作为一种现场使用的冷矫板形控制手段。这不但大幅度简化了冷矫操作人员根据经验调整设定参数的工作，而且大大提高了冷矫的作业效率。

创造性地提出了“通过调整矫直速度，改善矫直板形”的方法，并首次将矫直速度作为一种现场使用的冷矫板形控制手段。在很大程度上，这确保了冷矫的矫直效果，特别是针对横向板形。

考虑横向板形钢板在纵向矫直过程中的受力状态，组合运用塑性变形率和矫直速度两种冷矫板形控制手段，提出了厚板横向板形冷矫直工艺调试方法和厚板横向板形冷矫直方法。本发明可以使钢板沿横向的变形更大、更加充分，可以有效地改善、甚至消除板材的横向板形。

以下列举应用实例进一步说明本发明的上述实施例的实施结果。

矫直钢板信息如下：

钢板牌号：BWELDY900QL2

钢板厚度：12mm

钢板宽度：2500mm

钢板屈服强度：900MPa

来料板形：横向S弯，30mm/m，

板形验收标准，5mm/m

矫直机相关参数如下：

矫直机辊径：220mm

矫直机辊间距：240mm

钢板矫直过程中的参数设定情况及对应矫后板形情况请参见表1。

表1矫直参数设定及矫后板形

应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种厚板横向板形冷矫直方法，在生产管理计算机系统和数学模型计算机系统中实施，其特征在于，该方法包括：塑性变形率的调整、矫直速度的调整和厚板横向板形冷矫直工艺调试。

2.根据权利要求1所述的厚板横向板形冷矫直方法，其特征在于，在纵向矫直过程中，增大塑性变形率，使上/下半部分钢板沿横向进入塑性变形的区域变大，并且使其产生的横向塑性变形量变大。

3.根据权利要求1所述的厚板横向板形冷矫直方法，其特征在于，在保证塑性变形率的基础上放慢矫直速度，以提高横向板形的矫直效果。

4.根据权利要求1至3之任一项所述的厚板横向板形冷矫直方法，其特征在于，厚板横向板形冷矫直工艺调试，包括：

S1,由生产管理计算机系统安排矫直计划，并下达矫直指令；

S2.由数学模型计算机系统根据矫直计划中所规定的钢种和规格，确定常规矫直工艺参数，并对矫直机辊缝进行设定；

S3,矫直钢板，并观察横向板形的矫直效果；

S4,如果横向板形的矫直效果不明显，则增大塑性变形率；

S5，重复S3至S4，直至横向板形的矫直效果比较明显为止；

S6，保持塑性变形率不变，放慢矫直速度；

S7，矫直钢板，并观察横向板形的改善情况；

S8，如果横向板形的改善不明显，则继续放慢矫直速度；

S9，重复S7至S8，直至横向板形有较明显的改善为止；

S10，测量钢板横向板形；

S11，如果钢板的横向板形不满足质量要求，则保持矫直速度不变，进一步增大塑性变形率；

S12，重复S3至S11，直至钢板的横向板形满足质量要求为止。

5.根据权利要求4所述的厚板横向板形冷矫直方法，其特征在于，矫直常规工艺参数包括塑性变形率、辊缝、弯辊、单辊位置。

6.根据权利要求5所述的厚板横向板形冷矫直方法，其特征在于，塑性变形率≥75％。

7.根据权利要求6所述的厚板横向板形冷矫直方法，其特征在于，最大塑性变形率根据钢种确定。

8.根据权利要求7所述的厚板横向板形冷矫直方法，其特征在于，BHARD360钢板的最大塑性变形率不大于85％，AB/A钢板的最大塑性变形率超过90％。

9.根据权利要求4所述的厚板横向板形冷矫直方法，其特征在于，矫直速度的范围为：2m/min≤V≤90m/min。

10.根据权利要求4所述的厚板横向板形冷矫直方法，其特征在于，当板形改善幅度≥20％时，被判断为矫直效果明显。