CN105436210A - 一种中厚板轧机的变厚度轧制方法 - Google Patents

Abstract

一种中厚板轧机的变厚度轧制方法，属于轧制技术领域。所述的轧制方法，采用等厚度的轧件为原料，忽略轧制前后轧件宽度的变化，中厚板轧机的水平轧制速度设置为固定值，通过控制垂直方向的辊缝压下速度，来实现变厚度的轧制方法，具体包括：(1)计算第1道次的设定参数：头部辊缝Gap_1,0、尾部辊缝Gap_1,1，mm、第1道次轧制时间t₁、垂直方向的辊缝压下速度v_1,垂直；(2)进行第一道次轧制；(3)计算第2道次的设定参数；第2道次头部辊缝Gap₂；(4)进行第二道次轧制。本发明是采用两道次为一组的变厚度轧制方法，每道次都是头部咬入时压下量较小，随后压下量逐渐增大，克服了原来头部咬入和冲击对压下量的限制，提高每道次的平均压下量。

Description

一种中厚板轧机的变厚度轧制方法

技术领域

本发明属于轧制技术领域，具体涉及一种中厚板轧机的变厚度轧制方法。

背景技术

中厚板作为重要的钢铁品种，广泛应用于国民经济建设各个方面。如何保证中厚板产品的内在质量，克服坯料内部组织疏松、晶粒粗大和偏析等问题是一直困扰各中厚板生产企业的共性问题。在不改变目前现有工艺和设备条件的基础下，增加单道次压下量是提高变形渗透性，改善产品内在质量最直接的方法。研究发现，单道次的压下条件满足变形系数时为压合轧制，从宏观形状表现为轧制完成后轧件边部为单鼓形，否则为双鼓形。从受力状态体表现为变形区中心为压应力状态，否则为拉应力状态。只有满足压合轧制条件，才有可能通过轧制减少铸坯中心缺陷。在轧辊半径R和入口厚度不变条件下，变形系数随着压下量Δh增大而增大。因此在坯料较厚时，要尽量满足压合条件，需要增大单道次压下量。

中厚板轧机道次压下量的增加受咬入条件和轧制力能等轧制负荷条件限制，尤其在坯料较厚的开始阶段，咬入限制、头部咬入冲击造成的轧制力矩峰值和扭振，是影响道次压下量的重要因素。为了克服上述限制条件，提出一种变厚度轧制的方法来提高道次压下量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种中厚板轧机的变厚度轧制方法，是一种通过变厚度轧制来提高道次压下量的方法，满足了中厚板轧机提高道次压下量的需求。

本发明的中厚板轧机的变厚度轧制方法，采用等厚度的轧件为原料，忽略轧制前后轧件宽度的变化，中厚板轧机的水平轧制速度设置为固定值，通过控制垂直方向的辊缝压下速度，来实现变厚度的轧制方法，具体包括以下步骤：

步骤1，计算第1道次的设定参数

(1)计算第1道次的头部辊缝Gap_1，0，mm和第1道次的尾部辊缝Gap_1，1，mm：

$l_1=\frac{l_0\×h_0}{(h_{1,0}+h_{1,1})/2}---\left(1\right)$

Δh_1，0＝h₀-h_1，0(2)

Δh_1，1＝h₀-h_1，1(3)

Δh₁＝h_1，0-h_1，1(4)

其中：h₀为原料厚度，mm；

l₀为原料轧件长度，mm；

h_1，0为第1道次轧制后轧件头部厚度，mm；

h_1，1为第1道次轧制后轧件尾部厚度，mm；

l₁为第1道次轧制后轧件长度，mm；

Δh_1，0为第1道次轧制后头部压下量，mm；

Δh_1，1为第1道次轧制后尾部压下量，mm；

Δh₁为第1道次轧制后头尾厚度变化量，mm；

根据轧件的钢种、轧件第1道次温度、工作辊直径和公式(2)(3)确定的第1道次头部压下量Δh_1，0和尾部压下量Δh_1，1，利用轧制力计算模型，分别计算第1道次头部轧制力F_1，0，kN；第1道次的尾部轧制力F_1，1，kN；

利用计算得到的第1道次头部轧制F_1，0、第1道次的尾部轧制力F_1，1和轧机辊缝计算模型，分别计算第1道次的头部辊缝Gap_1，0，mm和第1道次的尾部辊缝Gap_1，1，mm：

(2)计算第1道次轧制时间t₁，s：

其中：v_1，水平为中厚板轧机的第1道次的水平轧制速度，mm/s；

f₁为第一道次的前滑系数，常数；

(3)计算垂直方向的辊缝压下速度V_1，垂直，mm/s：

v_1，垂直＝(Gap_1，0-Gap_1，1)/t₁(6)

步骤2，第一道次轧制：

(1)中厚板轧机的辊缝，首先设定为头部辊缝Gap_1，0，中厚板轧机以速度v_1，水平启动，轧制过程速度保持不变；

(2)轧件进入轧机，根据压力传感器检测到的轧制力F_实测作为判断参数：

当F_实测＞F_咬钢时，F_咬钢为判断轧件进入轧机开始轧制的轧制力判断标准，kN，辊缝通过液压缸进行压下，辊缝压下速度为v_1，垂直，通过水平方向轧制控制和垂直方向压下控制的协调，在轧件轧制到尾部时，辊缝过渡到尾部辊缝Gap_1，1，第一道次轧制结束；

步骤3，计算第2道次的设定参数：

第1道次轧制后的轧件即为第2道次轧制前的轧件，第2道次为第1道次的反向轧制：第1道次轧制后轧件尾部变为第2道次轧制前轧件的头部，第1道次轧制后轧件头部变为第2道次轧制前轧件的尾部；

$l_2=\frac{l_0\×h_0}{h_2}---\left(7\right)$

Δh_2，0＝h_1，1-h₂(8)

其中：l₀为原料轧件长度，mm；

h₀为原料厚度，mm；

h₂为第2道次轧制后轧件全长厚度，mm；

h_1，1第2道次轧制前的轧件头部厚度，mm；

l₂为第2道次轧制后轧件长度，mm；

Δh_2，0为第2道次轧制后头部压下量，mm；

根据轧件的钢种、轧件第2道次温度、工作辊直径和公式(8)确定的第2道次头部压下量Δh_2，0，利用轧制力计算模型计算第2道次头部轧制F_2，0，kN；

根据计算得到的第2道次头部轧制力F_2，0，利用轧机辊缝计算模型，计算第2道次头部辊缝Gap₂，mm；

步骤4，第2道次轧制：

(1)中厚板轧机的辊缝设定为第2道次头部辊缝Gap₂，中厚板轧机以第2道次的水平轧制速度v_2，水平，mm/s，启动，轧制过程速度保持不变；

(2)轧件进入轧机后，由自动化系统根据压力传感器的实测轧制力进行辊缝自动控制(AGC)调整，保证轧件的出口厚度一致，第2道次轧制结束，第2道次轧制后轧件为等厚度h₂，mm，第2道次轧制后轧件的长度为l₂，mm。

本发明的利用中厚板轧机提高道次压下量的变厚度轧制方法，与现有技术相比，有益效果：本发明是采用两道次为一组的变厚度轧制方法，每道次都是头部咬入时压下量较小，随后压下量逐渐增大，克服了原来头部咬入和冲击对压下量的限制，提高每道次的平均压下量。

附图说明

图1为本发明实施例的利用中厚板轧机提高道次压下量的变厚度轧制方法的第1道次轧制示意图；

图2为本发明实施例的利用中厚板轧机提高道次压下量的变厚度轧制方法的第2道次轧制示意图。

具体实施方式

以下实施例采用的中厚板轧机，具体设备参数见表1。

表1中厚板轧机设备参数表

最大轧制力(kN)	50000
		最大轧制力矩(kN.m)	4800
电机功率(kW)	2×4500
		轧制速度(m/s)	0～±4.18
支撑辊直径(mm)	1650～1800
		支撑辊长度(mm)	2800
工作辊直径(mm)	940～1000
		工作辊长度(mm)	3000

实施例1

本发明的中厚板轧机的变厚度轧制方法，采用等厚度的轧件为原料，轧件原料主要参数见表2，忽略轧制前后轧件宽度的变化，中厚板轧机的水平轧制速度设置为固定值，通过控制垂直方向的辊缝压下速度，来实现变厚度的轧制方法，具体包括以下步骤：

表2轧件数据表

钢种	45#钢
		厚度(mm)	195
宽度(mm)	2100
		长度(mm)	2684

步骤1，计算第1道次的设定参数

(1)计算第1道次的头部辊缝Gap_1，0，mm和第1道次的尾部辊缝Gap_1，1，mm：

$l_1=\frac{l_0\×h_0}{(h_{\mathrm{1,0}}+h_{\mathrm{1,1}})/2}---\left(1\right)$

Δh_1，0＝h₀-h_1，0(2)

Δh_1，1＝h₀-h_1，1(3)

Δh₁＝h_1，0-h_1，1(4)

其中：h₀为原料厚度，195mm；

l₀为原料轧件长度，2684mm；

h_1，0为第1道次轧制后轧件头部厚度，170mm；

h_1，1为第1道次轧制后轧件尾部厚度，160mm；

l₁为第1道次轧制后轧件长度，3172mm；

Δh_1，0为第1道次轧制后头部压下量，25mm；

Δh_1，1为第1道次轧制后尾部压下量，35mm；

Δh₁为第1道次轧制后头尾厚度变化量，10mm；

轧件钢种为45#钢、轧件第1道次温度为1132℃、工作辊直径995mm和公式(2)(3)确定的第1道次头部压下量Δh_1，0＝25mm，尾部压下量Δh_1，1＝35mm，利用轧制力计算模型，分别计算第1道次头部轧制F_1，0＝19031kN；第1道次的尾部轧制力F_1，1＝21320kN；

利用计算得到的第1道次头部轧制F_1，0＝19031kN，第1道次的尾部轧制力F_1，1＝21320kN和轧机辊缝计算模型，分别计算第1道次的头部辊缝Gap_1，0＝170.1mm，第1道次的尾部辊缝Gap_1，1＝159.8mm：

(2)计算第1道次轧制时间t₁，s：

其中：v_1，水平为中厚板轧机的第1道次的水平轧制速度，1000mm/s；

f₁为第一道次的前滑系数，0.02；

通过计算t₁＝3.126s

(3)计算垂直方向的辊缝压下速度V_1，垂直，mm/s：

v_1，垂直＝(Gap_1，0-Gap_1，1)/t₁＝3.295mm/s(6)

步骤2，第一道次轧制：

(1)中厚板轧机的辊缝，首先设定为头部辊缝Gap_1，0＝170.1mm，中厚板轧机以速度v_1，水平＝1000mm/s启动，轧制过程速度保持不变；

(2)轧件进入轧机，根据压力传感器检测到的轧制力F_实测作为判断参数：

取F_咬钢＝200kN，当F_实测＞F_咬钢时，辊缝通过液压缸进行压下，辊缝压下速度为v_1，垂直，通过水平方向轧制控制和垂直方向压下控制的协调，在轧件轧制到尾部时，辊缝过渡到尾部辊缝Gap_1，1＝159.8mm，第一道次轧制结束；

第1道次轧制示意图见图1；

步骤3，计算第2道次的设定参数：

第1道次轧制后的轧件即为第2道次轧制前的轧件，第2道次为第1道次的反向轧制：第1道次轧件尾部变为第2道次轧件的头部，第1道次轧件头部变为第2道次轧件的尾部；

$l_2=\frac{l_0\×h_0}{h_2}---\left(7\right)$

Δh_2，0＝h_1，1-h₂(8)

其中：l₀为原料轧件长度，2684mm；

h₀为原料厚度，195mm；

h₂为第2道次轧制后轧件全长厚度，135mm；

h_1，1为第1道次轧制后轧件尾部厚度，也是第2道次轧制前轧件头部厚度，160mm；

l₂为第2道次轧制后轧件的长度，3876.9mm；

Δh_2，0为第2道次轧制后头部压下量，25mm；

轧件钢种为45#钢、轧件第2道次温度为1085℃、工作辊直径995mm，公式(8)确定第2道次头部压下量Δh_2，0＝25mm，利用轧制力计算模型计算第2道次头部轧制F_2，0＝21835kN；

利用计算得到的第2道次头部轧制F_2，0＝21835kN和轧机辊缝计算模型，计算第2道次头部辊缝Gap₂＝134.7mm；

步骤4，第2道次轧制：

(1)中厚板轧机的辊缝设定为第2道次头部辊缝Gap₂＝134.7mm，中厚板轧机以第2道次的水平轧制速度v_2，水平＝1000mm/s，启动，轧制过程速度保持不变；

(2)轧件进入轧机后，由自动化系统根据压力传感器的实测轧制力进行辊缝自动控制(AGC)调整，保证轧件的出口厚度一致，第2道次轧制结束，第2道次轧制后轧件为等厚度h₂＝135mm，第2道次轧制后轧件的长度为l₂＝3876.9mm。

第2道次轧制示意图见图2。

对比例

采用中厚板轧机，具体设备参数见表1，对主要数据如表2所示的轧件进行轧制，采用在正常两道次轧制工艺条件，每道次压下量为25mm，两道次轧件尺寸变化见表3，两道次的总压下量为50mm。

表3正常轧制两道次轧件尺寸变化表

表4变厚度轧制两道次轧件尺寸变化表

对比例的正常轧制两道次尺寸变化见表3，实施例1的变厚度轧制两道次的尺寸变化见表4，由实施例1和对比例可以看出：变厚度轧制时两道次的头部咬入压下量与正常轧制时两道次的头部咬入压下量相同，都是25mm。但轧件通过两道次变厚度轧制后，轧件厚度由195mm轧制到135mm，而通过两道次正常轧制时，轧件厚度由195mm轧制到145mm，变厚度轧制方法增加了10mm的总压下量，平均每道次增加5mm的压下量。

Claims (1)

1.一种中厚板轧机的变厚度轧制方法，其特征在于，所述的轧制方法，采用等厚度的轧件为原料，忽略轧制前后轧件宽度的变化，中厚板轧机的水平轧制速度设置为固定值，通过控制垂直方向的辊缝压下速度，来实现变厚度的轧制方法，具体包括以下步骤：

步骤1，计算第1道次的设定参数

(1)计算第1道次的头部辊缝Gap_1,0，mm和第1道次的尾部辊缝Gap_1,1，mm：

$l_0=\frac{l_0\×h_0}{(h_{1,0}+h_{1,1})/2}---\left(1\right)$

Δh_1,0＝h₀-h_1,0(2)

Δh_1,1＝h₀-h_1,1(3)

Δh₁＝h_1,0-h_1,1(4)

其中：h₀为原料厚度，mm；

l₀为原料轧件长度，mm；

h_1,0为第1道次轧制后轧件头部厚度，mm；

h_1,1为第1道次轧制后轧件尾部厚度，mm；

l₁为第1道次轧制后轧件长度，mm；

Δh_1,0为第1道次轧制后头部压下量，mm；

Δh_1,1为第1道次轧制后尾部压下量，mm；

Δh₁为第1道次轧制后头尾厚度变化量，mm；

根据轧件的钢种、轧件第1道次温度、工作辊直径和公式(2)(3)确定的第1道次头部压下量Δh_1,0和尾部压下量Δh_1,1，利用轧制力计算模型，分别计算第1道次头部轧制力F_1,0，kN；第1道次的尾部轧制力F_1,1，kN；

利用计算得到的第1道次头部轧制F_1,0、第1道次的尾部轧制力F_1,1和轧机辊缝计算模型，分别计算第1道次的头部辊缝Gap_1,0，mm和第1道次的尾部辊缝Gap_1,1，mm：

(2)计算第1道次轧制时间t₁，s：

其中：v_1,水平为中厚板轧机的第1道次的水平轧制速度，mm/s；

f₁为第一道次的前滑系数，常数；

(3)计算垂直方向的辊缝压下速度V_1，垂直，mm/s：

v_1,垂直＝(Gap_1,0-Gap_1,1)/t₁(6)

步骤2，第一道次轧制：

(1)中厚板轧机的辊缝，首先设定为头部辊缝Gap_1,0，中厚板轧机以速度v_1,水平启动，轧制过程速度保持不变；

(2)轧件进入轧机，根据压力传感器检测到的轧制力F_实测作为判断参数：

当F_实测>F_咬钢时，F_咬钢为判断轧件进入轧机开始轧制的轧制力判断标准，kN，辊缝通过液压缸进行压下，辊缝压下速度为v_1,垂直，通过水平方向轧制控制和垂直方向压下控制的协调，在轧件轧制到尾部时，辊缝过渡到尾部辊缝Gap_1,1，第一道次轧制结束；

步骤3，计算第2道次的设定参数：

第1道次轧制后的轧件即为第2道次轧制前的轧件，第2道次为第1道次的反向轧制：第1道次轧制后轧件尾部变为第2道次轧制前轧件的头部，第1道次轧制后轧件头部变为第2道次轧制前轧件的尾部；

$l_2=\frac{l_0\×h_0}{h_2}---\left(7\right)$

Δh_2,0＝h_1,1-h₂(8)

其中：l₀为原料轧件长度，mm；

h₀为原料厚度，mm；

h₂为第2道次轧制后轧件全长厚度，mm；

h_1,1第2道次轧制前的轧件头部厚度，mm；

l₂为第2道次轧制后轧件长度，mm；

Δh_2,0为第2道次轧制后头部压下量，mm；

根据轧件的钢种、轧件第2道次温度、工作辊直径和公式(8)确定的第2道次头部压下量Δh_2,0，利用轧制力计算模型计算第2道次头部轧制F_2,0，kN；

根据计算得到的第2道次头部轧制力F_2,0，利用轧机辊缝计算模型，计算第2道次头部辊缝Gap₂，mm；

步骤4，第2道次轧制：

(1)中厚板轧机的辊缝设定为第2道次头部辊缝Gap₂，中厚板轧机以第2道次的水平轧制速度v_2,水平，mm/s，启动，轧制过程速度保持不变；

(2)轧件进入轧机后，由自动化系统根据压力传感器的实测轧制力进行辊缝自动控制(AGC)调整，保证轧件的出口厚度一致，第2道次轧制结束，第2道次轧制后轧件为等厚度h₂，mm，第2道次轧制后轧件的长度为l₂，mm。