CN107442576A - 一种冷轧产品尺寸精度的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冷轧领域，具体为一种冷轧产品尺寸精度的控制方法。采用5机架六辊UCM轧机，对原料材质、酸洗冷轧机组的酸洗冷轧工艺、连续退火机组的连续退火工艺相关参数进行回归分析，经过多次分析筛选，确定最终合理的回归方程和主要影响因素。本发明为冷轧各品种尺寸精度控制提供了改善方向，对新品种尺寸精度控制及工艺优化后各机组产品尺寸精度控制要点调整，具有良好的指导意义。并且，根据对影响产品尺寸精度因素的分析，为镀锌产品尺寸精度控制提供了参考。

Description

一种冷轧产品尺寸精度的控制方法

技术领域

本发明涉及冷轧领域，具体为一种冷轧产品尺寸精度的控制方法。

背景技术

国内目前冷轧板的应用以汽车行业和家电行业居多，汽车行业的应用以深冲及以上级别和高强钢为主。对钢材的表面、板形质量、性能及尺寸精度要求较高。冷轧板冲压成形后，一般板厚都要发生变化，厚度变薄率过大将直接影响冲压件的强度和使用；且如果钢板的厚度精度偏差略大时易影响冲压模具与冲压件的间隙，从而易造成冲压成型过程中的拉应力或压应力过大而导致材料过渡变薄，局部失稳而产生拉裂或起皱等缺陷，给模具寿命和冲压件合格率成造成较大影响。冷轧产品宽度精度关系到所有用户的材料利用率，影响用户的原料使用成本；对于汽车和家电类使用用户，冲压模具对板材宽度规格要求较严格，通常超过5mm精度的板材将无法使用或造成冲压报废率的大幅提高。所以，各类用户都对冷轧产品的尺寸精度提出了较高的要求。

近年来，随着高档汽车板、家电板品种规格及产量的的大幅提升，产品尺寸精度的用户抱怨和异议量也随之大量增加，北京现代等高档用户从开始与我厂合作之初，就将产品的尺寸精度做为一项标准提出；另外，仅09年一年，北京现代、华晨等用户提出的产品尺寸精度异议及抱怨量已经超过1200余吨，严重影响了用户的使用，造成了较大的成本损失。因此，保证所有冷轧产品尤其是高档汽车板、家电板产品的尺寸精度，成为迫切需要解决的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷轧产品尺寸精度的控制方法，为冷轧各品种尺寸精度控制提供了改善方向，对新品种尺寸精度控制及工艺优化后各机组产品尺寸精度控制要点调整，具有良好的指导意义。并且，根据对影响产品尺寸精度因素的分析，为镀锌产品尺寸精度控制提供了参考。

本发明的技术方案是：

一种冷轧产品尺寸精度的控制方法，采用5机架六辊UCM轧机，对原料材质、酸洗冷轧机组的酸洗冷轧工艺、连续退火机组的连续退火工艺相关参数进行回归分析，经过多次分析筛选，确定最终合理的回归方程和主要影响因素。

所述的冷轧产品尺寸精度的控制方法，为了验证各可能影响产品厚度精度的因素，对原料材质、酸洗冷轧工艺、连续退火冷轧工艺相关参数进行回归分析，并根据张力参数按钢种大类控制的特点，对产品的厚度减薄量按钢种大类分别进行回归分析；经过多次分析筛选，选择出影响酸洗冷轧机组宽度精度控制的关键因素。

所述的冷轧产品尺寸精度的控制方法，原料材质对产品厚度精度的影响比率占总影响因素的20～25％，酸洗冷轧工艺、连续退火工艺对各品种产品厚度精度的影响因素占75～80％；厚度减薄量主要由酸洗冷轧机组的压下率和连续退火机组平整延伸率决定，连续退火机组炉内对产品厚度精度的影响，主要由加热段温度、快冷段温度和过时效段温度以及炉内张力决定。

所述的冷轧产品尺寸精度的控制方法，根据原料材质涉及数据，原料各化学成分、原料强度；轧机轧制工艺涉及数据，压下率、张力配比、轧制速度；连续退火工艺涉及数据，退火温度、炉内张力、平整机延伸率；综合多方影响因素进行回归分析，通过对各类影响因素的多次回归分析，并筛选关键影响因子，选择出影响酸洗冷轧机组宽度精度控制的关键因素。

所述的冷轧产品尺寸精度的控制方法，从回归分析可知，原料强度对酸洗冷轧机组的拉窄量有显著影响，轧机压下率和订货规格对酸洗冷轧机组产品拉窄量具有显著的影响，在原料强度一定的情况下轧机压下率和订货规格决定产品最终在酸洗冷轧机组的拉窄量；根据分析碳当量在0.07～0.1之间的拉窄量在3～6mm；碳当量在0.15～0.3之间的拉窄量在0～2之间；对于低碳高强钢产品，由于强度高，碳当量高，压下率小，所以拉窄量几乎为零。

所述的冷轧产品尺寸精度的控制方法，连续退火机组的连续退火炉分为加热段、保温段、缓冷段、快冷段、过时效段和终冷段，每一段的温度各不相同，均会对产品的性能和尺寸精度产生影响；同钢种材质条件下，退火温度越高，宽度拉窄量越大；在相同退火条件下，材质越软的钢种宽度拉窄量越大；不同材质或不同规格产品之间连接过渡时，较正常稳定生产时宽度拉窄量大；

连续退火炉的运行时，在对炉子带钢张力的控制上，张力单元被设置在快冷段的上游和下游，在快冷段的带钢张力实现与其它炉段的独立调整，炉内各段均存在张力控制，其与各段温度结合后，共同对产品的宽度精度进行影响和改变。

所述的冷轧产品尺寸精度的控制方法，根据各因素分析，各品种尺寸精度变化回归公式如下：

加磷高强钢系列产品厚度减薄量的回归方程为：

厚度减薄量＝-0.0119+0.0134b-0.000077σ_b-0.0337N值-0.00231R值+0.000151R-0.592C+0.0113Mn+0.0456S.Al-0.617Nb-0.0746Ti+0.0122E+0.000085T_HS-0.000110T_OAS

低合金高强钢系列产品厚度减薄量的回归方程为：

厚度减薄量＝-0.0380+0.0106b+0.000029d+0.0145N值+0.000780原料σ_s-0.000686原料σ_b+0.263C+0.227Si-0.0107Mn-1.34P+0.859-3.15Nb+0.0210E-0.000011V+0.000074T_HS-0.000113T_RCS

IF钢系列产品厚度减薄量的回归方程为：厚度减薄量＝-0.0610+0.0320b-0.000080σ_b-0.0167Mn+0.264P-0.263Nb+0.0482Ti+0.0154E+0.000027V+0.000048T_HS+0.000111T_RCS-0.000089T_OAS-0.0154N值

低碳钢系列产品厚度减薄量的回归方程为：厚度减薄量＝-0.0175+0.0392b-0.000013d-0.000063σ_b-0.000551δ-0.000033原料σ_s-0.250Si+0.0524Mn-0.252P+0.510S+0.00658E+0.000130T_HS-0.000150T_OAS

酸洗冷轧拉窄量＝-3.42+1.76b+0.00125d+0.0991R+0.00608原料σ_s-0.0180原料σ_b

低合金高强钢连续退火拉窄量的回归方程为：

连续退火拉窄量＝-9.02+4.14b-0.000770d+0.0612PLTCM压下率+21.9C-2.25Mn+35.6S-2.05E+0.00378V+0.0180T_HS+0.0196T_SS-0.0589T_RCS

低碳钢连续退火拉窄量的回归方程为：

连续退火拉窄量＝-18.8+1.35b+0.000986d-0.0121σ_b-0.0124原料σ_b+39.9C+27.6Si+24.1S.Al+0.0310T_HS

加磷高强钢连续退火拉窄量的回归方程为：

连续退火拉窄量＝-16.7+1.47b+0.000209d+0.0293R+0.00120原料σ_b+0.0190T_HS-0.00495T_OAS

IF钢连续退火拉窄量的回归方程为：

连续退火拉窄量＝20.3+4.83b+0.00178d-0.0146σ_s+1.57σ_s/σ_b-0.0274σ_b-0.0622δ-16.9N值+1.41R值-0.00720原料σ_b-22.1S.Al-3.59E-0.0105V+0.0421T_HS-0.0275T_SS-0.0339T_RCS

式中：

σ_s——屈服强度(MPa)；

σ_b——抗拉强度(MPa)；

δ——断裂延伸率(％)；

b——订货厚度(mm)；

d——订货宽度(mm)；

R——压下率(％)；

N——应变硬化指数；

C——碳含量(wt％)；

Mn——锰含量(wt％)；

P——磷含量(wt％)；

Ti——钛含量(wt％)；

Nb——铌含量(wt％)；

S——硫含量(wt％)；

S.Al——酸溶铝实际值(wt％)；

E——平整延伸率(％)；

V——工艺速度(mpm)；

T——退火温度℃；

下标代表各工艺段，HS—加热段、SS—保温段、SCS—缓冷段、RCS—快冷段、OAS—过时效段。

所述的冷轧产品尺寸精度的控制方法，连续退火机组在带钢运行方向上依次设置：开卷机、焊机、清洗段、入口活套、连续退火炉、出口活套、平整机、切边剪、卷取机，连续退火炉沿带钢运行方向上分段依次设置预热段、加热段、均热段、缓冷段、快冷段、过时效段、快冷段，清洗段、入口活套、出口活套、平整机、切边剪的两端沿带钢运行方向上分别设置张力辊组。

所述的冷轧产品尺寸精度的控制方法，快冷段的进口和出口分别设有张力辊组，并在带钢冷却通道上设有支撑辊。

所述的冷轧产品尺寸精度的控制方法，酸洗冷轧联合机组在带钢运行方向上依次设置：开卷机、焊机、入口活套、拉伸破鳞机、酸洗工艺段、中间活套、切边剪、出口活套、张力辊、轧机、飞剪、卷取机，拉伸破鳞机、酸洗工艺段之间沿带钢运行方向上设置张力辊，出口活套、轧机之间沿带钢运行方向上设置张力辊。

本发明的优点及有益效果是：

1、本发明通过对多品种产品各机组尺寸精度影响因素的分析研究，建立厚度补偿轧制模型和各机组拉窄量控制模型，根据品种及工艺特点，制定酸洗冷轧、连续退火机组计划编排规范，有效的改善了冷轧产品的尺寸精度，降低原料请料宽度，提高冷轧产品的综合成材率，实现了较大的经济效益和社会效益。

2、本发明厚度精度改善前后，冷轧产品厚度精度明显提高，原产品厚度减薄率在3～5％，改善后产品厚度精度达到±0.5％，已达到高档汽车面板厚度精度要求。

3、本发明宽度精度改善前后，冷轧产品宽度精度明显提高，原产品宽度精度率在5～7.5mm，改善后产品宽度精度平均可控制在0～4mm内，对于深冲系列产品即汽车面板常用钢种的宽度精度可控制在0～3mm内，已达到高档汽车面板厚度精度要求，且达到其他冷轧厂连续退火机组切边精度。

4、据统计，冷轧产品尺寸精度优化之前，冷轧产品的冷轧产品成材率为94.03％，优化后冷轧产品成材率为94.21％，提高了0.18％。根据财务部门分析数据，成材率每提高0.1％，可带来的效益为2元/吨。所以宽度精度优化后提高成材率效益约为342万元。

5、尺寸精度控制研究项目实施后，基本上杜绝了冷轧产品的尺寸精度异议和用户抱怨，尤其是汽车板和家电板用户对我厂产品厚度精度控制和宽度精度控制都给以了好评，用户使用效果良好，产品尺寸精度控制较为稳定，提高了用户冲压成材率，并且在一定程度上提高了冲压模具的使用寿命。实现了异议成本降低和良好的社会效益。

附图说明

图1为本发明连续退火机组示意图。图中，1开卷机；2焊机；3清洗段；4入口活套；5出口活套；6平整机；7切边剪；8卷取机；9连续退火炉；PHS预热段；HS加热段；SS均热段(保温段)；SCS缓冷段；RCS快冷段；OAS过时效段；FCS快冷段；BR张力辊组。

图2为本发明酸洗冷轧联合机组示意图。图中，10开卷机；11焊机；12入口活套；13出口活套；14中间活套；15拉伸破鳞机；16酸洗工艺段；17切边剪；18张力辊；19轧机；20飞剪；21卷取机。

图3为本发明连续退火炉内张力参数控制曲线对比图。

具体实施方式

在具体实施过程中，原料材质同钢种产品，质量存在一定程度的波动，这种情况给冷轧工序产品的尺寸精度控制和分析带来困难，所以需要将这种原料质量波动作为一种存在的误差，融入到冷轧成品尺寸精度的控制和改善中。酸洗冷轧、连续退火机组工艺设备极其复杂，没一个生产环节都会对产品的尺寸精度造成影响，且对于各品种的生产工艺及质量控制仍在不断的优化和调整，产品的工艺制度始终处于动态管理，所以工艺因素及相关动态变化对厚度、宽度精度的影响趋势。

(一)连续退火机组

如图1所示，本发明连续退火机组，在带钢运行方向上依次设置：开卷机1、焊机2、清洗段3、入口活套4、连续退火炉9、出口活套5、平整机6、切边剪7、卷取机8，连续退火炉9沿带钢运行方向上分段依次设置预热段PHS、加热段HS、均热段SS、缓冷段SCS、快冷段RCS、过时效段OAS、快冷段FCS，清洗段3、入口活套4、出口活套5、平整机6、切边剪7的两端沿带钢运行方向上分别设置张力辊组BR。

带钢的产品规格为厚度0.3～2.5mm、宽度800～1850mm，设计强度级别最大可达到980MPa，机组设计最大工艺速度可达450mpm。

连续退火炉采用“鼓-抽”式烧嘴、全“W”型辐射管加热，以及炉辊遮热板和辊凸度控制系统保证炉辊辊形控制。快冷段采用高速气体喷射冷却+辊冷的冷却技术，在保证深冲钢板和相变钢板所需的冷却速度的同时，有利于提高带钢的板形质量和温度的均匀性。快冷段FCS的进口和出口分别设有张力辊组BR，并在带钢冷却通道上设有支撑辊，保证带钢在炉内高速稳定运行。

平整机选用单机架六辊UC湿平整机，通过中间辊、工作辊的弯辊以及中间辊的窜辊，配合平整机出口的板形辊来改善平整后的板形，并达到改善带钢机械性能的目的。IF钢在实际生产时结合设备实际能力情况，平整延伸率一般控制在0.6％～0.7％之间。

带钢出口段的切边剪采用回转式双头圆盘剪，可减少机组停机更换剪刃的时间。圆盘剪前设置月牙剪，在圆盘剪发生故障时挖除边部，及时停止切边，减少了设备损伤和停机时间。

(二)酸洗冷轧联合机组

如图2所示，酸洗冷轧联合机组，在带钢运行方向上依次设置：开卷机10、焊机11、入口活套12、拉伸破鳞机15、酸洗工艺段16、中间活套14、切边剪17、出口活套13、张力辊18、轧机19、飞剪20、卷取机21，拉伸破鳞机15、酸洗工艺段16之间沿带钢运行方向上设置张力辊，出口活套13、轧机19之间沿带钢运行方向上设置张力辊18。

酸洗入口能力为2051081吨，轧机出口产量为1969000吨。最大酸洗速度250m/min，轧机最大轧制速度为1650m/min。焊机采用德国米巴赫激光焊机，焊接质量良好；酸洗采用日本三菱重工设计的喷射式紊流酸洗，酸洗质量高、节能降耗效果良好；轧机选用日本日立公司设计的五机架6辊UCM轧机，可实现大压下和稳定轧制，板形控制和厚度控制精度高；采用Carronsel卷取机，操作灵活。轧机出口设计有表面质量检查台，以适应高质量产品的生产。

(三)影响冷轧产品尺寸精度因素的分析研究

1、轧机轧制工序对厚度减薄的影响因素分析

由于采用的是5机架六辊UCM轧机，轧制厚度精度较高。经过轧机轧制工序后的通卷厚度波动较小，厚度精度率为订货厚度±0.4％，厚度精度标准差为0.00196。根据实际分析，通常轧机轧制厚度精度率为订货厚度的0.7％以内，可见轧制后的产品厚度精度较高，所以轧机轧制工序对汽车板成品的厚度减薄影响可忽略。

2、连续退火工序对厚度减薄的影响分析

从分析结果可知，冷轧汽车板产品的厚度减薄量应主要取决于连续退火机组的工艺。连续退火机组对成品厚度减薄的影响主要为：1、退火温度；2、炉内张力；3、平整延伸率。为了分析炉内张力、退火工艺制度以及平整机工艺参数对实际厚度精度的影响，选择低碳钢超低碳钢两个典型牌号，不同订货规格产品进行分析。从前面叙述可知，同规格低碳钢产品的厚度减薄量相比超低碳钢要大，这与两种产品在连续退火生产时炉内张力不同有关，两种典型产品某宽度规格范围内炉内张力分布曲线见图3。

将连续退火炉内张力参数控制曲线对比可见，低碳钢炉内张力明显大于同规格超低碳钢。又经过进一步分析发现，同牌号同厚度规格产品其不同宽度范围内的张力和同牌号同宽度规格产品其不同厚度范围内的张力均存在一定差异，这也会造成成品厚度减薄量参差不齐。由于机组设计时炉内按钢种大类进行划分，所以相同钢种大类的各牌号产品在连续退火生产时使用同一个张力参数，也就是说，可由钢种类别代替张力参数进行厚度减薄量的分析。

连续退火机组炉内退火温度不同主要决定于生产的品种，不同钢种有各自不同的退火温度要求。在对连续退火机组几次汽车板生产退火工艺调整后的成品尺寸精度观察发现，厚度减薄量均随之发生明显变化。总的趋势是，同牌号产品退火温度越高厚度减薄量越大。另外，退火温度的下降或升高会同时伴随工艺速度的升高或下降，所以退火温度和工艺速度对厚度减薄量的相对影响从回归方程分析，不是一个普通的常数或倍数关系，在分析厚度减薄量的时候应充分考虑各段工艺温度及工艺速度的影响。

除了连续退火炉内的影响，平整延伸率也是一项主要的影响因素。对于低碳钢品种平整机的作用主要为消除退火带钢的屈服平台，获得良好的机械性能；而对于超低碳钢品种平整机的作用主要为改善板形，使带钢表面具有一定的粗糙度，消除或减轻表面轻微的缺陷。所以，低碳钢的平整延伸率控制参数与规格有关，超低碳钢的平整延伸率控制参数与规格无关，可用相同参数就行控制，但对于不同平整延伸率设定值下，对厚度减薄量的影响仍然需要考虑。

以上分类分析只是单独针对某个因素对成品厚度减薄量的影响，为了更准确的了解成品厚度减薄量的成因，需要综合以上所有因素的影响，并考虑交互作用。通过进行回归分析，确定了各种工艺参数对厚度精度影响的显著性和可靠性。

为了验证各可能影响产品厚度减薄量的因素，对原料材质、酸洗冷轧工艺、连续退火工艺相关参数进行回归分析，并根据张力参数按钢种大类控制的特点，对产品的厚度减薄量按钢种大类分别进行回归分析。经过多次分析筛选，确定最终合理的回归方程和主要影响因素。

从而，通过回归方程分析，可知不同钢种大类产品由于生产工艺、产品特点的不同，对最终成品厚度减薄量的影响因素也各不相同。总的来说，原料材质对产品厚度精度的影响比率约占总影响因素的20～25％。化学成分C、Si、Mn、S、P、Nb、Ti元素及原料强度均对最终产品的厚度精度有显著影响，且各元素之间存在相互作用，因不同钢种大类产品的添加元素及性能特点，而造成影响程度的不同。

冷轧工序对各品种产品厚度精度的影响因素约占75～80％，酸洗冷轧机组的压下率和连续退火机组平整延伸率都对产品的厚度减薄量起关键作用，虽然有的钢种大类中未反应出轧机压下率对产品厚度精度的影响，那是因为相同级别产品的轧机压下率设定相同，所以从数据分析时，压下率便成为一个不显著项。但从加磷高强钢系列产品的回归分析中，可以看见，轧机压下率影响因素非常显著，因为此系列产品中不同级别产品的轧机压下率设定值不同。连续退火机组平整机同轧机相类似，对带钢有微压下率，即用平整延伸率参数反应。平整延伸率根据不同钢种的特点，具有不同的控制要求，深冲类产品平整延伸率通常相同，而对于低碳钢类产品，平整延伸率控制与规格相关，所以对产品的厚度减薄量影响程度各不相同。连续退火机组炉内对产品厚度精度的影响，主要有加热段温度、快冷段温度和过时效段温度以及炉内张力决定。虽然在上述回归分析中未体现炉内张力数据，但各自钢种大类已决定了炉内张力的选择，所以在未来新品种的产品厚度精度分析时，可根据机组设计时分类的4套连续退火炉内张力进行选择分析，例如烘烤硬化钢系列应归类于加磷高强钢系列产品，双相钢系列应归于低合金高强钢系列产品等。工艺温度对各个品种的厚度精度均有非常显著的影响，主要影响工艺段为加热段、快冷段和过时效段，这与钢种工艺特点和炉内张力有关，炉内张力以快冷段为分界线，前部工艺段采用一组张力数据，快冷段为一独立张力参数，过时效段也采用一组不同的张力控制数据，所以这三个工艺段对产品厚度精度影响突出。

3、宽度精度影响因素分析

带钢出口段的切边剪采用圆盘剪，冷轧产品由酸洗冷轧机组圆盘剪处进行切边开始，经历轧机轧制、连续退火、平整轧制等工艺的生产后，产品宽度发生变化。

(1)圆盘剪剪切精度对宽度精度的影响分析

酸洗冷轧机组的产品尺寸精度主要由原料、酸洗工艺和轧制工艺几个部分决定。由于目前冷轧产品是在酸洗冷轧机组切边，所以从酸洗冷轧机组工序就开始影响最终冷轧成品的尺寸精度。那么，酸洗冷轧机组从圆盘剪切边控制开始，一直到轧制结束的这段工艺控制区间，均存在可能影响产品尺寸精度的因素。

圆盘剪的剪切精度根据查阅设备精度说明和现场实际跟踪数据分析，确定其精度可达到0～1mm，切剪切精度较为稳定，无超出设备设定精度范围0～1mm情况。遂经圆盘剪剪切精度作为分析宽度精度的一项可容忍的误差项，不予以单独分析，而是将其统一归到轧机拉窄量的精度波动范围内。

(2)原料材质及轧机轧制工艺对宽度精度的影响分析

轧机轧制过程中各机架的张力分配是轧制过程中重要的工艺控制参数。由于轧机的张力参数设定与设计钢种大类为一一对应关系，即每类钢种的轧制过程张力控制均为定值，其对产品轧制的影响程度为固定不变的因素。所以分析认为，轧制张力参数及实际控制对产品宽度的影响可以为一个恒定因子长期存在，可在分析过程中由钢种替代，不予以单独提出分析。

根据原料材质涉及数据，例如：原料各化学成分、原料强度；轧机轧制工艺，例如：压下率、张力配比、轧制速度；综合多方影响因素进行回归分析。通过对各类影响因素的多次回归分析，并筛选关键影响因子，选择出影响酸洗冷轧机组宽度精度控制的关键因素。

从上述回归分析可知，原料强度对酸洗冷轧机组的拉窄量有显著影响，且由原料强度和产品订货宽度决定轧机选择的张力控制参数，遂在回归方程中未体现张力数据。轧机压下率和订货规格对酸洗冷轧机组产品拉窄量具有显著的影响，在原料强度一定的情况下他们决定了产品最终在酸洗冷轧机组的拉窄量。根据分析碳当量在0.07～0.1之间的拉窄量较大约在3～6mm；碳当量在0.15～0.3之间的拉窄量约在0～2之间；对于低碳高强钢产品，由于强度高，碳当量高，压下率小，所以拉窄量几乎为零。

(3)连续退火机组工艺对产品宽度精度的影响

退火温度对宽度精度的影响分析

根据不同钢种不同产品性能特点的需求，连续退火炉设计了多个工艺段，共同完成对各钢种产品的退火工艺的处理。连续退火炉内工艺段分为加热段、保温段、缓冷段、快冷段、过时效段和终冷段，每一段的温度各不相同，均会对产品的性能和尺寸精度产生影响。通常同钢种材质条件下，退火温度越高，宽度拉窄量越大；在相同退火条件下，材质越软的钢种宽度拉窄量越大；不同材质或不同规格产品之间连接过渡时，较正常稳定生产时宽度拉窄量略大；所以在综合考虑各段工艺对材料宽度影响的同时，计划编排的影响和规范也是重要的改善方向。

炉内张力对宽度精度的影响分析

在连续退火炉的运行上，最重点的是在对炉子带钢张力的控制上，避免发生跑偏和热瓢曲。张力单元被设置在快冷段的上游和下游。在RCS段的带钢张力能实现与其它炉段的独立调整。这个技术对于实现在加热段和保温段的低张力，而对于快冷段的高张力是非常必要的。通过这些张力单元，在RCS段的带钢张力能实现与其它炉段的独立调整。在加热段和保温段的低张力是为了避免发生热瓢曲。在快冷段设置高张力主要是为了避免带钢震动产生的划伤。在过时效段和终冷段，低张力是为了防止带钢冷瓢曲。由于炉内各段均存在张力控制，其与各段温度结合后，共同对产品的宽度精度进行影响和改变。

平整机延伸率控制对产品宽度精度影响分析

前面曾在厚度精度影响因素分析中说过，平整机对带钢有微压下率，对低碳钢类产品可改善性能消除屈服平台，对IF钢类产品可改善板形和表面质量。平整延伸率对于IF钢系列产品通常与规格无关，一般可采用同一数据；而对于低碳钢类产品与厚度密切相关，一般等同于厚度数据，所以在低碳钢分析时可用厚度取代平整延伸率分析。

(四)各类产品的回归分析结果

原料化学成分和原料强度因钢种大类的不同对冷轧产品的宽度精度影响各不相同，低于低碳钢及低合金高强钢而言，原料抗拉强度及对材质起强化作用的元素均对冷轧产品的宽度精度有显著影响，而IF钢及加磷IF高强钢产品只有原料强度对冷轧产品宽度精度有显著影响。

酸洗冷轧机组压下率对各类高强钢的成品宽度精度有显著影响，对IF钢及低碳钢无显著影响。

连续退火机组的各工艺段温度、炉内张力及平整延伸率，对各类产品宽度精度均有不同程度的影响。其中炉内张力根据钢种大类选择固定参数；工艺段温度由钢种性能工艺需求决定，但在对工艺进行优化时，各段温度的变化将对产品的宽度精度在一定范围内进行改变；平整延伸率对IF钢及低合金高强钢有显著影响，但通常平整延伸率影响较小，约在5％以内。

(五)影响因素分析小结

根据以上各因素分析，影响冷轧产品尺寸精度的主要因素归纳起来有以下几点：

原料材质：化学成分和原料屈服强度对各钢种产品厚度和宽度精度均有显著影响，通常原料对冷轧产品尺寸精度影响占总影响因素的10％～20％左右。

酸洗冷轧机组轧机压下率对各钢种产品的尺寸精度控制均有一定贡献，主要对酸洗冷轧机组拉窄量有显著影响，约占酸洗冷轧机组拉窄量影响因素的25％。酸洗冷轧机组的轧机轧制厚度精度控制稳定且精度较高，所以冷轧产品厚度减薄量主要由连续退火机组工艺影响贡献。

连续退火机组各段工艺温度、炉内张力及平整延伸率对各钢种产品的厚度减薄量及宽度拉窄量均有显著影响。不同钢种性能特点决定连续退火工艺要求，在工艺允许范围内，调整工艺温度和平整延伸率可改变产品的尺寸精度，所以根据回归分析，可以在工艺优化时，同时调整尺寸精度控制参数，已达到优化工艺并保证产品尺寸精度的需求；另外，也可以根据回归分析，对有特殊尺寸精度要求的产品，采用调整工艺的方式实现，满足用户的特殊需求。

在上述对尺寸精度的分析中，存在一定比率的误差因素，这与原料材质波动和通卷工艺波动等均有关系，在一定时间段内，这种误差因素将长期存在并相对稳定，但无法用具体数据进行分析，所以可将其当成是“恒定”的因素，短期内不予以考虑，可以定期监控分析这些误差影响波动的变化。

(六)各品种尺寸精度变化回归公式

加磷高强钢系列产品厚度减薄量的回归方程为：

厚度减薄量＝-0.0119+0.0134b-0.000077σ_b-0.0337N值-0.00231R值+0.000151R-0.592C+0.0113Mn+0.0456S.Al-0.617Nb-0.0746Ti+0.0122E+0.000085T_HS-0.000110T_OAS

低合金高强钢系列产品厚度减薄量的回归方程为：

厚度减薄量＝-0.0380+0.0106b+0.000029d+0.0145N值+0.000780原料σ_s-0.000686原料σ_b+0.263C+0.227Si-0.0107Mn-1.34P+0.859-3.15Nb+0.0210E-0.000011V+0.000074T_HS-0.000113T_RCS

IF钢系列产品厚度减薄量的回归方程为：厚度减薄量＝-0.0610+0.0320b-0.000080σ_b-0.0167Mn+0.264P-0.263Nb+0.0482Ti+0.0154E+0.000027V+0.000048T_HS+0.000111T_RCS-0.000089T_OAS-0.0154N值

低碳钢系列产品厚度减薄量的回归方程为：厚度减薄量＝-0.0175+0.0392b-0.000013d-0.000063σ_b-0.000551δ-0.000033原料σ_s-0.250Si+0.0524Mn-0.252P+0.510S+0.00658E+0.000130T_HS-0.000150T_OAS

酸洗冷轧拉窄量＝-3.42+1.76b+0.00125d+0.0991R+0.00608原料σ_s-0.0180原料σ_b

低合金高强钢连续退火拉窄量的回归方程为：

连续退火拉窄量＝-9.02+4.14b-0.000770d+0.0612PLTCM压下率+21.9C-2.25Mn+35.6S-2.05E+0.00378V+0.0180T_HS+0.0196T_SS-0.0589T_RCS

低碳钢连续退火拉窄量的回归方程为：

连续退火拉窄量＝-18.8+1.35b+0.000986d-0.0121σ_b-0.0124原料σ_b+39.9C+27.6Si+24.1S.Al+0.0310T_HS

加磷高强钢连续退火拉窄量的回归方程为：

连续退火拉窄量＝-16.7+1.47b+0.000209d+0.0293R+0.00120原料σ_b+0.0190T_HS-0.00495T_OAS

IF钢连续退火拉窄量的回归方程为：

连续退火拉窄量＝20.3+4.83b+0.00178d-0.0146σ_s+1.57σ_s/σ_b-0.0274σ_b-0.0622δ-16.9N值+1.41R值-0.00720原料σ_b-22.1S.Al-3.59E-0.0105V+0.0421T_HS-0.0275T_SS-0.0339T_RCS

式中：

σ_s——屈服强度(MPa)；

σ_b——抗拉强度(MPa)；

δ——断裂延伸率(％)；

b——订货厚度(mm)；

d——订货宽度(mm)；

R——压下率(％)；

N——应变硬化指数；

C——碳含量(wt％)；

Mn——锰含量(wt％)；

P——磷含量(wt％)；

Ti——钛含量(wt％)；

Nb——铌含量(wt％)；

S——硫含量(wt％)；

S.Al——酸溶铝实际值(wt％)；

E——平整延伸率(％)；

V——工艺速度(mpm)；

T——退火温度℃(下标代表各工艺段，HS—加热段、SS—保温段、SCS—缓冷段、RCS—快冷段、OAS—过时效段)。

通过回归方程可以研究在某种工艺条件下，某种钢种规格产品的成品厚度减薄量和宽度拉窄量，从而可以改善现有品种和未来新研发品种的产品尺寸精度，而且还可以在今后的工艺调整中同时仍可以保证产品尺寸精度控制的完美。

根据分析得出的回归方程，可以推算出各品种规格产品在整个工序结束后的厚度减薄量，为了验证此种补偿模型的实际生产操作可行性和效果，针对典型钢种的1.0mm以上厚度规格产品进行试验，试验后厚度减薄量均已控制在订货厚度的±0.5％以内，均比未进行轧制厚度补偿前有明显改善，所以证明轧制厚度补偿试验效果显著。通过此种轧制厚度补偿模型设计可有效提高冷轧板产品的厚度精度，满足各种用户的高标准要求。

根据前面分析的因素，各钢种宽度精度主要由酸洗冷轧机组拉窄量和连续退火机组拉窄量两个数据共同决定。所以根据回归方程的分析，可以计算出两条机组各自贡献的拉窄量数据，分别对酸洗冷轧和连续退火机组各钢种、规格产品的拉窄量矩阵表进行数据维护，并通过系统统一识别计算，反应在圆盘剪剪切指令，在剪切时预留出两条机组的拉窄量加上0～2mm的波动误差，这样可以有效改善成品宽度精度。

为了验证拉窄量设计后的效果，针对几个典型钢种典型规格进行试验。将CQ、DDQ、加磷高强和低合金高强级别产品实施优化拉窄量质量设计前后的成品宽度精度对比，同未改善前相比，改善后的产品宽度精度平均值普遍下降3mm。试验后宽度精度平均值均已控制在4mm以内，且DDQ和加磷高强钢级别产品(O5级别外板主要订购的品种)宽度精度基本可控制在3mm以内。可见，实验结果已较好的符合高档用户的需求，且从采用酸洗冷轧机组切边的冷轧成品宽度精度分析，目前的实物宽度精度控制水平已达到了连续退火机组切边的宽度精度，控制精度水平非常高，证明宽度精度控制效果显著。通过此种宽度精度控制质量设计可有效提高冷轧板产品的宽度精度，满足各种用户的高标准要求。

对于汽车和家电行业用户，冲压模具的使用规格是一定的，即长×宽为定值。由于产品对原有产品厚度精度控制的提高，目前的供货产品厚度较项目研究前有一定比率的增加，所以在一定程度上增加了供货产品的重量，即在满足用户既定用料规格及样件数量的情况下，可小幅提高订货重量。根据计算，如以DC03牌号1.5mm厚度规格产品为例，原该规格产品的供货厚度实际值为1.45～1.46mm，厚度精度改善后，供货厚度精度可达到1.495～1.505mm，即厚度增加比率约为2～3％，即单件样件重量可提高2～3％，那么推算整体订货重量也将提高2～3％。

实施例结果表明，经过这些措施的实施后，取得了以下的实际效果：

1、本发明可根据不同用户对尺寸精度的不同需求，实现个性化尺寸精度设计与控制，实现社会效益和经济效益的双赢。

2、本发明根据回归方程分析的数据支撑，通过建立轧制厚度补偿控制模型和各机组品种、规格拉窄量数据库，实现不同品种、规格产品尺寸精度的精确控制。

3、本发明有效改善冷轧产品尺寸精度，实现稳定尺寸精度控制，满足各类用户需求，尤其是汽车、家电板订货用户的需求，提高了潜在订货量和用户满意度，有效提高冷轧产品成材率，降低生产成本，提高经济效益。

4、本发明宽度精度改善前后，冷轧产品宽度精度明显提高，原产品宽度精度率在5～7.5mm，改善后产品宽度精度平均可控制在0～4mm内，对于深冲系列产品即汽车面板常用钢种的宽度精度可控制在0～3mm内，已达到高档汽车面板厚度精度要求，且达到其他冷轧厂连续退火机组切边精度。

Claims (10)

1.一种冷轧产品尺寸精度的控制方法，其特征在于：采用5机架六辊UCM轧机，对原料材质、酸洗冷轧机组的酸洗冷轧工艺、连续退火机组的连续退火工艺相关参数进行回归分析，经过多次分析筛选，确定最终合理的回归方程和主要影响因素。

2.按照权利要求1所述的冷轧产品尺寸精度的控制方法，其特征在于：为了验证各可能影响产品厚度精度的因素，对原料材质、酸洗冷轧工艺、连续退火冷轧工艺相关参数进行回归分析，并根据张力参数按钢种大类控制的特点，对产品的厚度减薄量按钢种大类分别进行回归分析；经过多次分析筛选，选择出影响酸洗冷轧机组宽度精度控制的关键因素。

3.按照权利要求1所述的冷轧产品尺寸精度的控制方法，其特征在于：原料材质对产品厚度精度的影响比率占总影响因素的20～25％，酸洗冷轧工艺、连续退火工艺对各品种产品厚度精度的影响因素占75～80％；厚度减薄量主要由酸洗冷轧机组的压下率和连续退火机组平整延伸率决定，连续退火机组炉内对产品厚度精度的影响，主要由加热段温度、快冷段温度和过时效段温度以及炉内张力决定。

4.按照权利要求1所述的冷轧产品尺寸精度的控制方法，其特征在于：根据原料材质涉及数据，原料各化学成分、原料强度；轧机轧制工艺涉及数据，压下率、张力配比、轧制速度；连续退火工艺涉及数据，退火温度、炉内张力、平整机延伸率；综合多方影响因素进行回归分析，通过对各类影响因素的多次回归分析，并筛选关键影响因子，选择出影响酸洗冷轧机组宽度精度控制的关键因素。

5.按照权利要求4所述的冷轧产品尺寸精度的控制方法，其特征在于：从回归分析可知，原料强度对酸洗冷轧机组的拉窄量有显著影响，轧机压下率和订货规格对酸洗冷轧机组产品拉窄量具有显著的影响，在原料强度一定的情况下轧机压下率和订货规格决定产品最终在酸洗冷轧机组的拉窄量；根据分析碳当量在0.07～0.1之间的拉窄量在3～6mm；碳当量在0.15～0.3之间的拉窄量在0～2之间；对于低碳高强钢产品，由于强度高，碳当量高，压下率小，所以拉窄量几乎为零。

6.按照权利要求4所述的冷轧产品尺寸精度的控制方法，其特征在于：

连续退火机组的连续退火炉分为加热段、保温段、缓冷段、快冷段、过时效段和终冷段，每一段的温度各不相同，均会对产品的性能和尺寸精度产生影响；同钢种材质条件下，退火温度越高，宽度拉窄量越大；在相同退火条件下，材质越软的钢种宽度拉窄量越大；不同材质或不同规格产品之间连接过渡时，较正常稳定生产时宽度拉窄量大；

连续退火炉的运行时，在对炉子带钢张力的控制上，张力单元被设置在快冷段的上游和下游，在快冷段的带钢张力实现与其它炉段的独立调整，炉内各段均存在张力控制，其与各段温度结合后，共同对产品的宽度精度进行影响和改变。

7.按照权利要求1所述的冷轧产品尺寸精度的控制方法，其特征在于：根据各因素分析，各品种尺寸精度变化回归公式如下：

加磷高强钢系列产品厚度减薄量的回归方程为：

厚度减薄量＝-0.0119+0.0134b-0.000077σ_b-0.0337N值-0.00231R值+0.000151R-0.592C+0.0113Mn+0.0456S.Al-0.617Nb-0.0746Ti+0.0122E+0.000085T_HS-0.000110T_OAS

低合金高强钢系列产品厚度减薄量的回归方程为：

厚度减薄量＝-0.0380+0.0106b+0.000029d+0.0145N值+0.000780原料σ_s-0.000686原料σ_b+0.263C+0.227Si-0.0107Mn-1.34P+0.859-3.15Nb+0.0210E-0.000011V+0.000074T_HS-0.000113T_RCS

IF钢系列产品厚度减薄量的回归方程为：厚度减薄量＝-0.0610+0.0320b-0.000080σ_b-0.0167Mn+0.264P-0.263Nb+0.0482Ti+0.0154E+0.000027V+0.000048T_HS+0.000111T_RCS-0.000089T_OAS-0.0154N值

低碳钢系列产品厚度减薄量的回归方程为：厚度减薄量＝-0.0175+0.0392b-0.000013d-0.000063σ_b-0.000551δ-0.000033原料σ_s-0.250Si+0.0524Mn-0.252P+0.510S+0.00658E+0.000130T_HS-0.000150T_OAS

酸洗冷轧拉窄量＝-3.42+1.76b+0.00125d+0.0991R+0.00608原料σ_s-0.0180原料σ_b

低合金高强钢连续退火拉窄量的回归方程为：

连续退火拉窄量＝-9.02+4.14b-0.000770d+0.0612PLTCM压下率+21.9C-2.25Mn+35.6S-2.05E+0.00378V+0.0180T_HS+0.0196T_SS-0.0589T_RCS

低碳钢连续退火拉窄量的回归方程为：

连续退火拉窄量＝-18.8+1.35b+0.000986d-0.0121σ_b-0.0124原料σ_b+39.9C+27.6Si+24.1S.Al+0.0310T_HS

加磷高强钢连续退火拉窄量的回归方程为：

连续退火拉窄量＝-16.7+1.47b+0.000209d+0.0293R+0.00120原料σ_b+0.0190T_HS-0.00495T_OAS

IF钢连续退火拉窄量的回归方程为：

连续退火拉窄量＝20.3+4.83b+0.00178d-0.0146σ_s+1.57σ_s/σ_b-0.0274σ_b-0.0622δ-16.9N值+1.41R值-0.00720原料σ_b-22.1S.Al-3.59E-0.0105V+0.0421T_HS-0.0275T_SS-0.0339T_RCS

式中：

σ_s——屈服强度(MPa)；

σ_b——抗拉强度(MPa)；

δ——断裂延伸率(％)；

b——订货厚度(mm)；

d——订货宽度(mm)；

R——压下率(％)；

N——应变硬化指数；

C——碳含量(wt％)；

Mn——锰含量(wt％)；

P——磷含量(wt％)；

Ti——钛含量(wt％)；

Nb——铌含量(wt％)；

S——硫含量(wt％)；

S.Al——酸溶铝实际值(wt％)；

E——平整延伸率(％)；

V——工艺速度(mpm)；

T——退火温度℃；

下标代表各工艺段，HS—加热段、SS—保温段、SCS—缓冷段、RCS—快冷段、OAS—过时效段。

8.按照权利要求1所述的冷轧产品尺寸精度的控制方法，其特征在于：连续退火机组在带钢运行方向上依次设置：开卷机、焊机、清洗段、入口活套、连续退火炉、出口活套、平整机、切边剪、卷取机，连续退火炉沿带钢运行方向上分段依次设置预热段、加热段、均热段、缓冷段、快冷段、过时效段、快冷段，清洗段、入口活套、出口活套、平整机、切边剪的两端沿带钢运行方向上分别设置张力辊组。

9.按照权利要求8所述的冷轧产品尺寸精度的控制方法，其特征在于：快冷段的进口和出口分别设有张力辊组，并在带钢冷却通道上设有支撑辊。

10.按照权利要求1所述的冷轧产品尺寸精度的控制方法，其特征在于：酸洗冷轧联合机组在带钢运行方向上依次设置：开卷机、焊机、入口活套、拉伸破鳞机、酸洗工艺段、中间活套、切边剪、出口活套、张力辊、轧机、飞剪、卷取机，拉伸破鳞机、酸洗工艺段之间沿带钢运行方向上设置张力辊，出口活套、轧机之间沿带钢运行方向上设置张力辊。