CN1336853A - 金属板平坦度控制方法与装置 - Google Patents
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Abstract
为提供热轧后经过冷却达到常温时,有效防止金属板宽度方向边缘部产生钢板波,并提高金属板平坦度的方法和实施该方法的装置,本发明所提出的金属平坦度控制方法为:在作为串联轧机的精轧机间、或在作为可逆式轧机的精轧机入侧与/或出侧、或在完成热轧或通过热矫正机后,测定金属板宽度边缘部与宽度中央部表面温度,基于所测定的表面温度,控制金属板宽度边缘部、中心部的加热温度,精轧后冷却金属板,由此使表面温度分布均匀。
Description
技术领域
本发明关注由于冷却前宽度方向温度差原因所引起的在铁、铝、钛等金属板宽度方向边缘部产生的耳波与宽度方向中心部产生的中波，涉及由设在作为串联式轧机的精轧机间的加热装置加热金属板的边缘部和/或中心部，或在作为可递式轧机的精轧机入侧与/或出侧加热金属板宽度边缘部与/或中心部，或在轧制之后马上由加热装置加热金属板的边缘部与/或中心部，接着在精轧后冷却，由此来控制金属板的平坦度的方法与装置。具体而言，特别是关于热轧钢板与厚钢板的平坦度控制方法与装置。
背景技术
在现有技术中，金属材料特别是钢材，从轧制工序经过下一个工序的冷却工序冷却后产生的钢板波(耳波)，通过用热轧机或在轧制后的热矫正机使宽度方向中央部产生若干钢板波(中波)，进行过补偿来防止钢板波的方法。但是，即使用这种方法也不能控制的情况下，则需要另外以精整工序进行矫正加工。
由于这样，迄今为止，提出了各种防止钢板波的方法。例如，在日专利特开平5-269527号公报中，作为控制金属带材平坦度形状的方法，提出了这样的控制方法：为了在冷却结束后在卷起金属带材前设置张紧矫平机进行平坦度矫正，将张紧矫平机最终轧辊之前的轧辊做成金属带张力的宽度方向分布可测定的形状检测轧辊，基于从形状检测轧辊来的金属带平坦度信息，变更形状检测轧辊压入量的设定值，控制金属带平坦度形状。另外，在日专利特开平10-263658号公报中提出了：由设在热精轧机输出侧的平坦度计测出的平坦度信息和设在卷取机前的平坦度计测出的卷取前的平坦度信息，求出伸长率差，反馈到精轧机的弯曲机控制，由此来控制金属带的平坦度形状。还有，在日专利第2792788号公报中展示了：为了防止前端翘曲而在粗轧与精轧之间设置了辊式钢板矫平机与边缘加热器。
但是，在上述日专利特开平5-269527号公报或特开平10-263658号公报中所记述的金属带平坦度形状控制方法中，作为平坦度形状控制基准的信息，是平坦度或伸长变形差，并不含沿整个板宽方向的温度分布信息。在轧制工序中如冷却到接近常温，整个板宽方向的温度分布是均衡的；但通常大多材料中为做入材质是高温卷取，由此沿板宽方向的温度分布是板端部比中央部产生比较低的温度偏差。从而，一旦在这样的方法中伸长变形差被解除，这个时刻的温度偏差到常温时作为热应力残留下来，由此不会得到平坦度改善。另外，在专利第2792788号公报中所记述的装置中，也因为无法补偿精轧中产生的边缘部温度下降，也不能期望冷却后平坦度的改善。
发明展示
本发明即是为解决上述现有技术问题，其目的在于提供防止冷却后金属板宽度方向边缘部产生的耳波与中波并可提高平坦度的平坦度控制方法与装置。即，本发明要旨如下：
(1)一种金属板平坦度控制方法，其特征在于，在作为串联式轧机或可塑式轧机的精轧机中，至少一过以上的轧制后，测定金属板宽度边缘部与宽度中央部表面温度，基于所测定的表面温度，控制金属板宽度边缘部与/或中心部的加热温度，而后进行水冷与/或热矫正。
(2)一种金属板平坦度控制方法，其特征在于，在作为串联式轧机的精轧机间，测定金属板宽度边缘部与宽度中央部的表面温度，基于所测定的表面温度，来控制金属板宽度边缘部与/或中心部的加热温度，在精轧后冷却金属板。
(3)一种金属板平坦度控制方法，其特征在于，在作为可逆式精轧机的输入侧与/或输出侧，测定金属板宽度边缘部与宽度中央部的表面温度，基于所测定的表面温度，控制金属板宽度边缘部与/或中心部的加热温度，在精轧后进行金属板冷却。
(4)一种金属板平坦度控制方法，其特征在于，在完成了热轧后，加热金属板宽度边缘部与/或中心部，而后进行水冷却与/或热矫正。
(5)一种金属板平坦度控制方法，其特征在于，在完成了热轧后，进行热矫正，加热金属板宽度边缘部与/或中心部，而后自然冷却或水冷却。
(6)按上述(4)或(5)所记述的金属板平坦度控制方法，其特征在于，水冷却是ROT冷却，ROT冷却后卷取金属板。
(7)按上述(4)或(5)所记述的金属板平坦度控制方法，其特征在于，在水冷却与/或热矫正后，自然冷却金属板。
(8)按上述(4)或(5)所记述的金属板平坦度控制方法，其特征在于，在热轧结束后，在加热金属板宽度边缘部与/或中心部前，测定金属板表面温度，基于所测定温度控制金属板宽度边缘部与/或中心部的加热温度。
(9)按上述(4)或(5)所记述的金属板平坦度控制方法，其特征在于，控制金属板宽度边缘部加热温度，使得在从金属板板端50～20mm范围内所测定的边缘部温度与板宽中央部的表面温度差在±50℃内。
(10)按上述(4)或(5)所记述的金属板平坦度控制方法，其特征在于，控制金属板中心部加热温度，使得作为金属板中心部的宽度方向平均温度以下的板宽方向区域温度与前述宽度方向平均温度之差在±10℃内。
(11)一种金属板平坦度控制装置，其特征在于，它具有作为串联式轧机的精轧机，置于前述精轧机间的金属板宽度边缘部与宽度中央部表面温度的测定装置，以及基于所测定的表面温度对金属板宽度边缘部与/或中心部的加热温度可控制的加热装置；在前述精压机的后面设有冷却装置。
(12)一种金属板平坦度控制装置，其特征在于，它具有作为可逆式轧机的精轧机，在前述精轧机输入侧与/或输出侧的金属板宽度边缘部与宽度中央部的表面温度测定装置，以及基于所测定的表面温度可控制金属板宽度边缘部与/或中心部的加热温度的加热装置；在前述表面温度测定装置与前述精轧机的后面设有冷却装置。
(13)按上述(11)或(12)所记述的金属板平坦度控制装置，其特征在于，金属板边缘部与/或中心部加热装置是感应加热装置、激光照射加热装置、等离子照射加热装置或气体燃烧加热装置。
(14)按上述(1)～(3)中任一项记述的金属板平坦度控制方法，其特征在于，使用激光照射加热装置加热金属板宽度边缘部，加上精整边缘部。
(15)按上述(1)～(5)中任一项所记述的金属板平坦度控制方法，其特征在于，金属板前端出了热精轧机、而后通过上下一对或2对夹送辊之后，以该夹送辊一边压着金属板一边输送。
(16)一种金属板平坦度控制装置，其特征在于，在热精轧机和水冷却装置与/或热矫正机间设有金属板宽度边缘部加热装置与/或中心部加热装置。
(17)一种金属板平坦度控制装置，其特征在于，在配置于热精轧机之后的热矫正机后，设有金属板宽度边缘部加热装置与/或中心部加热装置。
(18)按上述(16)或(17)所记述的金属板平坦度控制装置，其特征在于，在金属板宽度边缘部加热装置与/或中心部加热装置之后设有控制冷却装置。
(19)按上述(11)～(18)中任一项所记述的金属板平坦度控制装置，其特征在于，在热精压机和金属板宽度边缘部加热装置与/或中心部加热装置之间设有金属板表面温度测定装置。
(20)按上述(11)或(12)所记述的金属板平坦度控制装置，其特征在于，在热精轧机和金属板宽度边缘部加热装置与/或中心部加热装置间设有至少上下一对夹送辊。
这里，所谓金属材料宽度边缘部温度，定义为从金属材料端部起5～20mm范围内的表面温度。
附图简要说明
图1是表示串联精轧制造工序概略图与本发明实施例的图；图2是表示热轧钢板制造工序概略图与本发明实施例的图；图3是用于说明平坦度定义的图；图4是表示用于验证本发明原理的边缘温度差与平坦度关系的图；图5(a)、图5(b)、图5(b′)是表示在本发明的精轧机间进行平坦度控制的工序概要图；图6(a)、图6(b)、图6(c)、图6(d)、图6(e)、图6(f)、图6(g)是表示进行本发明的精轧后的平坦度控制的工序概要图。
实施发明最佳形态
本发明者们对平坦度恶化的机理与改善的方法进行了种种研究。下边借附图对本发明的原理进行说明。
本发明者们为得到在热轧钢板制造工序中金属板平坦度恶化机理进行了实机实验。图1、图2是在热轧钢板制造工序中精轧机后的制造设备概要图。首先，热轧钢板经精轧机1轧至规定的制造尺寸，由输出辊道(ROT)2使板材穿过轧机，为制入规定材质，由ROT冷却装置3冷却到规定板温，由卷绕器4卷成卷筒状。
卷取的板的温度依材质各有不同，在100～750℃范围，作为本发明关注问题的平坦度，是在该卷筒温度降到室温时解卷时在边缘部产生的叫做耳波的波状的面外变形的情形。在多数热轧钢板中的问题即是耳波问题；但依加热炉的操作状态，在发生过加热扁坯边缘部的状态且水冷前中心部附近的温度比板宽方向平均温度显著低的情况下，中心部位也会产生中波。在本发明中，即是以防止宽度方向有温度差情况下产生的耳波、中波为目标的。除此之外，在卷绕器4的轴与夹送辊(PR)成凸状而卷绕拉力异常大的情况下，也会有不是在边缘而是在中心部产生中波的情况，但其不是本发明研究的对象。
图3示出了耳波的定义。将边缘部的波高H除以波距L，放大100倍，以百分数表示。
本发明者们，在制造工序中使用了设置于精轧机间或精轧机输出侧的测定距钢板中心和两边边缘20mm的温度的温度计5，整理出了以同一尺寸的同热轧钢板(板厚2mm，板宽1200mm)、在同一钢种同一观察点(距卷筒中心400mm)位置的中心和边缘20mm位置的表面温度差与冷态平坦度之间的关系。其结果如图4所示，它表示精轧机出侧板表面温度差与平坦度有着较高的相关性。使用该表面温度差可预测平坦度，换句话说，如无温差地在输送辊道冷却前加热钢板边缘部来谋求板宽方向的均一化，发现能做出平坦钢板。
在本发明中，热轧钢板是串联精轧，冷却则是ROT冷却，由ROT冷却后卷取热轧钢板，可得到卷回后也没有耳波的良好钢板[参照图5(a)、图6(a)]。特别是以金属材料带卷取时，由于施拉进行轧制，从精轧机到下一个精轧机的时间为0.5～1秒，而精轧后到开始冷却的时间为0.5～3秒，如果是高温，由于在减小带宽方向断面内应力分布的方向由拉伸产生潜伸(蠕变)，轧制中产生的残余应力与耳波、中波的带被矫正。从而，这时的温度偏差原样成了冷却到常温时的残余应力，偏差越大残余应力越大，平坦度越恶化。另外，由进行边缘加热前测定金属板表面温度，可实现高精度温度控制。为得到更高精度的形状最好设在边缘加热装置之前。在温度测定中最好是由红外热摄像仪等测定宽度方向的分布形式；最好是对目标定点进行中心与两侧的边缘5～20mm中的温度三处测定。小于5mm则难有测定精度，如大于20mm则难以抓住特征。
另外，对厚钢板，不是以串联式轧机而是以可逆式轧机进行轧制，在轧机输入侧、与/或输出侧，对边缘、中心进行全宽度加热后再精轧。而后，即使在下一工序仅进行热矫正，也能得到比无边缘加热情况下形状较为良好的钢板。另外，进行所谓控制冷却(水冷却)，根据需要，也可以在控制冷却的前或后进行热矫正，而为得到形状良好的厚钢板，最好是进行控制冷却与热矫正。现将本发明的工序概要图示于图5(b)、图5(b′)、图6(a)、图6(d)、图6(e)、图6(g)。
另外，在本发明中，在热矫正后进行边缘加热与/或中心加热。即使只进行边缘加热或仅进行中心加热而后原样冷却，与不进行边缘加热与/或中心加热的情况相比，也可得到形状良好的钢板。该发明的工序概要图示于图5(c)。
作为边缘加热装置、中心加热装置，最好是感应式加热装置、激光照射加热装置、等离子照射加热装置或气体燃烧加热装置中的任一种。
还有，在本发明中，要将金属板宽度中央部与宽度边缘部的温差控制在±50℃以下，最好是±25℃以下，更好一点是±15℃以下，再好一些是±5℃以下，由此借使冷却前推定的由伸长变形差与热变形差引起的其变形差在常温下减小，可得到形状良好的金属板。最好是尽量将金属板宽度方向温度分布变得均匀，由于由伸长变形差与热变形差引起的其变形差在常温减小很重要，也可以边缘部比宽度中央部高些。
边缘加热与/或中心加热后，由于即使进行控制冷却，钢板宽度方向的温度也均匀，冷却后可得到形状良好的钢板，故不需冷矫正等。如通过矫正机，此时板自身的残余应力变小。但是，构成导轨与设备自身由于轧辊的烧接或为保护设备而直接由外部冷却水进行冷却，金属材料本身也在矫正加工中被冷却，边缘部变冷，中心与边缘部温差随之产生，如这样被冷却，由于温度偏差所产生的热变形残留下来，冷却到常温时，产生相当于变形的热应力，如超过纵向弯曲极限，即产生波形。因此，要在通过矫正机后由加热消除温度偏差地进行实施。本发明的工序概要示于图6(f)。
再者，在本发明中，边缘加热与/或中心加热后，于进行控制冷却与/或热矫正之后自然冷却，由此与不进行边缘加热或中心加热的情况比较，冷却后也可得到形状良好的钢板。本发明的工序概要图示于图6(b)、图6(d)、图6(e)、图6(g)。
在本发明中，在热轧制结束后，于进行边缘加热与/或中心加热前测定金属板表面温度，由此可获得精度更高的温度控制[参照图6(a)～图6(g)]。且在图6(c)与图6(f)中，测温可在矫正后进行，也可在精轧后或矫正前进行。表面温度测定处数若是从热轧精轧机起在边缘加热装置与/或中心加热装置间何处都行，但为得到更高精度的形状，最好设在边缘加热装置之前。在温度测定中最好使用红外热摄像仪等测定其宽度方向的分布形式；并最好是对目标定点在中心与两边边缘5～20mm中的温度进行三处温度测定。小于5mm不出测定精度，大于20mm难以抓住特征。
特别是在本发明中，由于使用激光照射加热装置进行边缘加热，可精整边缘部，故可简化工序。若提高激光功率并进行控制，则对叫做边缘耗损的在带轧制中产生的满足不了规定尺寸的变薄部分在加热同时，实现精整。
另外，在本发明中，由于出了热精轧机后的金属材料前端被上下一对以上的夹送辊边挤压边输送，故可防止飞起、横摆等输送异常。
本来输出辊道(ROT)冷却长度有100m～200m位长，由于卷绕到卷取机上至加上拉伸前数十米不加拉伸无矫正，仅无温度偏差的影响，担心轧机出侧的残余应力或形状变化也会影响平坦度恶化原因。另外，带钢前端由轧制辊从轧机向卷绕机输送，是由热金属辊道的摩擦力来输送，但由于是悬臂状态，也有着前端部引起飞起与横摆、与设备的接触恶化的担心，或由带钢的变动而不能正确对正确位置加热的担心。因此，对于这些担心，在轧机与ROT冷却装置间设夹送辊，可望在抑制板的跳动的同时，通过施加卷取拉伸校平的张拉加以解决。
实施例一
如图1所示，为使ROT冷却3前的钢板宽度方向温度分布均匀，在原有的制作线中的串联精轧机1间新设了作为边缘加热装置、中心加热装置的边缘加热装置与中心加热装置6。钢板表面温度、在串联精轧机间在边缘加热装置与/或中心加热装置之前的邻近处用测定钢板中心与边缘20mm的放射式温度计5测定。
这种边缘加热装置、与/或中心加热装置，在精轧机1间对通过串联精轧机1间的钢板7上施加牵拉，其后由CO2激光加热装置6对边缘10mm部进行加热。其结果为，平坦度1.5％的耳波、中波的发生率在1000卷中为零。在精轧机1间的飞起与波动高度为5mm下，不会对加热操作与装置带来坏的影响。
作为比较例，在上述实施例中不设边缘加热装置与中心加热装置6的情况下，平坦度为1.5％的耳波发生率1000卷中为350；而平坦度为1.5％的中波发生率是1000卷中为10。
实施例2
如图2所示，为使ROT冷却前的钢板宽度方向温度分布均匀，在原制做线中的精轧机1后面，作为边缘加热装置新设了边缘加热装置6。这种边缘加热装置、中心加热装置，使出了精轧机1的钢板7前端通过夹送辊8之后，夹着钢板，以2对夹送辊施加牵拉，可抑制板的飞起与横摆，其后，可由CO2激光加热装置6对边缘10mm部进行加热作业。由于在加热作业中使用了激光，在加热量45kW、0.5m/s的情况下可进行直到切断完成的操作；这种情况下，可对原样边缘耗损而未达到规定成品板厚的部分进行精整。
平坦度为1.5％的耳波与中波的发生率为1000卷中为零。夹送辊间的飞起跳动高度是5mm，不会对加热操作与装置施加不良影响。
作为比较例，在上述实施例中不设置边缘加热装置6的情况下，平坦度1.5％的耳波发生率为1000卷中为350；而平坦度1.5％的中波发生率为1000卷中10。
工业利用可能性
如依本发明的方法，由于可提高热轧金属带的冷态平坦度，故可省略在后工序中提高平坦度的表皮光轧工序。另外，由于可抑制随着平坦度恶化板的弯曲与板材通过轧机时的飞跳现象，故可缩短后工序的处理时间。还有，由于兼做了边缘精整，仅以热轧工序即可做成成品，可大幅度削减制造成本。
Claims (20)
1.一种金属板平坦度控制方法，其特征在于，在作为串联或可逆式轧机的精轧机中，在至少1轧道以上的轧制后，测定金属板宽度边缘部与宽度中央部的表面温度，基于所测定的表面温度，控制金属板宽度边缘部与/或中心部的加热温度，而后进行水冷却或热矫正。
2.一种金属板平坦度控制方法，其特征在于，在作为串联轧机的精轧机间，测定金属板宽度边缘部与宽度中央部的表面温度，基于所测定的表面温度，控制金属板宽度边缘部与/或中心部的加热温度，在精轧后冷却金属板。
3.一种金属板平坦度控制方法，其特征在于，在作为可逆式轧机的精轧机输入侧与/或输出侧，测定金属板宽度边缘部与宽度中心部的表面温度，基于所测定的表面温度、控制金属板宽度边缘部与/或中心部的加热温度，在精轧后冷却金属板。
4.一种金属板平坦度控制方法，其特征在于，在完成了热轧后，加热金属板宽度边缘部与/或中心部，而后进行水冷却与/或热矫正。
5.一种金属板平坦度控制方法，其特征在于，在完成了热轧后，进行热矫正，加热金属板宽度边缘部与/或中心部，而后进行自然冷却或水冷。
6.按权利要求4或5所记述的金属板平坦度控制方法，其特征在于，水冷却是输出辊道(ROT)冷却，ROT冷却后卷取金属板。
7.按权利要求4或5所记述的金属板平坦度控制方法，其特征在于，在水冷却与/或热矫正后自然冷却金属板。
8.按权利要求4或5所记述的金属板平坦度控制方法，其特征在于，在完成了热轧后，在加热金属板宽度边缘部与/或中心部前测定金属板表面温度，基于该测定温度来控制对金属板宽度边缘部与/或中心部的加热温度。
9.按权利要求4或5所记述的金属板平坦度控制方法，其特征在于，控制金属板宽度边缘部的加热温度，以使在从金属板板端50～200mm范围测定的边缘温度与板宽中央部的表面温度差在±50℃内。
10.按权利要求4或5所记述的金属板平坦度控制方法，其特征在于，控制金属板中心部的加热温度，使得作为金属板中心部的宽度方向平均温度以下之板宽方向区域温度与前述宽度方向平均温度之差在±10℃内。
11.一种金属板平坦度控制装置，其特征在于，它具有：作为串联轧机的精轧机，置于前述精轧机间的金属板宽度边缘部与宽度中央部的表面温度测定装置，以及基于所测定的表面温度对金属板宽度边缘部与/或中心部的加热温度可控制的加热装置；在前述精轧机后面有冷却装置。
12.一种金属板平坦度控制装置，其特征在于，它具有作为可逆式轧机的精轧机，在前述精轧机的输入侧与/或输出侧的金属板宽度边缘部与宽度中央部的表面温度测定装置，以及基于所测定的表面温度对金属板宽度边缘部与/或中心部的加热温度可控制的加热装置；在前述表面温度测定装置与前述精轧机后面设有冷却装置。
13.按权利要求11或12所记述的金属板平坦度控制方法，其特征在于，金属板宽度边缘部与/或中心部的加热装置是感应式加热装置、激光照射加热装置、等离子照射加热装置或气体燃烧加热装置。
14.按权利要求1～3中任一项所记述的金属板平坦度控制方法，其特征在于，以激光照射加热装置加热金属板宽度边缘部，加上精整边缘部。
15.按权利要求1～5中任一项所记述的金属板平坦度控制方法，其特征在于，在金属板前端出了热精轧机、通过上下1对或2对夹送辊之以该夹送辊一边压着金属板一边输送。
16.一种金属板平坦度控制装置，其特征在于，在热精轧机和水冷装置与/或热矫正机间设有金属板宽度边缘部加热装置与/或中心部加热装置。
17.一种金属板平坦度控制装置，其特征在于，在配置于热精轧机后的热矫正机之后设有金属板宽度边缘部加热装置与/或中心部加热装置。
18.按权利要求16或17所记述的金属板平坦度控制装置，其特征在于，在金属板宽度边缘部加热装置与/或中心部加热装置之后设有控制冷却装置。
19.按权利要求10～18中任一项所记述的金属板平坦度控制装置，其特征在于，在热精轧机和金属板宽度边缘部加热装置与/或中心部加热装置间设有金属板表面温度测定装置。
20.按权利要求11或12所记述的金属板平坦度控制装置，其特征在于，在热精轧机和金属板宽度边缘部加热装置与/或中心部加热装置间设有至少上下1对夹送辊。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
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| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20061011 |