第11讲 冷连轧艺过程的板形控制技术.doc

轧材质量控制与深加工技术
第十讲冷连轧工艺过程的板形控制技术

1轧机板形概念
板带材冷轧机的发展，其基本设计思想是如何提高冷轧板带的产量和质量、减少建设成本和维护费用。
板带材产品有四大质量指标：板形精度、厚度精度、表面质量、力学性能。厚度精度是指板带材的平均厚度。由于现代液压、检测和控制技术的发展，自动厚度控制AGC(AutomaticGaugeControl)的引入，使得厚度控制精度大大提高，至90年代末发展已经比较成熟。表面质量是指带钢表面的缺陷情况和涂镀质量。力学性能是指带钢的强度和延展性。
板形的概念并不统一，有些专家认为板形就是板带材的平直度(Flatness)，这也是板形的主要外观体现，当平直度不好时，带钢会发生瓢曲，这时就认为带钢的板形不好；但有些专家认为板形应该包括横向厚差Profile(也称为凸度Crown)和平直度二个指标。我们认为后一种观点更为合理，因为这二个指标分别从带钢横向和长度方向定义带钢的形状，凸度和平直度之间有着密切的关系，调整凸度会对平直度产生直接影响。在实际生产中也是通过调整轧机有载辊缝来控制带钢凸度，最终以实现良好的平直度。
平直度Flatness
横向厚差Profile或凸度Crown
带钢

图1.凸度和平直度的测量方向
横向厚差(也称为凸度)是带钢横向的指标，表现有多种形式：

a.平形b.楔形c.凸形d.凹形e.W形f.M形
图2.带钢断面图
根据轧制工艺的要求，带钢的凸度并不是保持水平最好，而是要具有一定的凸形凸度。因为在轧制时，如果要保持带钢不跑偏，必须要求带钢具有一定的凸形凸度，才能被限制在轧辊的中间稳定轧制。
凸度通常是不均匀的，为研究方便，通常将凸度分解为常数部分、一次部分、二次部分和高次部分，下图是以上各部分的叠加和分解情况：

高次部分
二次部分
一次部分
常数部分

图3.凸度分解图
平直度是带钢长度方向上的指标，表现形式为不同位置和大小的瓢曲。

a.中浪b.边浪

c.中浪形成原因d.边浪形成原因
图4.平直度概念图

a.平直度良好b.中浪c.边浪
图5.平直度的实际照片

a.侧弯b.中浪c.边浪d.二肋浪e.小边浪f.小中浪g.小偏浪h.斜浪
图6.平直度不良发生瓢曲的多种形式
产生带钢板形不良的原因是延伸率在带钢横向上分布不一致造成的。下面通过二个例子说明这个问题：
例一：凸形板轧成平形

图7.凸形板轧成平形
此时带钢中部的延伸率比边部要大，中部延伸得长，必然造成中浪，如下图所示：

图8.凸形板轧成平形后必然出现中浪

例二：平形板轧成凸形

图9.平形板轧成凸形
此时带钢中部的延伸率比边部要小，边部延伸得长，必然造成边浪，如下图所示：

图10.平形板轧成凸形后必然出现边浪
从上面的二个例子也可以看出，凸度和平直度之间的之间影响关系。如果根据来料带钢的凸度控制好轧后带钢的凸度，平直度也可以保持良好。
如果忽略轧后带钢的回弹，则轧后带钢的凸度，就是轧机有载辊缝的形状。这些因素的影响关系，可用下图表示：

根据来料凸度控制好轧机的有载辊缝
理想的轧后带钢凸度
良好的平直度

图11.获得良好平直度的条件
轧机的机型，对其有载辊缝的控制能力起重要作用，因此对产品的板形质量也起着重要的作用。
现将目前国际上的主流冷轧机的机型加以归纳总结，以板形控制能力为主要指标，兼顾建设成本、维护费用和产量，对各种轧机的特点进行定性和定量的分析，为冷轧机的选型提供参考。

2各类轧机机型分析
从轧辊数量上来分：
有两辊、四辊、六辊和多辊轧机。冷轧薄板轧机目前的主流机型是六辊轧机和四辊轧机。六辊轧机和四辊轧机比较，增加了中间辊，因而可以通过减小工作辊直径，减小轧制负荷，增大道次压下量，减少连轧机的机架数量，据统计可比同类四辊轧机提高产量约20%左右[1]。同时，增加一对中间辊可以使轧机刚度增加，对厚度控制和板形控制的都有好处。

从板形控制手段来分：
目前国际上主流的轧机机型分四大类型介绍如下：

2.1HC(HighCrown)轧机（轧辊轴向串动的圆柱辊轧机）
日本日立公司于1972年首创，现已发展成HC系列，其设计原理是利用圆柱形的中间辊或中间辊与工作辊的轴向移动进行板形控制，以得到良好板形。

a.普通四辊轧机b.HC轧机
有害接触区
使轧辊弯曲

c.有害接触区d.HC轧机改变轧辊的受力
图12.HC轧机原理
HC系列轧机具有以下特点：(a)具有良好的板凸度和板形控制能力，由于它的中间辊可以轴向移动，改变了工作辊和支撑辊的接触应力状态，消除了有害的接触应力，使工作辊弯曲减小，由于带材边部减薄量减少，减少了裂边和切边量，轧制成材率可提高1-2%;(b)可采用小直径工作辊、大压下量，减少轧制道次和连轧机机架数量