对热轧板凸度控制影响因素的研究

郝军胜 张强

摘 要：众所周知，板形是衡量板带产品质量重要的指标之一，板形包括板凸度、平直度和边部形状等。文章通过对热轧板生产流程介绍，重点分析了热轧板凸度控制措施，以期为生产高精度板带材提供指导。

关键词：热轧板；凸度；控制；影响

1、引言

随着AGC系统在板带轧机上的普遍应用，板带材的纵向厚度精度得到了显著提高，相比之下，板形和凸度问题变得日益突出。板形通常是指板带材的平直度，凸度则是指板带材的横向厚差。板形理论和生产经验均表明，板带材的凸度实质上取决于热轧，并直接影响着冷轧阶段的板形质量。事实上，由于凸度的遗传性，对于冷轧而言，在获得良好板形的同时又要求对带材凸度做大的改变是非常空难或几乎是不可能的。多年来的探索与实践表明，在热轧机上配备凸度自动测量与控制系统是提高板带材凸度精度的有效途径。随着用户对板带材质量的要求越来越高，为了提高产品质量和成材率，降低生产成本，提高产品竞争力，越来越多的企业在其热轧机上配备了凸度测量与控制系统，极大地提高了带材的板形质量和生产效率。本文重点对热轧板凸度的控制方面展开研究。

2、控制热轧板凸度的重要意义

板形是衡量板带产品质量重要的指标之一，板形包括板凸度、平直度和边部形状等。目前热轧产品主要分为供冷轧原料和商品板卷，这两类产品对板凸度要求存在一定差别，为了便于带钢咬入，保证μm的板冷轧穿带过程稳定，一般冷轧料需要80～90凸度，而商品板卷的用户出于节约材料、降低成本的考虑，一般要求板凸度越小越好。热轧精轧机组板形控制有两个目标：一是保证成品机架的出口带钢具有理想的凸度；二是保证带钢的平直度。结合八钢热轧1750mm的工装情况阐述凸度与平直度的关系，介绍板凸度的控制方法，对轧辊热膨胀、轧辊磨损、轧制力、弯辊力等对板凸度的影响进行分析。

3、保持轧件平直度的条件概述

凸度是单道次的控制行為，即通过单机架的控制可实现需要的板凸度，但这样会导致平直度指标的超差，产生边浪或中浪等，而平直度的控制是在多机架的控制行为，只有控制多机架的相对凸度变化量在一定的范围内才能既保证所需要的凸度，又能保证板的平直度良好。板带精轧的前几道次，由于轧件的宽厚比未达到一定值时，轧件存在一定的宽展，此时道次间的相对凸度波动的允许范围较大，当宽厚比达到一定值时，轧件不存在横向流动，即无宽展，此时道次间的相对凸度变化值必须在一个小范围内波动，否则将产生浪形。

4、工作辊热凸度对板凸度的影响分析

4.1带钢轧制过程中，支撑辊和工作辊对凸度的影响

在带钢轧制过程中，支撑辊和工作辊均会产生热膨胀，主要的热膨胀来自工作辊，工作辊受到轧制变形功转换的热量、摩擦热、高温轧件热传导的作用，使表面温度升高；同时，受轧辊冷却水、空气冷却的影响，轧辊表面温度下降。

由于轧辊中部受边部的热影响而使中部的热传导较边部慢，同时轧件中部较边部的温度高而导致的轧件向轧辊不同部位热传导的差异造成工作辊的中部温度高于边部温度，必然导致工作辊中部热膨胀大于边部，产生热凸度，其直接影响到有载辊缝的形状，造成轧件凸度的变化。

机架越接近成品，轧制力的分配越小，同时轧件的温度越来越低，热传导能力下降，造成工作辊的热凸度在精轧的各机架间是不完全相同的，通常呈现热凸度逐渐减少的趋势。因此如何合理控制运用热凸度是生产中需注意的问题。热凸度的产生，在生产中能被合理运用，对控制板凸度是有益的，当支撑辊或工作辊的使用中后期，热凸度能弥补因轧辊磨损而造成的凹型，这在完全使用正弯辊能力仍无法控制凸度的情况下不失为一个补救，对于新换辊的情况就相反，热凸度可能会在弯辊力完全卸载（保留必要的平衡力）的情况下产生中浪，此时应在工作辊的冷却装置上考虑一组调节集管，专门控制工作辊的中部温度，减少轧辊的热凸度。

4.2精轧辊辊形配置对带钢板凸度的影响

随着轧钢的进行，在轧件和工作辊、工作辊和支撑辊之间均存在不同程度的磨损，精轧支撑辊的磨损一般呈现凹型状，各机架支撑辊的磨损程度也不尽相同，对凸度的影响程度也不相同，并随着轧制吨位的增加各机架磨损趋于严重，即使增加正弯辊力也不能消除磨损量对有载辊缝造成的影响，其结果是在F1～F6各机架的相对凸度难以保持一致，尤其在换精轧支撑辊的后期，即使正弯辊力使用到额定极限仍不能控制凸度，同时出现钢带的边浪。

通行的解决办法是在新支撑辊上机前考虑一定的辊型凸度以弥补其后续的磨损，或在支撑辊的换辊周期内随着轧制量的增加考虑工作辊的辊型凸度来弥补支撑辊的部分磨损量，在使用前者方案时应考虑辊型凸度不能取太大，否则在换辊初期将使有载辊缝呈凹型，不仅易产生中浪并且使轧制不稳定，引起轧件横窜容易造成断带事故，在采用后方案的时候，应在充分了解F1～F6在不同轧制量时的支撑辊的磨损状况后适，当在工作辊上弥补，宁小勿大，并应考虑工作辊的储备量，减少原始辊型的种类。

4.3轧制力和弯辊力对带钢板凸度的影响

从有载辊缝方程可以看出轧制力的变化对凸度是有着重要影响，随着轧制力的增大和减小，辊系变形的程度也随之改变，造成凸度的变化，即使精轧机架的能耗负荷分配不变，由于钢温、轧辊直径、轧制线速度、机架间的张力、前机架的来料凸度、弯辊力设置等因素的变化造成轧制力的波动能使有载辊缝形状发生改变，同时AGC的投入对轧制力也造成一定的影响变化，若对各机架的能耗重新进行分配，则精轧各机架的轧制力将有一个比较明显的变化，而导致凸度的变化，正是利用这一点，在生产中操作人员经常为保证板型良好而对精轧机架的负荷分配进行小幅度调整。

5、控制号热轧钢产品精度的注意事项

厚板轧机是我国厚板领域首套特宽自动现代化厚板轧机，测厚仪和凸度仪对板厚及板凸度控制起着非常重要的作用。由于轧制现场特殊的环境和客户要求的越来越高，测厚仪和凸度仪的精度与仍需要进行改善和提高。比如轧机的震动对测量产生的影响从而产生随机误差；其次厚板的厚度范围在8～600mm之间，对钢板在厚度方向上存在温度分布考虑。尽管在轧制生产线配置了高温辐射计，但测量的是钢板的表面温度，不能真实反映实际的温度分布，从而影响了厚度测量的精度，另外如水蒸汽、粉尘、高温辐射对测量通道的影响等也会影响测量精度，这些将通过适当的维护来减少其影响。

6、结语

质量就是企业的生命，轧钢企业为了提高产品的市场竞争力，就必须注意技术进步，以先进技术改造或淘汰老工艺老设备，不断完善生产操作。热轧带材断面形状如果控制不好，产生过大的凸度或楔形等，将严重影响冷轧阶段产品的平直度和成品率，而冷轧带材平直度不良还会对后面的重卷、剪切、拉弯矫直等工序的操作带来困难，进一步影响成品率和经济效益。近几年来国内众多板带热轧厂在技术改造时都引进了国外先进的凸度检测控制系统，以提升热轧机的板形控制能力，生产高精度板带材，提高产品的市场竞争力。

参考文献

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[2]朱林泉.现代激光工程应用技术[M].国防工业出版社，2008.

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（作者单位：敬业集团）