一种基于凸度控制的宽薄板平面形状控制方法

摘要

一种基于凸度控制的宽薄板平面形状控制方法，涉及专门适用于金属轧机或其加工产品的控制设备或方法，尤其涉及一种利用展宽道次的板凸度变化改善钢板平面形状的控制方法，所述的宽薄板平面形状控制方法根据历史生产实绩数据建立板凸度与展宽比基准表，在展宽阶段根据展宽比预先设定和修正板凸度，补偿轧制宽度的桶形差，从而改善平面形状，降低宽度放尺；轧机过程控制级L2在展宽阶段根据各个展宽道次的展宽比的大小，计算或调整本道次的板凸度值，使本道次的辊型符合平面形状控制的要求。本发明通过降低钢板宽度的桶形差，降低宽度放尺，提高成材率，在保持原有道次的情况下，改善后续轧制钢板的平面形状，提高厚板轧机轧制宽薄板的生产效率。

说明书

技术领域

本发明涉及专门适用于金属轧机或其加工产品的控制设备或方法，尤其涉及一种适 用于厚板轧机轧制宽薄板、利用展宽道次的板凸度变化改善钢板平面形状的控制方法。

背景技术

厚板轧机的轧制过程通常分为成形轧制、展宽轧制、精轧轧制三个阶段：

（1）成形轧制：成形轧制是将板坯沿长度方向（即沿纵向）上轧制1-4个道次。使 展宽轧制前获得准确的坯料厚度及使端部形成扇形以减少横轧时的桶形，为提高展宽轧 制阶段的板厚精度和板宽精度打下良好的基础。

（2）展宽轧制：展宽轧制的目的是为了得到规定的轧制宽度。通常厚板坯料的宽度 和长度满足不了成品钢板宽度的要求，因此在轧制过程中板坯或钢锭需要在轧机前后的 转钢辊道上进行转钢，使经过成形轧制后的钢板继续在宽度方向或长度方向得到展宽， 直至达到成品钢板毛边宽度为止。横向展宽轧制是在成形轧制后，将板坯转90度，沿成 形轧制时的宽度方向进行轧制，使板坯展宽到宽度要求尺寸。

（3）精轧轧制：也称为延伸轧制，延伸通常是在展宽轧制后，再将板坯转90度， 沿板坯原纵向进行轧制，直至轧出规定的厚度、所要求的质量和性能。

厚板轧制过程是一个用一定尺寸的板坯轧制成一定尺寸的钢板的过程，轧制过程中 借助位于轧机前后的旋转辊道完成转钢，轧制前及转钢后需要用轧机前后的侧导板对中 后才能继续轧制，轧制程中所使用的轧制方式由板坯和钢板的尺寸决定，厚板轧机使用 的轧制方式包括图1所示的5种，以RS代码区分如下：

RS＝0先将板坯沿长度方向轧制，消除板坯厚度方向上的偏差；然后转钢、将板坯 沿宽度方向进行轧制，轧制到一定的宽度后再次转钢、最后将轧制成目标钢板，轧制后 的钢板长度方向与板坯的长度方向相同。

RS＝1轧制前先转钢，对中后将板坯沿宽度方向进行轧制，轧制到一定的宽度后转 钢，最后轧制成目标钢板，轧制后的钢板长度方向与板坯的长度方向相同。

RS＝2坯料长度等于毛边宽度。轧制前先转钢，对中后将板坯沿宽度方向轧制成目 标钢板，轧制后的钢板长度方向与板坯的宽度方向相同。

RS＝3坯料宽度等于毛边宽度，轧制后的钢板长度方向与板坯的长度方向相同。

RS＝4坯料长度进行轧制到毛边宽度。先将板坯沿长度方向轧制，消除板坯厚度方 向上的偏差；然后转钢、最后轧制成目标钢板，轧制后的钢板长度方向与板坯的宽度方 向相同。

平面形状控制是成品钢板的矩形化技术，平面形状控制的实质是实现中间道次的变 断面轧制。当前已经开发出许多平面形状控制手段，如MAS法、狗骨轧制法（DBR法）、 薄边展宽轧制法、立辊轧边法等。例如，厚边展宽轧制法（Mizushima Automatic Plan View  Pattern Control System，即MAS）是日本川崎制铁公司水岛厚板厂开发并于1978年开 始用于生产的平面形状控制技术。这种技术通过预测每块钢板轧制终了的平面形状变化 量，给出相应的压下量来控制辊缝的开度以改变轧材的厚度，最终使钢板的平面形状成 为矩形。厚边展宽轧制法（MAS）的控制过程如图2所示。

由于宽薄板在轧制过程中温降非常快，轧制状态不易稳定，现有中厚板轧机在轧制 小于7-6mm宽薄板时，为了抢温轧制，通常采用直接坯料转钢轧制方式（RS＝1），轧制 前先转钢，将板坯沿宽度方向进行轧制，轧制到一定的宽度后转钢，最后轧制成目标钢 板，轧制后的钢板长度方向与板坯的长度方向相同，由于RS=1轧制方式缺少成形道次， 受到坯料尺寸厚度和展宽比大的影响，造成钢板轧制时存在横轧展宽的桶形，钢板的头 尾与中间宽度的偏差较大，如表1所示。

表1钢板的头尾与中间宽度的偏差（宽差）

坯料的尺寸 钢板的尺寸 展宽比 中间宽度 最小 宽差 150×1500×3119 7×3550×23345 2.37 3575 3510 75 120×1700×3100 7×3670×24616 1.72 3680 3630 55 120×1500×2806 7.2×3560×19705 2.16 3585 3535 70 120×2100×3318 7.2×3750×30095 1.8 3765 3725 40 120×1885×2244 7.1×3950×18099 2.1 3970 3920 50

中国发明专利“一种6mm钢板轧制工艺”（发明专利号：ZL200710088015.8授权公 告号：CN100475369C）公开了一种中厚板轧机轧制6mm钢板的轧制工艺，对坯料的出炉 温度、坯料厚度、轧制道次、AGC、轧制力、道次间轧制力自适应系数、相对凸度、输送 辊道线速度与轧机工作辊线速度匹配进行相应设定，解决现有中厚板轧机在6mm板的试 验轧制中板材常出现的波浪、飘曲、镰刀弯、刮框、轧废等问题，使轧制稳定。但是， 该现有技术方案并没有考虑钢板的头尾与中间宽度偏差较大的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于凸度控制的宽薄板平面形状控制方法，可以利用展宽 道次的板凸度变化，改善钢板平面形状的控制，从而在保持原有道次的情况下，改善钢 板的头尾与中间宽度的偏差较大的问题，提高平面形状矩形化。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种基于凸度控制的宽薄板平面形状控制方法，用于厚板轧机的控制系统，所述的 控制系统由生产控制级L3、轧机过程控制级L2和基础自动化级L1组成；在每块宽薄板 轧制前，生产控制级L3将板坯尺寸和轧制方式传给轧机过程控制级L2；轧机过程控制级 L2根据板坯和轧制目标钢板宽度计算出转钢时的钢板尺寸，并根据轧机的能力预计算展 宽道次和板凸度，并向基础自动化级L1发送展宽道次控制指令和设定的凸度值，控制轧 制钢板的展宽道次和板凸度；其特征在于，所述的宽薄板平面形状控制方法根据历史生 产实绩数据建立板凸度与展宽比基准表；在展宽阶段根据各个展宽道次的展宽比，计算 或调整本道次的板凸度值，预先设定和修正板凸度；通过控制展宽道次的辊型，补偿轧 制宽度的桶形差，改善成品钢板的平面形状。

本发明的基于凸度控制的宽薄板平面形状控制方法的一种较佳的技术方案，其特征 在于包括以下步骤：

S10：根据历史生产实绩数据建立板凸度与展宽比基准表；

S20：轧机过程控制级L2根据转钢时的板坯尺寸，预计算钢板的展宽道次；

S30：轧机过程控制级L2向基础自动化级L1发送展宽道次控制指令，控制板坯转 钢90°，启动展宽轧制；

S40：根据初始板坯厚度和第一道次的预计算厚度和宽度，计算第一道次的展宽比； 根据板凸度与展宽比基准表确定板凸度设定值；

S50：判断展宽比是否＞1.4，若展宽比＞1.4，则计算下一道次的展宽比，根据展宽 比对板凸度设定值进行修正；否则，直接转步骤S60；

S60：将凸度设定值发送到基础自动化级L1，控制轧机按照设定的辊型凸度执行展 宽轧制；

S70：判断是否完成预定的展宽道次，若达到预定的展宽道次，则转步骤S80；否则， 根据本道次出口板坯厚度和下一道次的预计算宽度，计算下一道次的展宽比，返回步骤 S50；

S80：向基础自动化级L1发送精轧控制指令，控制展宽后的板坯转钢90°，启动精 轧轧制，完成宽薄板轧制。

本发明的基于凸度控制的宽薄板平面形状控制方法的一种更好的技术方案，其特征 在于还包括以下步骤：

S90：使用测宽仪记录分析钢板平面形状，通过自学习更新板凸度与展宽比基准表。

本发明的有益效果是：

1.本发明的基于凸度控制的宽薄板平面形状控制方法，通过自学习更新板凸度与展 宽比基准表，可以利用展宽道次的板凸度变化，改善钢板平面形状的控制，使钢板宽度 的桶形差由50-80毫米降低到20-30毫米，从而可以降低宽度放尺，提高成材率。

2.本发明的基于凸度控制的宽薄板平面形状控制方法，可以在保持原有道次的情况 下，改善后续轧制钢板的平面形状，并且不影响轧制速度，从而提高厚板轧机轧制宽薄 板的生产效率。

附图说明

图1是厚板轧机的5钟轧制方式及其RS代码示意图；

图2是现有的厚边展宽轧制法（MAS）的控制过程示意图；

图3是厚板轧机轧制过程的平面形状变化规律示意图；

图4是本发明的基于凸度控制的宽薄板平面形状控制方法的控制流程图。

具体实施方式

为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地详 细描述。

本发明的基于凸度控制的宽薄板平面形状控制方法用于厚板轧机的控制系统，所述 的控制系统由生产控制级L3、轧机过程控制级L2和基础自动化级L1组成；在每块宽薄 板轧制前，生产控制级L3将板坯尺寸和轧制方式传给轧机过程控制级L2；轧机过程控制 级L2根据板坯和轧制目标钢板宽度计算出转钢时的钢板尺寸，并根据轧机的能力预计算 展宽道次和板凸度，并向基础自动化级L1发送展宽道次控制指令和设定的凸度值，控制 轧制钢板的展宽道次和板凸度；本发明的基于凸度控制的宽薄板平面形状控制方法根据 历史生产实绩数据建立板凸度与展宽比基准表；在展宽阶段根据各个展宽道次的展宽比， 计算或调整本道次的板凸度值，预先设定和修正板凸度；通过控制展宽道次的辊型，补 偿轧制宽度的桶形差，改善成品钢板的平面形状。

在传统轧制情况下，平辊轧制辊型周期变化会对平面形状产生影响，在新换工作辊 后，由于轧辊的热凸度大，当钢板在展宽比大（RS=1）的情况下，钢板的头尾与中间产 生的桶形变化增大的趋势。但是，在轧辊使用后期，辊型由于磨损处于凹线形，凹线形 辊型具有中间辊缝大，两边辊缝小的特点，凹线形辊型形成的厚度差，使钢板宽度方向 的变化趋势向凹边变化，补偿了展宽比大时造成的桶形变化增大的趋势，参见图3。对于 CVC辊型轧机，可以利用窜辊技术使辊型变成凹线形，从而能够在道次间通过增加板凸度， 补偿展宽比大时的桶形变化增大的趋势。本发明的基于凸度控制的宽薄板平面形状控制 方法，就是通过轧机过程控制级L2，在展宽阶段根据展宽比的大小调整钢板板凸度，使 辊型符合平面形状的变化方式。根据展宽不同，本发明的方法可以使成品钢板的头尾偏 差减少20-40毫米，从而提高钢板的成材率和定尺率。

本发明的基于凸度控制的宽薄板平面形状控制方法的一个实施例的控制流程如图4 所示，包括以下步骤：

S10：根据历史生产实绩数据建立板凸度与展宽比基准表；

本步骤根据历史生产实绩数据建立以展宽比为索引值的板凸度与展宽比基准表，确 定板凸度与展宽比的对应关系。板凸度与展宽比基准表的一个实施例如表2所示。

表2板凸度与展宽比基准表

展宽比 板凸度值 1-1.5 +0.1 1.6--2.1 +0.3 2.2---2.7 +0.5 2.8--3.5 +0.7

S20：轧机过程控制级L2根据转钢时的板坯尺寸，预计算钢板的展宽道次；

在本发明的一个实施例中，板坯尺寸：厚度120mm，宽度1700mm，长度3020mm。轧 制钢板目标尺寸：厚度7.1mm，宽度3575mm，长度24618mm。各道次的轧制数据如表3 所示，其中，宽度和厚度的单位为mm。

表3各道次的轧制数据

展宽道次 厚度 道次宽度 展宽比 设定板凸度 1 100 2040 1.2 0 2 80 2500 1.47 +0.1 3 62 3290 1.94 +0.2 4 57 3578 2.1 +0.3

S30：轧机过程控制级L2向基础自动化级L1发送展宽道次控制指令，控制板坯转 钢90°，启动展宽轧制；

S40：根据初始板坯厚度和第一道次的预计算厚度和宽度，计算第一道次的展宽比； 根据展宽比确定板凸度设定值；

本步骤以展宽比为索引值，检索板凸度与展宽比基准表，确定基准板凸度设定值。

S50：判断展宽比是否＞1.4，若展宽比＞1.4，则计算下一道次的展宽比，根据展宽 比对板凸度设定值进行修正；否则，直接转步骤S60；在本实施例中，若展宽比＜1.4， 参照图3所示的平面形状和展宽比的变化规律，板凸度设为0，辊型凸度设定在零位。

S60：将凸度设定值发送到基础自动化级L1，控制轧机按照设定的辊型凸度执行展 宽轧制；本步骤通过基础自动化级L1控制轧机窜辊，改变辊型凸度，实现按照设定凸度 执行展宽轧制，在本实施例中，若展宽比＞1.4，例如，根据表2中的展宽道次3，展宽 比为1.94，板凸度为+0.2，辊型凸度为负凸度，根据板凸度与展宽比基准表，设定在零 位负方向偏移+0.3的位置。

S70：判断是否完成预定的展宽道次，若达到预定的展宽道次，则转步骤S80；否则， 根据本道次出口板坯厚度和下一道次的预计算宽度，计算下一道次的展宽比，返回步骤 S50；

S80：向基础自动化级L1发送精轧控制指令，控制展宽后的板坯转钢90°，启动精 轧轧制，完成宽薄板轧制；

S90：使用测宽仪记录分析钢板平面形状，通过自学习更新板凸度与展宽比基准表。 本步骤通过不断更新板凸度与展宽比基准表，可以更好地修正展宽轧制的板凸度，从而 进一步改善后续轧制钢板的平面形状。

采用本发明的基于凸度控制的宽薄板平面形状控制方法，可以使宽度的桶形差由原 来的50--80毫米向20--30毫米变化，从而降低宽度放尺，提高成材率。通过实际测量， 采用本专利的方法前后的钢板宽度比较结果如表4所示。

表4采用本专利的方法前后的钢板宽度比较结果

宽度 头部 中部 尾部 原有方法 3518 3578 3510 本专利的方法 3545 3577 3540

本发明的基于凸度控制的宽薄板平面形状控制方法，可以用于平辊轧机，也可以用 于凹线形轧机，例如，CVC辊型轧机。对于平辊轧机：可以通过粗轧机的工作辊中间增加 可以控制的冷却系统，在展宽轧制阶段修正辊型凸度，改善展宽比大的钢板头尾宽度小 中间宽度大的情况。在精轧延伸轧制阶段，也可以用于改善展宽比小的圆头，结合图3 所示的平面形状变化规律，本发明的方法可以拓展到厚板轧制过程成形轧制、展宽轧制、 精轧轧制三个阶段，通过凸度控制改善宽薄板平面形状；对于CVC辊型轧机，本发明的 方法可以通过窜辊实现凸度控制，用于对现有平面形状控制三个阶段的改进。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的技 术方案，而并非用作为对本发明的限定，任何基于本发明的实质精神对以上所述实施例 所作的变化、变型，都将落在本发明的权利要求的保护范围内。