第09讲 板材轧制工艺过程的质量控制a.doc

轧材质量控制与深加工技术第九讲 板材轧制工艺过程的质量控制各种不同用途的钢板有不同的质量要求和问题，但是它们又有许多与钢板用途无关的共同的质量要求，如对炼钢、加热、热处理等的一般质量要求，以及对钢板的外形、表面、尺寸精度的要求等。因此，在分别叙述各种用途的钢板的质量问题之前，有必要先叙述它们的共同质量控制问题。5.1 坯料的质量控制l 内部质量要求：板坯的内部质量需满足各类最终产品的质量要求，因为在加工过程中无法将这些内部缺陷去除掉。l 表面质量要求：而板坯的表面缺陷虽有可能在加工之后去除，但从加工成本、操作方便讲，希望能在轧制之前提供符合质量要求的板坯。l 连铸连轧技术要求：此外，高质量的板坯也为以后的热送或直接轧制创造了条件。1 净化钢质l 市场需求：70年代以来，由于受到石油危机的冲击，需要在高寒地带、深海区域等条件恶劣的地区寻找石油。为了节能，对各种构件、装备都希望轻量化。因此对钢板提出了更高的要求，即不仅要有高强度，还要有良好的可焊接性能、耐低温冲击性能和抗腐蚀性能等。l 产品要求：为此在高强度钢板生产中，一般要尽量降低硫、磷及氧、氢、氮等杂质元素的含量。有时还要求控制严重影响钢的韧性和焊接热影响区性能的痕量元素锑、锡、铅、铋、砷等，而且对碳、硅、锰的极限范围和碳当量也大为缩小，甚至把碳也视为有害元素之一。l 钢水净化技术：钢水净化技术在德、日、意等国已普遍应用。它的主要内容包括铁水预处理、转炉复合吹炼技术以及二次冶金技术等。 铁水预处理：通过在鱼雷罐或铁水罐中喷入碳化钙或加镁的碳化钙混合物，可以可靠地将硫降至0.002； 二次冶金技术：通过二次冶金技术(真空处理、惰性气体搅拌、加入固体物质以及在钢包炉内进行升温等)可以使钢水温度、成分进一步均匀化，降低不需要的杂质元素含量，提高钢的纯洁度，改善非金属夹杂物形态，使碳含量降低。厚板原料经精炼后磷和硫含量可小于30ppm，氢可小于1ppm，氧可小于20ppm，砷、锡可小于40ppm，锑可小于6ppm。2 连铸板坯l 厚板轧机坯料：厚板轧机采用钢锭和锻坯为原料已是落后工艺，除少量特殊产品外，已很少采用，初轧坯使用量也逐年减少，采用连铸板坯是主要趋势。实例：日本厚板连铸比已达92以上，其中400MPa以下级普通钢达100，400MPa级普通钢达90，500MPa级普通钢达75，管线用钢达45，非调质钢达25。l 连铸板坯的质量特点： 尺寸精度：连铸板坯的尺寸精度比初轧坯好。连铸板坯每块都从恒定尺寸的结晶器中出来，其厚度、宽度基本上是一致的。剪切采用自动控制，长度公差范围小，每批钢坯的重量基本上是一致的； 内部质量：连铸板坯由于采用中间罐和保护浇注，净化了钢质。钢液在结晶器中结晶比模铸的成分偏析小，组织致密，性能稳定。因此对连铸板坯所要求的压缩比可比对模铸的小。模铸的钢锭压缩比一般为68左右，而连铸板坯的一般为35左右； 技术发展：连铸板坯尺寸的增大也为厚板生产采用连铸板坯创造了条件。例如，德国布鲁克豪森厂连铸坯断面为250X2600mm，日本大分厂的连铸坯断面达280X1900mm。l 发展趋势： 轧制普通钢板的钢坯主要采用连铸板坯，只有在连铸法浇注有困难时才采用其他坯料。例如生产小批量的钢板，超出压缩比的极厚钢板，超出连铸结晶器尺寸的大的单位重坯，用连铸法不能铸出所要求质量的钢坯等。按目前的连铸水平，用厚400mm连铸板坯可生产120mm以下钢板。厚度大于120mm的特厚钢板应采用大钢锭或锻坯生产。 目前，国外正在研究采用单向凝固铸造钢锭的方法生产大型扁平钢锭。该法是将以往的二维凝固变为一维凝固，通过使钢锭的凝固界面由底部向上方生成，使凝固界面的进行方向与溶质富集的钢液的上浮方向保持一致，防止溶质富集的钢液凝固出现条纹，减少倒V型偏析、显微偏析及疏松，得到优质钢锭。3 原料表面清理l 当原料表面存在各种缺陷(结疤、裂纹、夹渣等)时，就必须在轧制加热前清理干净。清理方法分热状态下清理和冷状态下清理两种。 热状态清理一般为火焰清理。火焰清理机安装在连铸机(或开坯机)和切割机(或大型剪断机)之间，对板坯进行全面的剥皮处理，清理深度一般为0.55mm。全面剥皮清理可以保证板坯的表面质量和实现高温热送热装技术，但金属消耗较大； 冷态清理方法有局部火焰清理、风铲铲削、砂轮研磨等，对缺陷严重部分也可用切割方法去除。由于板坯表面缺陷被隐藏在氧化铁皮之下或位于皮下区域，因此是比较难于发现的，为此，要开发各种用于热状态下表面缺陷检查技术系统。如在电视机监视器上以放大的静止图像显示板坯表面，用红外线或激光对板坯表面扫描，收集反射光系统以及测定电磁感应涡流变化系统等。4 连铸板坯高温热送、热装和直接轧制技术l 由于这些技术具有明显的节能效益，能显著提高成材率和简化工艺流程，节约基建投资和生产费用等，正被广泛地研究和在生产中推广。l 连铸连轧技术的分类：连铸坯与轧机之间的衔接按其水平不同可分为三类： 连铸热送轧制(CCHCR)，即是将温热的无缺陷铸坯装入保温坑内，此坑还可起到连铸与轧制之间的缓冲作用，然后再按照轧钢的作业计划从中调坯装入加热炉内加热(装入温度400700)，再进行热轧； 连铸热装轧制(CC-DHCR)，即是按铸坯顺序将温热的铸坯直接或在温热状态下进行处理后，装入加热炉加热(装入温度7001000)，再进行热轧； 连铸直接轧制(CCDR)，即是按铸坯顺序不经加热炉加热，只经铸坯边角部温度补偿就直接轧制(铸坯温度约1000)； 薄板坯连铸连轧技术l 无缺陷坯：无论采用哪种衔接技术，首先都必须解决无缺陷连铸坯的生产问题，即生产既无表面缺陷，又无内部缺陷的高温连铸坯。 金属清理量及连铸坯表面缺陷深度图：由于CC-DR、CC-DHCR、CC-HCR工艺在轧制前加热时间短，铸坯表面氧化铁皮去除量极少，因此对连铸坯表面就有更高的要求。然而就现在的水平来说，连铸坯完全不产生纵向裂纹是十分困难的。此外连铸机与轧机之间衔接水平越高，对连铸坯内部质量的要求也越高，因为内部缺陷会使铸坯在轧制过程中造成分层、劈头或拉断等而影响连续作业，同时为保证连铸坯表面质量及高温而采用的弱冷、高拉速、高温出坯等工艺技术也容易使内部缺陷得到发展。 生产无缺陷连铸坯的技术措施：a) 采用炉外精炼、真空脱气等技术，提高钢的纯洁度； b) 增大中间罐容量和钢液深度，设挡渣墙等，促使夹杂物上浮排除；c) 采用全程保护浇注；d) 采用电磁搅拌，最大限度地减轻偏析、内裂和中心疏松；e) 连铸二次冷却采用气·水雾化冷却，有利于防止产生表面裂纹；f) 采用倒锥度结晶器及伸入式水口保护渣浇注和结晶器电磁搅拌等都有利于增加出结晶器时的坯壳厚度和均匀性，减少表面裂纹的出现率。由于目前尚无对热状态下连铸坯缺陷的完善、可靠的质量检查仪器，因此无缺陷连铸坯生产的质量保证就只能靠对炼钢和连铸工艺过程中各环节工艺参数的严格控制把关。5.2 加热炉对中厚板质量的影响l 加热是中厚板轧制中的一个重要工序，它对产品最终的质量有直接影响，各种不同的钢种对于加热工艺都有具体要求，它是直接影响产品内在质量的一个重要因素。l 与钢种关系不大、属于加热对中厚板质量影响的共性问题，主要是： 加热钢坯温度的均匀性(包括长度方向上的均匀和表面、中心温度的均匀)； 加热生成的氧化铁皮量(或钢坯表面脱碳程度)。 1 加热炉炉型选择l 加热炉炉型的发展：用于板坯加热的加热炉主要是推钢式连续加热炉和步进梁式连续加热炉。60年代以前主要采用上部、下部加热段，上部均热段的三段推钢式连续加热炉。70年代已采用预热、加热、均热各段上下都加热的六段推钢式或步进梁式连续加热炉，使炉子全部都成为燃烧区，加热能力从三段式的80100t(h·座)，大幅度提高到150300t(h·座)。l 推钢式加热炉：在加热炉的质量控制上为了减少钢坯黑印，在推钢式加热炉中都采用了热滑轨，消除了冷却管导轨与板坯的直接接触，大大减轻了水冷黑印，提高了加热均匀性，但它仍然属于推钢式加热炉，因此像板坯下表面容易在推钢前进时被擦伤和易于翻炉，板坯尺寸和炉子长度受到限制，空炉困难、劳动条件差等缺点依然存在。l 步进梁式加热炉：采用步进梁式加热炉可以避免以上缺点，特别是板坯受到四面加热，加热均匀，有利于消除下表面的划伤和适应板坯厚度尺寸的变化，即使加热薄板坯，炉子长度仍然可以很长，但其投资较大，结构复杂，维修较难，热量单耗大，并且由于支持梁妨碍辐射，使板坯上下表面往往仍有一些温度差。l 加热炉技术： 为了使坯料在炉内加热均匀，现代加热炉采用侧部与顶部多烧嘴方式，并已出现了全部侧烧嘴步进梁连续式加热炉； 为了减少在出炉时板坯表面的损伤，现代厚板轧机加热炉的出料都采用抽出机以代替过去利用斜坡滑架和缓冲器进行出料的方式；2 加热炉的热工控制l 热工制度的目的：炉型的合理选择为获得优质加热板坯提供了物质基础，而最终优质加热板坯的获得还要靠合理的热工制度来保证，合理的热工制度控制应该能达到两个明确的目的： 提供加热好的板坯以满足轧机的需要，即应考虑到平均出炉温度，板坯横断面上的最大温差，板坯两端的温度差，表面氧化量和脱碳量； 使燃料比耗减至最低。在现代的加热炉中普遍采用了计算机控制，但不能在加热炉内直接测量加热工艺过程的关键变量-板坯温度，是加热炉控制中的主要困难，即使最近研究成功的炉内高温计的使用，也由于受到钢坯表面状态、炉内气氛条件、测量部位等的影响而影响了读数的准确性。而且任何高温计也只能测到板坯的表面温度，而不能对板坯横断面上的温度分布提供任何数据。经验表明，当板坯表面温度很少或无改变时，加热炉生产率的变化也可能造成平均温度较大波动和使板坯温度不均匀。l 加热炉控制系统的主要类别： 第一类 炉区温度设定值查表自动控制系统：即是根据操作者的经验选择炉区温度设定值以尽量使钢坯获得所需要的轧制温度。这类系统初始投资低，除能节约燃料外，在轧制条件比较稳定、坯料尺寸变化小的条件下能有较好的质量控制。但主要缺点是它属于盲系统，即所采取的控制方法是通过一定的区温使板坯达到所需温度而无钢坯实际温度的任何反馈。而且它是基于现有的实际生产率来确定稳定态设定值，而不考虑炉子中板坯的加热历程。由于这些缺点，这类系统就不能严格控制钢坯的最终加热质量。 第二类 直接控制炉区内钢坯温度的监控系统：这类系统采用光学高温计测得各区钢坯表面温度或根据各区炉温，按炉内热交换过程制中厚板的基本质量控制作出数学模型，并计算出钢坯横断面上温度分布，求出平均温度。该温度是随产品规格、品种、装炉温度、生产率和混合装炉情况而变。可精确计算出钢坯断面上的温度分布，且能动态确定钢坯平均温度和温度分布。因此，能对产品的加热质量进行严格控制。控制系统具有相当于查表系统23倍的初始投资，但是较高的投资可在以后的燃料效率提高、氧化减少、轧制废品减少等方面的得益得到补偿。5.3 氧化铁皮的去除l 氧化铁皮及其影响：由于钢板的形状特点(B/H大)和使用上的特点，用户对钢板表面要求很高，对产品厚度偏差要求又很严，因此中厚板轧制前和轧制过程中的氧化铁皮清除具有特别重要的意义，尤其是初生氧化铁皮的清除，氧化铁皮去不净会在成品钢板上留下“麻点”，严重的氧化铁皮还会影响到产品的尺寸。l 去除氧化铁皮的技术：在旧的中厚板轧机上曾经采用投入竹枝、荆条、食盐等方法去除初生氧化铁皮，以后也曾经采用专门的二辊轧机、立辊轧机给钢坯或钢锭以小的变形量使氧化铁皮与金属分离，然后用高压空气将氧化铁皮冲去。这种方法虽然可以获得较好的清除氧化铁皮的效果，但是投资较大。现代化的中厚板轧机上已经普遍采用造价低廉的高压水除鳞箱，它能满足清除初生氧化铁皮的需要，这已成定局。用高压水泵将高压水供给除鳞箱，水压过去一般在1012MPa左右，这一压力偏低。现在希望要保证喷口压力在1520MPa以上。对合金钢板因氧化铁皮与钢板间结合较牢，要求高压水压力取高值。喷水除鳞是在箱体内完成的，起到安全和防水溅的作用。除鳞装置的上喷嘴可以根据板坯的厚度来调整喷水的距离，以获得更好的效果。l 钢锭表面氧化铁皮的去除：在以钢锭为原料的中厚板厂中采用立辊轧机还是有必要的。一是立辊可以挤破钢锭外表面厚的初生氧化铁皮，然后再用高压水冲去，而单用高压水去除氧化铁皮效果不够满意，二是立辊还起到消除钢锭锥度的作用。l 次生氧化铁皮的去除：为了去除轧制过程中生成的次生氧化铁皮，在轧机前后都需要安装高压水喷头。在粗轧、精轧过程中都要对轧件喷几次高压水。5.4 轧机对中厚板质量的影响1 轧机型式及轧机参数l 轧机配置：为了提高钢板质量，现代厚板轧机必须具有完善的控制轧制、自动厚度控制和板形控制的能力。l 轧机弹跳：为了能有效地对板厚偏差和板形进行控制并实现完善的控制轧制工艺，希望轧机的弹跳尽可能小，而轧机的弹跳值中牌坊的拉伸弹性变形、轧辊辊颈挠度和轧辊弹性压扁三项占了70。为了减少轧机牌坊的拉伸弹性变形，现代厚板轧机牌坊立柱的断面面积和单片牌坊重量都在加大，目前厚板轧机的轧机刚度模数可达到10000kNmm。l 轧辊挠度：为了尽可能减少轧辊挠度，从轧机结构看，中厚板轧机的发展趋势是四辊可逆轧机占主导地位。现代厚板轧机都采用加大支持辊直径的方法，D支/D工从1.71.8增加到2.0，而且支持辊普遍采用油膜轴承，以增大支持辊的辊颈直径，从而也增大了轧机的刚度。l 轧机能力：完善的控制轧制工艺往往要求在900以下，甚至在800以下对轧件给以大的压下量，因此使轧制力大大增大。目前国内许多中厚板轧机不能实现充分的控制轧制工艺，轧机能力不足是其主要原因之一。国外1970年代以来所建的厚板轧机，辊身单位长度上的轧制力巳由过去的10-15kN/mm提高到1525kN/mm，进一步提高轧制力将受到工作辊负荷能力的限制(球墨铸铁复合轧辊允许负荷能力为20kN/mm，高铬铸钢复合轧辊为25kN/mm)。现代厚板轧机向着轧机加强和大型化、主电机大型化和高速度方向发展。2 轧机布置厚板轧机的布置型式分为单机布置及双机布置两类。单机布置目前仍占一定的比重，尤其是辊身长度大于3m的宽厚板轧机。l 双机布置：把粗轧和精轧分到两个机架上去完成。它不仅产量高(一台4300mm以上四辊轧机达100万t/a，一台二辊、一台四辊轧机可达150t/a，两台四辊轧机约为200万t/a)，而且产品表质量、尺寸精度和板形都比较好，还延长了轧辊使寿命。双机布置中精轧机一律采用四辊轧机以保证质量，而粗轧机可分别采用二辊可逆轧机或四辊可逆轧机。二辊轧机具有投资少，辊径大，有利于咬入的特点，虽然它刚性差，但作为粗轧机影响还不大，尤其在用钢锭直接轧制时，因为钢锭厚度大，压下往往受咬入角限制，而轧制力又不高，适合用二辊可逆轧机。采用四辊可逆轧机作粗轧机不仅产量更高，而且粗、精轧道次分配合理，送入精轧机的来料断面比较均匀，质量好，为在精轧机上生产高精度钢板提供了好条件。在需要时，粗轧机还可以独立生产，较灵活，但采用四辊作粗轧机为保证咬入和传递力矩，需加大工作辊直径，因而轧机比较笨重，厂房相应要高，投资增大。美国、加拿大多采用二辊加四辊型式，欧洲和日本多采用四辊加四辊型式。目前，由于对厚板尺寸精度和质量要求越来越高，因而两架四辊轧机的型式日益受到重视。5. 5 中厚板尺寸精度与板形控制厚板轧之中尺寸、形状控制技术的进步近年来有了惊人的发展。日本某厂由于采用液压压下和测厚仪靠近轧机，板厚控制精度有了很大提高。中厚板厚度控制的目标是要热轧所达到的水平(c=1020 m)。当前的达到a<50tm，同时也由于使用液压压下后，面形状控制技术得到发展，平面形状矩形化精度有了大幅度提高，在一部分轧机上使用附属轧边机使钢板形状接近达到齐边、可调的水平。至于在板型控制方面，虽近年来采用了许多新的轧机和技术，但尚未找到一种效果比较理想的板形控制技术。1 中厚板厚度偏差控制l 要求：钢板厚度偏差是钢板质量的重要指标之一。近年来由于要求设备轻型化，因此除要求高强度钢材外也要求钢板按负偏差轧制，并有更小的钢板厚度偏差。l 产生板厚偏差的原因：实际辊缝变化都会产生钢板的厚度偏差。造成这种变化的原因主要是轧制力的变化、轧制速度变化引起轴承油膜厚度的变化、轧辊的偏心运转(轧辊椭圆度、轧辊安装偏心)、轧辊的磨损与热膨胀的变比以及轧机刚度K值的变化等，轧制力的变化是造成钢板厚度变化的主要原因。引起轧制力波动的原因在热轧中厚板中最主要沟是轧件温度的波动，包括加热温度的不均，尤其是加热炉滑道冷痕造成的水印区的影响，以及在轧制过程中轧件各部位温度降落不同。其次是原料的厚度差造成压下量变化。应该指出，和原料厚度不均的影响不同，温度不均的影响具有重复性，即在前一道次中消除了的厚度差在后一道次中还会由于温度差的存在而重新出现，因此在精轧道次中对厚度控制就特别重要。l 措施：消除钢板的厚度差，有两个途径。 消除产生厚差的原因，如使加热均匀，提高板坯尺寸精度，提高轧辊加工的精确度，提高安装精度等。 但是实际上完全消除产生厚差韵原因是不可能的，因此就必然要有第二条途径，即设法消除轧制过程中的辊缝变化。在中厚板生产中主要是用直接调辊缝的板厚自动控制(AGC)。l AGC：厚板轧机的电动AGC压下装置由粗调及精调两套传动系统构成，粗调由两台压下电机直接传动蜗轮、蜗杆，用于每道间快速调整辊缝。精调由另外两台电动机经减速机及气动离合器传动蜗杆蜗轮，用于AGC工作，精确调整辊缝。l 厚板轧机的液压AGC构成：由安装于轧机两侧牌坊的液压缸中的柱塞上下运动来调整辊缝值，并由位置和压力传感器、伺服阀和控制装置组成。 中厚板轧机用三种AGC的性能和结构比较：在通常条件下轧制普通钢板，电动AGC系统已能满足要求，其结构简单，投资较省，维护也比较容易，但板厚精度较差，而且很难实现在负荷情况下的快速调节。因此现代厚板轧机为进一步提高钢板精度，并且适应低温轧制及变断面轧制的需要，普遍采用液压压下系统。它具有响应速度快，反应灵敏，压下速度快，设定精度高，控制系统比较简单等优点。其缺点是伺服阀要求油的清洁度为0.0050.01mm，而一般油的清洁度为0.1mm，因此维护较困难。干油压下装置设备体积小，布置紧凑，安装部位工作条件较好，投资少，特别适宜于现有轧机的改造，但因增加中间增压级，故灵敏度不如液压压下。l 厚度控制方法 测厚仪反馈AGC：用X射线或r射线测厚仪测得所轧钢板厚度h与给定钢板厚度h0相比较，测厚仪输出钢板的厚差h，根据辊缝调整量S与厚差h的关系调整辊缝来控制板厚。这种控制方法是以产品实际要求厚度A0为目标值，用实际测出的厚度作比较，因此所得厚差值可靠，精度高。但测厚仪一般安装在轧机外的相当距离内，因此测量位置与厚度调整位置之间有滞后现象，被广泛用于厚度监控。 压力测厚计反馈AGC：又称相对厚度控制。是以轧机本身作为测厚仪，以某一厚度作为基准厚度，然后在轧制过程中以检测出口的轧制力和辊缝的增量信号来控制板厚，即根据弹跳方程的微分形式间接地测出厚度变化，使整张钢板的厚度被控制在基准厚度的某一范围内。基准厚度是以压力模型为基础预设辊缝，在轧件进入轧机一定时间后所采集的轧制力、辊缝值等为标准而求得的，因此这种控制系统可以保证整张钢板厚度均匀，而钢板绝对尺寸的精度取决于辊缝预设定模型的精度。由于轧件变形抗力等参数的变化，轧制力模型很难达到很高的精度。目前轧制力预报模型精度只在90、95以下，很难获得更高精度的目标厚度； 厚度计反馈AGC：又称绝对厚度控制。它与相对厚度控制一样是以轧机本身为测厚仪的，所不同的只是它是以厚度计模型为基础，以目标厚度为锁定厚度。在轧制过程中检测出轧制力和辊缝值信号，由厚度计模型间接地测定板厚，以该板厚与目标厚度的差值作为控制信号来实际厚度调节。这种绝对厚度控制所得的钢板精度取决于厚度计模型精度。由于厚度计模型精度远高于轧制力模型精度，因此可得到高精度的钢板厚度。 前馈(预控)厚度控制：反馈控制的缺点是有不同程度的时间滞后，因此影响了控制精度，特别是原料厚度波动大时影响更大。所以在某些轧机上又安装了预控厚度控制。它是在轧机入口侧设一测厚仪，将测得的原料厚度值与给定的原料厚度值相比较，求出原料的厚差值H，当板坯进入轧机时对辊缝进行调整。l 发展状况： 过去一般认为钢板沿长度方向厚度的均匀性比板厚的绝对值更加重要，因此在70年代以前，中厚板轧机上普遍采用头部锁定的压力测厚仪反馈AGC系统来控制板厚。随着对中厚板精度要求的提高，现代中厚板轧机已广泛采用测厚计模型为基础的反馈控制系统，即绝对厚度控制。采用测厚仪反馈控制作为监控，并用计算机进行控制以进一步控制板厚精度。 1987年后开始使用的靠近轧机的测厚计，使厚度控制精度进一步得到提高。射线发生器和接收机是分开的，由于靠近轧机，高温、潮湿、振动等环境很恶劣，因此采用了机械阻尼，将测厚计放置在等温槽内等措施。测厚计的近轧机布置可以使它在中厚板的可逆轧制中起到前馈AGC控制的双重作用。 为了进一步提高板厚控制精度，消除种种干扰因素对厚差的影响，在上述AGC控制系统中增加了钢板头部厚度补偿系统、油膜厚度补偿系统、轧机刚度修正系统等。2 中厚板板形控制l 板形：板形是指钢板的平直度，直观的说是指板材的翘曲程度。由于钢板在横向各点上变形不均、延伸不均造成钢板内部存在残余应力，当此应力值达到或超过材料的屈服强度，就会造成钢板的翘曲、波浪，弯曲等板形不良的缺陷。近年来为了满足用户对钢板质量方面越来越高的要求，减少由于钢板翘曲严重造成的废次品，已把板形质量的提高作为衡量轧机性能和产品质量的重要指标之一。 为了获得良好的板形，可以用改善原料的原始凸度，改进工艺，如增加平整道次，调整压下规程等办法，但主要是用改进设备来调整加载后辊缝的断面形状，使它能与入口钢板的断面形状相一致，以减少沿横断面方向的不均匀变形。 以改进中厚板轧机的设备来改变辊缝断面形状，从而控制板形的方法主要有以下几种。1) 液压弯辊技术 液压弯辊技术为60年代初发展起来的液压弯辊技术，可单独使用，也可配合其他一些改善板形的技术一起使用。l 液压弯辊的基本原理：是通过向工作辊或支持辊辊颈施加液压弯辊力，使轧辊产生人为的附加弯曲来改变轧辊的有效凸度，以调整轧件的板形和横向厚差。液压弯辊可分为工作辊弯曲和支持辊弯曲。l 工作辊弯曲：分为正弯辊与负弯辊。正弯辊是将液压缸装在工作辊轴承座内，它可以同时起到轧辊平衡装置的作用，简化了设备。负弯辊是将液压缸装在支持辊轴承座内，在更换工作辊时无需拆开液压缸的高压供油回路接头，简化了换辊操作，液压缸工作环境较好，也可避免氧化铁皮的落入。但在非轧制时间内工作辊还需要接通正弯液压缸施以平衡力。频繁地切换正负弯辊液压缸是采用负弯辊的一个缺点，在中厚板生产中尤为突出。l 支持辊弯曲：是将弯曲力施加在支持辊轴承座之外的轧辊延长部分上，使支持辊凸度增加。它能较大地调整轧辊凸度范围。在中厚板轧机上其调整幅度可达1.3mm。但由于弯曲支持辊的机械系统庞大，实际应用较少。 采用工作辊弯曲还是支持辊弯曲，主要视轧机的结构尺寸而定，关键参数是辊身长度L与支持辊直径D的比值LD。支持辊弯曲主要用于LD较大的轧机。有的研究者指出LD>2时最好用支持辊弯曲，而当LD<2时，一般使用工作辊弯曲。但支持辊增大后，采用支持辊弯曲技术已有困难。在厚板轧机上采用弯辊技术的必要性是很明显的，但也有人认为在厚板轧机上只需加大支持辊直径可取消弯辊装置。2) 轧辊成对交叉式轧机(PC轧机)l 型式：这种轧机的上工作辊与上支持辊的轴线互相平行，下工作辊与下支持辊的轴线也互相平行，但上下轧辊的轴线交叉布置成一个角度。l 原理：随着轧辊交叉角度的变化，改变了上下工作辊形成的辊缝截面。所以交叉轧辊的效果等效于带凸度轧辊的凸度效果，用调整轧辊轴心方向的辊缝来控制凸度。PC轧机实际使用的最大交叉角为1.5，当交叉角为1.0时，轧辊凸度可达1mm。PC轧机具有轧辊凸度与轧辊管理简单，轧辊寿命延长，轧辊消耗低，轴承间隙可调等优点。但轧辊因轴线交叉而产生侧推力，一般为轧制力的510。与一般四辊轧机相比，PC轧机增加了轧辊角度调整和侧推力支撑两套机构，在每个轴承两侧均有电动调整装置要穿过牌坊，因此设备重量加大，牌坊增重40，调整机构复杂，所以一次性投资较大。3) 工作辊可轴向移动的轧机(HC轧机)工作辊的横向移动改变了工作辊和支持辊的接触应力状态，消除了有害的接触应力，使工作辊的弯曲减小，板材的边部减薄量减少，达到了控制板形的效果。但是在实际生产中辊面压力提高1.2倍,控制中轧辊的横移相应使轧辊辊身长度减小，弯辊力加大，工作辊轴承寿命短。此外，随着工作辊移动，连接轴、弯辊机构随上辊移动，结构较复杂，但较PC轧机的一次性投资少。4) 可变凸度轧辊VC VC轧辊是由辊芯与辊套装配而成。辊套的两端牢固地热装在辊芯上，在轧制扭矩作用下不滑动。辊芯与辊套之间有液压腔，高压油经过高速旋转接手由轴芯进油到液压腔中，通过油压改变可使辊套中厚板的基本质量控制扩胀量变化，而使轧辊凸度改变，用以补偿轧辊在轧制过程中产生的挠度，达到控制板形的目的。5) 道次间自动调整法(ATLAS法)它是由日本福山厂开发的。因轧机刚性左右偏差和正反转之差，以及板坯厚度左右偏差，轧制后会产生镰刀弯。采用道次间自动调整法是以液压压下将预测到的轧机左右两侧轧制力在道次间进行调整，可达到减少镰刀弯的作用。3 中厚板平面形状控制1970年代后，世界上中厚板生产已从单纯追求产量到更重视产品质量，降低成本、能耗和原材料上来。提高收得率就是达到这一目的的有效手段。对于中厚钢板生产影响收得率的因素中平面形状不良造成的收得率损失约占总收得率损失的49，它造成的收得率损失在56左右。因此使平面形状矩形化以减少切损，在提高中厚板收得率中起重要作用。为使轧制后钢板平面形状接近矩形，1970年代以后，由于高精度、快速响应性的液压AGC装置及高精度光学仪器的应用，因此多种平面形状控制办法得以使用。1) MAS轧制法(水岛平面控制系统) 它是由平面形状预测模型求出侧边、端部切头形状变化量，并把这个变化量换算成成形轧制最后一道次或横轧最后一道次时的轧制方向上的厚度变化量，按设定的厚度变化量在轧制方向上相应位置进行轧制。 此法应用于有计算机控制的四辊厚板轧机上(有液压AGC装置)，可使中厚板的收得率提高4.4。2) 狗骨轧制法(DBR法) 它与MAS轧制法基本原理相同。所不同的是在考虑DB量(即轧件前后端加厚部分的长度和少压下的量)时，考虑了DB部分在压下时的宽展。日本钢管福山厂已把在该厂4725mm厚板轧机上轧制各种规格成品时必要的DB量制成了表格。现厂实验表明采用DBR法可以使切头损失减少65，收得率提高2左右，为了能正确地将轧件轧成狗骨状，轧机要有高速、大行程的液压压下装置，能在轧制过程中调整压下量。3) 差厚宽展轧制法它是将轧辊倾斜一个角度，在端部多压下h的量，轧件旋转90度轧制以后成矩形。这个方法可使收得率提高11.5左右。此法已用到日本千叶厂3400mm的厚板轧机上，在宽展的最后两道使上辊倾斜，倾斜度为0.22，左侧与右侧压下螺丝分开控制。4) 立辊轧边法 使用安装在厚板轧机旁的立辊轧机轧制板坯的端部可以改善钢板的平面形状。此法除了平面形状控制以外，还能对钢板宽度进行绝对控制，生产齐边钢板。日本新日铁公司名古屋厂的4700mm轧机采用此法，使用立辊轧制板坯的端部，端部切头长度由300mm减到200mm，宽度差由80mm减到15mm。由于成品轧件形状的改善，成材率提高了3，达到96.8。5) 留尾轧制法和咬人返回轧制法 在以钢锭为原料的厚板轧制过程中，采用在展宽轧制前对钢锭尾部留下大的压下量，或在展宽轧制时对钢板两侧造成凹边，当轧件旋转90度后，由于变形不均匀抵消了钢锭尾部变窄和龟尾，使切头切尾大为减小。 我国舞阳钢铁公司4200mm厚板轧机采用咬入返回法和留尾轧制法，虽然使钢锭轧制时间要延长30s，但使成材率提高4，仍具有明显的经济效益。 除了上述各种以轧出矩形平面的平面形状控制法外，在工艺上还研究了许多新的轧制方法，生产其他形状钢板。如用展宽法可在同块钢板上轧出几种不同宽度的钢板，成材率可提高0.4。用MAS法等也可以轧出圆形钢板或宽度成锥形的钢板。5.5 中厚板长宽尺寸控制 中厚板长宽尺寸控制是指宽度尺寸在轧制过程中的控制以及长宽尺寸经剪切后的偏差大小，它直接影响到成材率。此外剪切断口的质量也严重影响钢板的外观质量，目前国外先进水平宽度偏差为810mm，长度偏差为10mm，而我国实际水平宽度偏差为4050mm，长度偏差为50mm，都有比较大的差距。 带有立辊的厚板轧机(万能式轧机)是用于生产齐边钢板的，但在过去的实践表明，立辊轧边只在轧件宽厚比(B/H)值小于6070时才起作用，而对于可逆式中厚板轧机，尤其是宽厚板轧机，由于B/H值太大，用立辊轧边时钢板容易产生横向弯曲，起不到轧边作用。加上要求水平辊与立辊要同步运行，也增加了电气设备和操作的复杂性。因此在70年代以后新建的中厚板轧机上已很少有立辊轧机。但最近以来，由于对成材率的要求提高，在厚板轧机上用立辊加水平辊轧制(VH轧制)又被提出并进行了积极研究。日本川崎公司用无切边厚板的立辊轧制法，可以控制板宽的绝对精度，使精度控制在10mm以内，消除侧边重叠量，切边量只有过去的16，并可生产出不切边的齐边钢板。其精轧机上附加轧边机。 此外在上述厚板平面形状控制中所述的各种方法也都是控制板宽的方法。但到目前为止，几乎所有的中厚钢板在轧制之后都需要经过剪切才能达到对产品所要求的长宽尺寸要求。5.6 表面质量控制与精整l 钢板表面质量缺陷分类：一类是由钢锭或钢坯(连铸坯)本身带来的，称为钢质缺陷，如结疤、夹渣等，一类是由钢锭或钢坯到成品钢板各工序操作不当或其他原因造成的，称为操作缺陷，如刮伤、压入缺陷、氧化铁皮疤等。l 为防止钢板表面缺陷的产生，除了提高钢锭或钢坯的表面质量，严格各工序的操作制度外，轧制各工序的设备选型对钢板表面质量都有影响。而钢板表面经常产生的划伤缺陷，在冷床运送过程中很容易产生。冷床类型的选择对它有直接的影响。冷床过去一直沿用带有拉钢链和可倾倒拔爪的滑轨式冷床。这种冷床的优点是设备简单，造价低，缺点是钢板和滑轨之间的摩擦很容易造成钢板下表面的划伤，钢板和滑轨之间的接触造成钢板冷却不均匀，冷床面积的利用率较低。为了克服上述缺点，新型厚板轧机都配有新型冷床，即圆盘辊式冷床或步进式冷床。 圆盘辊式冷床：是用若干根由电动机单独传动的轴组成，每根轴上又固定有一定数量的直径700mm左右的大轮盘，相临轴上的轮盘是交错布置的。大轮盘下面有支持托轮以保证冷床的平面性。钢板靠大轮盘的主动转动前进。 步进式冷床：由具有良好平面性的多组固定托架和多组活动托架组成。活动托架可由机械或液压传动使其上下和前后运动，以达到输送钢板的目的。固定托架和活动托架上都有大量均匀密布的孔眼，以保证空气对钢板下表面的均匀冷却。步进式冷床和滑轨式冷床相比，投资增加80。但由于它冷却质量好，冷床面积利用率高，仍然为许多工厂所采用。5.7 热处理对产品质量的影响中厚板轧机用控制轧制和控制冷却工艺已被广泛用，以提高钢的强度与韧性，取代了部分产品的常化工艺。但是控制轧制、控制冷却工艺并不能全部取代热处理。热处理仍然用于一些产品的常化处理和低合金高强度钢的调质处理等方面，并且热处理产品仍然具有整批产品性能稳定的优点。因此现代化的厚板轧机般都带有热处理设备。l 热处理工艺：常化、淬火、回火、退火四种。前两种可以用一种热处理炉，回火温度低些，可以分开也可以与前两种共用一炉，退火炉一般是另外设立的。l 热处理炉：连续式炉和室式炉。厚度在100mm以下的钢板，在常化和调质处理时多半用连续式热处理炉。常规的钢板热处理炉是明火直通辊底式加热炉。这种加热炉由于存在加热不均匀，加热钢板表面产生氧化铁皮，尤其是炉底辊因燃气中的硫及氧化铁皮等原因形成结瘤，造成钢板F表面的划伤等原因，影响了产品的内在质量和外观质量。因此已逐渐被无氧化辐射式连续加热炉和步进梁式加热炉所取代。 无氧化辐射式连续加热炉采用辐射管进行间接加热，并采用氮气保护，从而解决了加热均匀和钢板表面质量问题。 为彻底解决辊底式炉存在的下表面划伤问题，逐渐发展了步进梁式炉(和双步进梁式炉)。步进梁式炉采用一组固定梁，一组活动梁，用步进方式使钢板在炉内运动。双步进梁式没有固定梁，而是采用两组活动梁。第一组可动梁将钢板抬起来前进，第二组可动梁升起从第一组可动梁上接过钢板并送进，如此循环工作，钢板以一定速度平滑地运送。步进梁式炉不仅解决了钢板下表面划伤问题，而且钢板速度可自由调整，在炉内可以前进、后退、停止，大大增加了热处理生产的灵活性。步进式炉同样可采取辐射式加热和气体保护无氧化加热。 对于特殊钢板的处理常采用车底式炉和罩式炉等炉子。这些炉虽然生产能力低，但适用于多钢种、小批量、各种热处理方式的生产。和热处理炉配套的设置还有淬火机，矫直机，压力机，喷丸机等，构成热处理作业线。l 厚板淬火： 过去一直采用压力淬火机，它是通过上下移动爪子与钢板点接触压紧钢板防止变形，钢板在冷却过程中静止不动。这种冷却方式冷却不均匀，尤其在爪子的位置成为“软点”，容易产生翘曲和钢板的材质不均。 因此目前广泛采用辊式淬火机，这种淬火机有更大的冷却速度，冷却均匀，产量高，钢板平直度好，并减少了氧化铁皮的生成，改善了钢板的表面质量。辊式淬火机有两对拉矫辊和两个淬火段。钢板在淬火机内由多对传送辊传送。在第一淬火段内水量较小(6080m3min)，压力较大(1MPa)，钢板连续通过，称压力淬火段。在第二个淬火段内，水量较大(150300m3min)，而压力较低(0.6MPa)，钢板呈摆动式运动，称低压段。通过调整各段的水压、流量和时间采实现不同的热处理工艺制度。辊式压力淬火机的下排辊子不能调整，上排辊子可根据钢板厚度进行调整。目前有的钢厂已将辊式压力淬火机直接安装在轧机作业线上，采用形变淬火工艺，既节省了淬火炉设备和能源消耗，又提高了产品性能。