高强韧性钢板矫直工艺优化

供稿| 王丽敏，卢 锐，陈子刚，鲁献辉

高强韧性钢板矫直工艺优化

供稿| 王丽敏，卢 锐，陈子刚，鲁献辉

内容导读

针对近年来邯钢中板厂高强韧性钢板的比例大幅增加，但矫直机矫直能力不足的状况，对十一辊矫直机矫直过程进行了分析，确定了对高强韧性钢薄板实施大压下量矫直方案，并采用矫直机辊系倾斜功能进行矫直，优化了高强韧性钢板的矫直工艺。

近年来，邯钢中板厂高强韧性钢板的比例进一步提高，工程建筑机械用钢板以及容器板生产比例不断增加，这些产品的屈服强度高，终轧温度低，钢板原始曲率不均匀，现有的矫直工艺不能满足高强韧性钢板不平度的质量要求，本文通过对十一辊矫直机的矫直工艺过程进行分析，确定使用辊缝倾斜功能，从而对高强韧性钢板的矫直工艺进行优化，达到改善其不平度的目的。

矫直工艺现状

§矫直设备§

邯钢中板厂矫直机压下部分由 2台 22 kW交流变频电机通过减速机、蜗轮减速机减速和出口、入口两个电磁失电离合器，带动4个压下丝杠转动使活动横梁及上辊系沿机架内侧的滑板上下移动。

根据板材厚度、宽度、材料及原始曲率调整辊缝及开口度大小：两台电机联动可实现上辊系整体上下调整；单独调整入口或出口的压下电机可实现上辊系的前后倾动；利用两台电机单动和电磁离合器的开关可实现4个压下丝杠的单独调整。

§工艺参数§

邯钢中板厂矫直机为十一辊矫直机，入口与出口各有一根单独传动的导辊，上辊系可向出口、入口方向倾斜调整，钢板的冷却方式为内部通水冷却和外部冷却。钢板冷态下的最高屈服极限为550 N/mm2。矫直机具体工艺参数见表1。

表1 邯钢中板厂矫直机工艺参数

§存在问题§

高强韧性钢板屈服强度高，终轧温度低，810～850 ℃，终冷温度680～720 ℃，钢板的原始板形曲率不均匀；12 mm以下的薄板，中间浪和边浪极为严重；另外，控冷后冷却不均匀也会导致板形恶化，使得钢板矫直困难,矫直后仍存在不同程度的中间浪、边浪及头部翘扣,导致钢薄板不平度在5 mm以上，高强韧性钢的薄板不平度改判率居高不下。另外，由于高强韧性厚板的强度极大，而中板厂现有矫直机能力不足，矫直时对工作辊的冲击极大，造成矫直机产生剧烈震动，甚至出现了将矫直机导辊撞断的现象。

多辊矫直原理

辊式矫直机的矫直过程如图1所示。

图1 辊式矫直机的矫直过程

当钢板进入第一个辊子时，工作辊对钢板不起弯曲作用，仅起到将钢板导入的作用。当钢板进入第二个辊子时，钢板的最大原始曲率仍为。从第二根辊子一直到第n-1根辊子，均对钢板的矫直起作用。

如果反弯曲率（工作辊压下量）足够，经过第二根辊子后，原始曲率为弯曲的部分被矫直，曲率由变为零。对于原始曲率为的上凸部分，由于受到同方向的弯曲，使弯曲变形很小，并且变形只在弹性范围内，卸载后最大曲率仍为。钢板是平直的部分（原始曲率为0）进入第二根辊后被弯曲到，发生了塑性变形，卸载后，残余曲率为因此，第二根辊子消除了钢板的负曲率，则进入第三根辊子的曲率范围为

矫直工艺优化方案

高强韧性钢薄板的原始曲率较大，因此应采用大压下矫直方案，以消除原始曲率的不均匀度，使钢板形成单值曲率；随着钢板向后移动，钢板越来趋近于平直，不再需要较大的反弯力和反弯曲率，矫直机出口工作辊辊缝也应当随之增大。

对于原始板形较差的10～20 mm的高强韧性薄钢板，为了保证在矫后能有较小的不平度，初步确定采用大压下量矫直方案和使用入口侧辊缝小于出口侧辊缝的辊系倾斜矫直方案。

§矫直机工作辊压下量§

高强韧性钢板受低终轧温度、轧辊凸度等影响，钢板原始曲率不均匀、变形抗力较大，因此应根据不同屈服强度、温度和钢板规格来计算矫直机工作辊压下量，并且对入口及出口工作辊压下量进行优化分配是提高钢板矫直不平度的关键。

当钢板厚度小于20 mm时，采用倾斜矫直工艺，入口、出口工作辊压下量计算公式：

当钢板厚度大于20 mm时，采用平行矫直工艺，压下量计算公式：

其中，σs 为屈服强度，t为辊距，E为弹性模量，为矫直机的压下过平衡系数，h为钢板厚度。

根据计算公式,可以对不同厚度规格的高强韧性钢板及高强度船板进行压下量计算。以20 mm以下厚度 Q550D钢板为例 ，计算结果如表2，并且给出了优化后矫直压下量分配情况。

表2 优化后 10～20 mm Q550D矫直压下量分配表

结束语

邯钢中板厂针对高强韧性钢板生产比例增加的现状，对钢板的矫直过程和矫直工艺性能进行了分析，确定了对高强韧性薄钢板实施大压下量矫直技术和采用入口侧辊缝小于出口侧辊缝的辊系倾斜矫直方案，并以Q550D为例对矫直机压下调整方式进行了优化和改进，显著提高了高强度钢板的矫直不平度，稳定了高强韧性钢板板形。

[1] 邹家祥.轧钢机械（第三版）.北京：冶金工业出版社，2000

[2] 刘鸿文.材料力学（上册）.北京：高等教育出版社，1982

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[4] 孙本荣 王有铭 陈瑛.中厚钢板生产.北京：冶金工业出版社，1993

Leveling Process Optimization of High Strength and High Toughness Steel Plate

WANG Li-min, LU Rui, CHEN Zi-gang, LU Xian-hui

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邯郸钢铁集团有限责任公司，河北 邯郸 056000