一种针对冷连轧薄规格带钢头部浪形缺陷的改善方法与流程

1.本发明涉及一种针对冷连轧薄规格带钢头部浪形缺陷的改善方法，属于金属冶炼技术领域。


背景技术：

2.除了力学性能、表面质量和厚度精度外，带钢的平坦度是冷轧板带及其涂镀产品的最重要的指标，因为它直接影响到如汽车、家电、仪表、食品包装等下游企业的生产率、成材率和成本的高低以及产品外观。
3.在轧制过程中，若带钢长度延伸不均匀，带钢水平面产生横向上的内应力场，延伸较大部分受压应力，较小部分受拉应力。当内应力达到某一临界值时，受压应力部分失稳屈曲，带钢发生翘曲，就产生了现在的板形缺陷。
4.带钢在冷连轧设备轧制时，其头部是热轧来料的尾部，在热轧过程中由于温控的原因，常处于非稳态的状态，厚度、板形等质量控制困难，从而造成严重程度不一的质量缺陷，而此部分质量缺陷又会影响到后续冷轧工序头部的轧制稳定。薄规格带钢由于总压下率大，板形在成品机架本就难以控制，又受到来料质量不稳定因素的影响，使得头部浪形控制更为困难，不得不加长头部切损量，从而降低了成材率。
5.冷连轧的ucm轧机设备，具有工作辊弯辊、中间辊弯辊以及中间辊窜辊等丰富的板形控制手段，其板形控制能力得到大大提高。。


技术实现要素：

6.本发明要解决技术问题是：克服上述技术的缺点，提供一种以冷连轧ucm设备现有板形调控手段为基础，通过对成品机架中间辊窜辊设定对板形调控的影响进行分析，设计了成品机架针对带钢头部浪形的中间辊窜辊设定方法。
7.为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种针对冷连轧薄规格带钢头部浪形缺陷的改善方法，包括如下步骤：
8.步骤1：使用具有s1到s5机架的冷连轧机组在轧制一组相同钢种规格的带钢时，获取带钢在s5机架中间辊窜辊的设定值和平坦度控制目标值i；
9.步骤2：在轧制过程中，若有自带钢头部沿长度方向上100m得范围内有平坦度缺陷，则计算该100m范围内的iu值的均值i
avg
，并计算i
avg
均与目标值的差值δi＝i
avg-i；
10.步骤3：在原有的窜辊值s上加一个增量δs；根据公式其中，k＝9
×
10-5
×
s2+2.1
×
10-3
×
s+0.3149；结合δi确定δs；
11.步骤4：当轧制过程中出现平坦度缺陷时，判断其平坦度缺陷出现在横断面上的位置，具体表现为中浪或边浪，当平坦度缺陷表现为边浪时，后一卷轧制时，其中间辊窜辊值的设定s'为：s'＝s
‑△
s；当平坦度缺陷表现为中浪时：s'＝s+
△
s；
12.步骤5：对中间辊窜辊的最大行程范围下限设定为-15mm，若步骤4中中间辊窜辊窜辊值s'超出了最大行程范围下限，即当s'小于-15mm的时候，则s'＝-15mm；
13.步骤6：观察在调整了中间辊窜辊值后，带钢头部平坦度的状态，若调整后
△
i高于5iu，则将s5的部分负荷平均上移到前4个机架；
14.步骤7：获取此钢种规格带钢的再5个机架的出口厚度h1～h5，并设s1的入口厚度为h0，设s1～s5的各压下量为
△hi
(1≤i≤5)，总的压下量为
△hsum
，则计算5个机架的各压下量：δhi＝h
i-1-hi，以及总下压量：δh
sum
＝h
0-h515.步骤8：设s1～s5的相对压下率为εi，εi＝
△hi
/h
i-1
,(0《i≤5)；
16.步骤9：设s1～s5的绝对压下率为ei，ei＝
△hi
/
△hsum
,(0《i≤5)；
17.步骤10：将s5的绝对压下率的10％平均到前4个机架，设s1～s5的新绝对压下率为e'i，则s1～s5机架的新的绝对压下率如下：
18.步骤11：设s1～s5的新压下量为
△
h'i，
△
h'i＝
△hsum
×
e'i,(0《i≤5)；
19.步骤12：设h'i为s1～s5为各机架新的出口厚度，h'0为s1入口厚度，则有：
20.步骤13：设s1～s5的相对压下率为ε'i，ε'i＝
△
h'i/h'i,(0《i≤5)。
21.上述方案进一步的改进在于：冷连轧设备具备中间辊窜辊的能力。
22.上述方案进一步的改进在于：对于冷连轧轧制过程中的设定参数，需要具备人工干预调整的接口。
23.上述方案进一步的改进在于：所述步骤3中，利用有限元仿真软件，建立辊系-轧件耦合计算模型，进行中间辊窜辊对平坦度调控特性分析；辊系-轧件耦合计算模型中，轧辊为弹性材料，上下工作辊靠端部刚性面带动旋转，轧件为弹塑性材料，通过刚性面以略低于轧制线速度推入辊缝实现咬入；在带钢厚度方向划分至少4层网格；各接触设置采用直接约束法，使用滑动库伦摩擦模型，轧辊-轧件间摩擦系数设为0.05，轧辊间摩擦系数取0.1；通过设置不同的原中间辊窜辊量s，以及不同窜辊增量
△
s作为计算工况，整理计算结果中
△
i(iu)的变化，进行拟合后得到k＝9
×
10-5
×
s2+2.1
×
10-3
×
s+0.3149。
24.本发明提供的针对冷连轧薄规格带钢头部浪形缺陷的改善方法，以冷连轧ucm设备现有板形调控手段为基础，通过对成品机架中间辊窜辊设定对板形调控的影响进行分析，设计了成品机架针对带钢头部浪形的中间辊窜辊设定方法，以及若中间辊窜辊的板形调控能力不足时，重新设定负荷分配的方法。利用本发明的方法，可以通过人工手动干预方法，对困扰生产的薄规格带钢头部板形缺陷实施有效的改善措施，不仅减短了薄规格带钢在进入后续连退工艺前所需剪切的头部有严重板形问题的带钢的长度，提高了成材率，同时也提高了轧制的稳定性。
具体实施方式
25.实施例
26.本实施例的针对冷连轧薄规格带钢头部浪形缺陷的改善方法，通过对成品机架中间辊窜辊设定对板形调控的影响进行分析，根据头部浪形缺陷的严重程度，设计了成品机
架针对带钢头部浪形的中间辊窜辊设定方法，以及若中间辊窜辊的板形调控能力不足时，重新设定负荷分配的方法；其特征在于该方法可以利用冷连轧设备现有板形调控手段，在原有中间辊窜辊量和轧制负荷分配设定的基础上，对相关的设定值进行人工手动干预的方法，对困扰生产的薄规格带钢头部板形缺陷实施有效的改善措施。具体举例如下：
27.(1)现有一组相同钢种规格的带钢在冷连轧过程中头部出现边浪形式的平坦度缺陷，提取前一卷已轧制的带钢在s5机架中间辊窜辊的设定值s和边部平坦度控制目标值i，其中间辊窜辊的设定值s＝-5mm，目标值i＝-3iu；
28.(2)计算前一卷带钢其头部沿长度方向上100m范围内的iu值的均值i
avg
＝16iu，并计算与目标值的差值
△
i；
△
i＝i
avg-i＝16-(-3)＝19iu；
29.(3)根据辊系-轧件耦合有限元计算模型分析中间辊窜辊的平坦度调控特性的结果，计算在此种情况下的中间辊窜辊值设定的增量。根据k值与原窜辊设定值s的关系：
30.k＝9
×
10-5
×
s2+2.1
×
10-3
×
s+0.3149＝9
×
10-5
×
(-5)2+2.1
×
10-3
×
(-5)+0.3149＝0.30665；
31.原中间辊窜辊设定值s＝-5mm，k＝0.312，则中间辊窜辊设定增量：
△
s＝k
×△
i＝0.30665
×
19＝5.82635mm；
32.(4)此轧制过程中出现的平坦度缺陷具体表现为边浪，则后一卷轧制时，其中间辊窜辊值的设定s'为：s'＝s
‑△
s＝-5-5.82635＝-10.82635mm；
33.为设定方便，取下一卷中间辊窜辊设定值为-11mm；
34.(5)观察在调整中间辊窜辊设定后，带钢头部平坦度的状态，根据计算，发现调整后
△
i＝7iu，仍大于5，则通过调整负荷分配的方式，将s5的部分负荷平均上移到前4个机架，来保证带钢在成品机架的平坦度；
35.(6)提取此钢种规格带钢的原5个机架的出口厚度h1～h5，并设s1的入口厚度为h0，设s1～s5的压下量为
△hi
，总的压下量为
△hsum
，则计算5个机架的压下量和总压下量，计算公式和结果如下：
[0036][0037]
i012345h0(μm)20001196698452299202
△hi-80449824615397
[0038]
则
△hsum
＝h
0-h5＝2000-202＝1798μm；
[0039]
(7)设s1～s5的相对压下率为εi，计算每个机架的相对压下率，计算公式和结果如下：εi＝
△hi
/h
i-1
,(0《i≤5)；
[0040]
i12345εi40.20％41.64％35.24％33.85％32.44％
[0041]
(8)设s1～s5的绝对压下率为ei，计算每个机架的绝对压下率，计算公式和结果如下：ei＝
△hi
/
△hsum
,(0《i≤5)；
[0042]
i12345ei44.72％27.70％13.68％8.51％5.39％
[0043]
(9)将s5的绝对压下的10％上移，平均到前4个机架，设s1～s5的新绝对压下率为e'i，则s1～s5机架的新的绝对压下率如下：
[0044][0045]
i12345e'i44.85％27.83％13.82％8.64％4.86％
[0046]
(10)设s1～s5的新压下量为
△
h'i，则s1～s5机架的新的压下量如下：
[0047]
△
h'i＝
△hsum
×
e'i,(0《i≤5)；
[0048][0049]
(11)设h'i为s1～s5为各机架新的出口厚度(h'0为s1入口厚度)，则s1～s5新的出口厚度为：
[0050][0051]
i012345h'i(μm)20001194693445289202
[0052]
(12)设s1～s5的相对压下率为ε'i，则s1～s5机架的新的相对压下率如下：
[0053]
ε'i＝
△
h'i/h'i,(0《i≤5)；
[0054]
i12345ε'i40.32％41.93％35.84％34.95％30.18％
[0055]
(13)至此得到了将s5部分负荷平均上移到s1～s4后，新负荷分配所有的相关参数；
[0056]
(14)至此，以上为完整的针对冷连轧带钢头部平坦度缺陷的改善方法，在后一卷轧制时，对相应的设定参数做人工调整即可。
[0057]
本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。