專利名稱：變寬度鋼板的軋制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軋鋼技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種變寬度鋼板的軋制方法。
背景技術(shù)：
常規(guī)的鋼板在長度方向上寬度是基本不變的，但是對于結(jié)構(gòu)件而言，在很多情況下其沿長度方向?qū)挾炔⒉灰粯樱瑸榇诵枰獙⑼粚挾鹊陌宀倪M(jìn)行剪切，使其寬度發(fā)生變化，或者采用焊接的方法將不同寬度的鋼板焊接在一起，前一種方法會降低板材的利用率，后一種會增加焊縫，如圖1所示。所以如果能在軋制過程中直接生產(chǎn)變寬度鋼板是非常有用的。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有變寬度鋼板加工方法的不足之處，本發(fā)明提供一種變寬度鋼板的軋制方法。
首先中厚板的軋制策略采用縱橫縱策略，如圖2(a)所示縱-橫-縱軋制策略表示坯料先進(jìn)行成形軋制，然后轉(zhuǎn)鋼90度進(jìn)行展寬軋制，使得W2(展寬階段目標(biāo)長度)與最終產(chǎn)品寬度基本相等，最后轉(zhuǎn)鋼90度進(jìn)行伸長軋制，直至軋件厚度與最終產(chǎn)品厚度相等。本發(fā)明就是利用中厚板縱橫縱的軋制策略來生產(chǎn)變寬度鋼板，如圖2(b)。具體步驟如下(1)首先需要確定成形階段目標(biāo)階梯厚度的尺寸。如圖3，確定方法如下(1.1)計算成形階段階梯板較薄部分的厚度和長度如圖3所示。根據(jù)體積體積不變條件L1·W1·H1＝L11·W11·H11+L12·W12·H12(1)式中，L1，W1，H1分別為成形階段軋制前的坯料長、寬、厚；L11，W11，H11分別為階梯厚度鋼板較厚部分軋件對應(yīng)的坯料長、寬、厚；L12，W12，H12分別為階梯厚度鋼板較薄部分軋件對應(yīng)的坯料長、寬、厚。
由于軋制過程的展寬量較小，可以近似認(rèn)為W1≈W11≈W12，所以公式(1)可變形為L1·H1≈L11·H11+L12·H12(2)L11，H11和L12，H12的確定方法如下由于階梯厚度鋼板前后部分的鋼板體積分別等于成品變寬度板前后部分的體積，根據(jù)體積不變原理，有式(3)、(4)成立L11·W1·H11=L31·W31·H3⇒L11·H11=L31·W31·H3W1---(3)]]>L12·W1·H12=L32·W32·H3⇒L12·H12=L32·W32·H3W1---(4)]]>
式中，H2是成品板厚度，L31，L32是成品板不同寬度的鋼板對應(yīng)的長度，W31，W32是成品板所要求的不同寬度。根據(jù)公式(3)、(4)還無法確定具體的L11，H11和L12，H12，必須結(jié)合下面分析進(jìn)行最后確定。
成形軋制的作用，一般是消除板坯表面不平或由于剪斷引起的端部壓扁的影響，使得展寬軋制前獲得準(zhǔn)確的坯料厚度。而且成形階段道次不宜過多，一般2個道次。所以影響該階段目標(biāo)厚度的因素主要有以下幾條a、大可軋寬度的限制；b、鋼輥道最大開口度的限制；c、成形階段最大壓縮比不超過2.5；d、成形階段最小壓縮比不小于1.05；e、展寬階段后的轉(zhuǎn)鋼限制；f、道次壓下量不超過最大壓下量許可值；g、軋制力矩不超過最大許可軋制力矩；h、咬入角不超過最大咬入角限制；假定最大可軋寬度為Wmax，轉(zhuǎn)鋼輥道最大開口度為Wturn，最大壓縮比為Emax，最小壓縮比為Emin，坯料厚、寬、長分別為hs，ws，ls，終軋厚、寬、長分別為hf，wfmax，lfmax，wfmin，lfmin(wfmax，lfmax為較寬部分對應(yīng)的寬度和長度，wfmin，lfmin為較窄部分對應(yīng)的寬度和長度)，成形階段目標(biāo)厚度為hts，展寬階段目標(biāo)厚度為htb。
對應(yīng)最大可軋寬度，可以得到成形階段目標(biāo)厚度的最小值hts1hts1=hs·lsWmax---(5)]]>對應(yīng)轉(zhuǎn)鋼輥道最大開口度的限制，可以得到成形階段目標(biāo)厚度的最小值hts2hts2=hs·lsWturn2-ws2---(6)]]>對應(yīng)最大壓縮比，可以得到成形階段目標(biāo)厚度的最小值hts3hts3=hsEmax---(7)]]>對應(yīng)最小壓縮比，可以得到成形階段目標(biāo)厚度的最大值hts4hts4=hsEmin---(8)]]>對應(yīng)展寬階段后的轉(zhuǎn)鋼限制，可以得到成形階段目標(biāo)厚度的最小值hts5htb=hs·ws·lsWturn2-wfmax2·wfmax---(9)]]>
hts5=htb·wfmaxws---(10)]]>另外成形階段不希望壓下量過大，道次壓下量一般不超過20mm，這樣軋制力矩、最大咬入角都不會超限。根據(jù)這個條件，可知hts6＝hs-40(11)hts6為按道次壓下量限制確定的成形階段目標(biāo)厚度；則許可的最小成形階段目標(biāo)厚度為hts＝max(hts1，hts2，hts3，hts5，hts6) (12)要求階梯板厚度H11和H12都大于等于hts，于是可以令H12＝hts(13)根據(jù)式(4)和式(13)，即可確定其對應(yīng)的階梯長度L12。
而H11和對應(yīng)的長度L11需要在展寬階段目標(biāo)厚度確定后才能計算出來。
以上，L1，W1，H1分別為成形階段軋制前的坯料長、寬、厚；L11，W11，H11分別為階梯厚度鋼板較厚部分軋件對應(yīng)的坯料長、寬、厚；L12，W12，H12分別為階梯厚度鋼板較薄部分軋件對應(yīng)的坯料長、寬、厚，H3是成品板厚度，L31，L32是成品板不同寬度的鋼板對應(yīng)的長度，W31，W32是成品板所要求的不同寬度，最大可軋寬度為Wmax，轉(zhuǎn)鋼輥道最大開口度為Wturn，最大壓縮比為Emax，最小壓縮比為Emin，坯料厚、寬、長分別為hs，ws，ls，終軋厚、寬、長分別為hf，Wfmax，lfmax，wfmin，lfmin，wfmax，lfmax為較寬部分對應(yīng)的寬度和長度，wfmin，lfmin為較窄部分對應(yīng)的寬度和長度，成形階段目標(biāo)厚度為hts，展寬階段目標(biāo)厚度為htb。
(1.2)計算展寬階段目標(biāo)厚度展寬階段的目標(biāo)厚度的計算可以采用如下方法，展寬階段軋制開始前的鋼板體積等于展寬階段軋制結(jié)束后的鋼板體積，所以有H12HtbW11≈H12HtbW1=W32---(14)]]>Htb=H12W32W1---(15)]]>其中W1為成形階段軋制前的坯料寬，H12為階梯厚度鋼板較薄部分軋件對應(yīng)的坯料厚，W32是成品板所要求的寬度，展寬階段目標(biāo)厚度為htb。。
(1.3)計算成形階段階梯板較厚部分的厚度和長度。
其中厚度的計算采用如下公式H11HtbW11≈H11HtbW1=W31---(16)]]>H11=HtbW1W31---(17)]]>
然后結(jié)合公式(3)和(17)即可得到H11對應(yīng)的長度L11。
其中H11、L11分別為成形階段階梯板較厚部分的厚度和長度，Htb展寬階段目標(biāo)厚度，W31是成品板所要求的不同寬度，W1為成形階段軋制前的坯料寬，H3是成品板厚度，L31是成品板不同寬度的鋼板對應(yīng)的長度。
(2)成形階段尺寸計算完成后，按照常規(guī)軋制方法進(jìn)行成形軋制，將鋼板軋制到步驟1中計算得到的較厚尺寸，按照階梯厚度鋼板的軋制方法，附加一個或多個道次，將鋼板軋制成符合尺寸要求的階梯厚度鋼板。
階梯厚度鋼板的軋制方法介紹如下(2.1)首先按照常規(guī)軋制方法將坯料軋制到階梯板的較大厚度H1，其長度為L1+L3=L1+H2H1L2,]]>如圖4(b)。
(2.2)在設(shè)備能力允許范圍內(nèi)(不超過軋制力最大限制和軋制力矩最大限制)，調(diào)整軋輥輥縫，使之滿足軋件出口厚度為階梯板的較小厚度H2。輥縫的調(diào)整方法如下根據(jù)入口厚度H1和目標(biāo)厚度H2，以及鋼板溫度和寬度等信息，計算軋制力，軋制力計算公式有很多，中厚板常用Sims公式F=1.15×W·R′Δh·Qp·σ---(18)]]>式中W是軋件寬度、R′是考慮彈性壓扁的軋輥半徑、Δh是壓下量、Qp是應(yīng)力狀態(tài)影響函數(shù)、σ是平均變形抗力。
根據(jù)軋制力計算出軋制力后，判斷軋制力和軋制力矩是否超過允許最大值，如果超過，則用兩個或更多道次進(jìn)行軋制，每道次壓下量為ΔH=1n(H1-H2),]]>n為道次數(shù)。如果計算值在安全范圍內(nèi)，根據(jù)下面彈跳方程計算輥縫值。
S=H2-F-F0K---(19)]]>式中S是輥縫值，mm；F0是調(diào)零壓力，kN；K是軋機(jī)縱剛度，kN/mm。
(2.3)輥縫調(diào)整完成后，進(jìn)行低速軋制，軋輥轉(zhuǎn)速一般不超過30r/min，使得厚度為H2的部分軋出長度等于L2，如圖5。軋出部分的長度可以采用以下方法在工作輥主電機(jī)軸上安裝編碼器，將編碼器的讀數(shù)變化轉(zhuǎn)化為工作輥的轉(zhuǎn)速ω，軋輥的半徑R是已知的，所以根據(jù)軋制時間t和前滑值f，就可以指導(dǎo)軋出部分的長度。
L＝(1+f)·2πRω·t(20)f={tg[π8hR·ln(1-r)+12arctgr1-r]}2]]>r=H-hH]]>
式中，r為軋制過程的相對壓下率，H是軋件入口厚度，h是軋件出口厚度。
(2.4)在鋼板厚度為H2的部分軋出長度等于L2時，需要快速抬起軋輥，抬起方式有如下兩種a、液壓缸快速回縮到最短位置，然后壓下絲杠也開始回縮，使軋輥輥縫大于最大階梯厚度H1，最后軋輥和前后輥道回轉(zhuǎn)，使軋件后退出軋輥，如圖3；b、液壓缸快速回縮，然后壓下絲杠也開始回縮，使軋輥輥縫大于最大階梯厚度H1，軋輥和前后輥道停止轉(zhuǎn)動，使軋件停在原位，待軋輥開口度讀數(shù)穩(wěn)定后，再啟動軋輥和前后輥道，逐漸將軋件運送出軋機(jī)；(2.5)如果步驟(2.2)中，階梯厚度差值ΔH＝H1-H2太大，用一個道次容易造成軋制力或軋制力矩太大，需采用兩個道次或更多道次進(jìn)行軋制，則在軋制一個道次以后重新進(jìn)行步驟(2.2)到(2.4)的操作，即可得到需要的階梯厚度。
(3)成形階段軋制完成后，將鋼板轉(zhuǎn)鋼90度，進(jìn)行展寬階段的軋制。
(4)展寬階段軋制完成后，轉(zhuǎn)鋼90度，進(jìn)行伸長階段的軋制。由于鋼板前后部分寬度不一樣，各道次對應(yīng)的軋制力和輥縫也不一樣，所以需要針對這兩部分進(jìn)行分別控制。
對于前半部分，根據(jù)軋件入口厚度hin、出口厚度hout、軋件寬度W31根據(jù)公式(18)和(19)計算軋制力和對應(yīng)輥縫，然后調(diào)整軋輥輥縫，使之滿足軋件出口厚度等于道次目標(biāo)出口厚度。然后咬鋼進(jìn)行勻速軋制，直至寬度為W31的部分軋出長度等于 軋出部分的長度可以采用步驟(2.3)中介紹的方法。
完成前半部分的軋制后，根據(jù)軋件入口厚度hin、出口厚度hout、軋件寬度W32計算軋制力和對應(yīng)輥縫，然后快速調(diào)整軋輥輥縫，使之滿足軋件出口厚度等于道次目標(biāo)出口厚度，繼續(xù)進(jìn)行勻速軋制，直至道次軋制完成。
后續(xù)道次重復(fù)以上過程，直至最后鋼板的厚度等于成品厚度。
本發(fā)明的顯著效果是能夠以方便快捷的工藝，連續(xù)軋制生產(chǎn)變寬度鋼板。


圖1為焊接變寬度鋼板和軋制變寬度鋼板對比示意圖，其中(a)為軋制變寬度鋼板坯料示意圖，(b)為軋制變寬度鋼板成品示意圖，(c)為焊接變寬度鋼板示意圖；圖2為縱-橫-縱軋制流程示意圖，其中(a)為常規(guī)軋制尺寸變化示意圖，(b)為變寬度軋制尺寸變化示意圖；圖3為成形階段階梯厚度板尺寸示意圖，(a)階梯厚度板側(cè)視圖，(b)成品變寬度板俯視圖；圖4為階梯厚度板尺寸示意圖，其中(a)為軋制后尺寸示意圖，(b)為軋制前尺寸示意圖；圖5為軋制過程示意圖；圖6為軋機(jī)壓下部件示意圖，圖中1壓下絲杠，2液壓缸，3壓力傳感器，4支撐輥，5工作輥，6軋件。
具體實施例方式
實施例1尺寸厚度220mm×寬1600mm×長2600的坯料，按圖1所示要求軋成25mm×2300mm×7000mm一2600mm×7888mm的變寬度鋼板，軋機(jī)縱剛度為10000kN/mm，調(diào)零壓力30000kN，軋輥半徑500mm，最大許可軋制力55000kN，最大許可軋制力矩5000kNm。最大可軋寬度為3300mm，轉(zhuǎn)鋼輥道最大開口度4800mm，最大壓縮比2.5，最小壓縮比1.05。
(1)首先需要確定成形階段目標(biāo)階梯厚度的尺寸(1.1)計算成形階段階梯板較薄部分的厚度和長度對應(yīng)最大可軋寬度，可以得到成形階段目標(biāo)厚度的最小值hts1hts1=hs·lsWmax=220×26003300=173.333mm]]>對應(yīng)轉(zhuǎn)鋼輥道最大開口度的限制，可以得到成形階段目標(biāo)厚度的最小值hts2hts2=hs·lsWturn2-ws2=220×260048002-16002=126.395mm]]>對應(yīng)最大壓縮比，可以得到成形階段目標(biāo)厚度的最小值hts3hts3=hsEmax=2202.5=88mm]]>對應(yīng)最小壓縮比，可以得到成形階段目標(biāo)厚度的最大值hts4hts4=hsEmin=2201.05=209.523mm]]>對應(yīng)展寬階段后的轉(zhuǎn)鋼限制，可以得到成形階段目標(biāo)厚度的最小值hts5htb=hs·ws·lsWturn2-wfmax2·wfmax=220×1600×260048002-26002×2600=87.240mm]]>hts5=htb×wfmaxws=87.24×26001600=141.765mm]]>另外成形階段不希望壓下量過大，道次壓下量一般不超過20mm，這樣軋制力矩、最大咬入角都不會超限。根據(jù)這個條件，可知hts6＝hs-40＝220-40＝180mm許可的最小成形階段目標(biāo)厚度為hts＝max(hts1，hts2，hts3，hts5，hts6)＝max(173.333，126.395，88，141.765，180)＝180＜hts4＝209.523所以有H12＝hts＝180mm根據(jù)公式(4)
L12=L32·W32·H3W1·H12=7000×2300×251600×180=1397.569mm]]>(1.2)計算展寬階段目標(biāo)厚度展寬階段軋制開始前的鋼板體積等于展寬階段軋制結(jié)束后的鋼板體積Htb=H12W32W1=180×16002300=125.217mm]]>(1.3)計算成形階段階梯板較厚部分的厚度和長度。
H11=HtbW1W31=125.217×26001600=203.478mm]]>根據(jù)公式(17)即可得到H11對應(yīng)的長度L11。
L11=L31·W31·H3W1·H11=7888×2600×251600×203.478=1574.863mm]]>(2)成形階段尺寸計算完成后，按照常規(guī)軋制方法進(jìn)行成形軋制，將鋼板軋制到較厚尺寸203.478mm×1600mm×2811mm，按照階梯厚度鋼板的軋制方法，計算附加道次的軋制力和軋制力矩根據(jù)Sims公式，入口厚度為203.478mm，目標(biāo)出口厚度為180mm，對應(yīng)的軋制力為18500kN，軋制力矩2005kNm，都在安全范圍內(nèi)。
計算輥縫設(shè)定值SS=H2-F-F0K=180-18500-3000010000=180+1.15=181.15mm]]>然后附加一個道次，調(diào)整軋輥輥縫設(shè)定值，使之等于181.15mm，然后使軋輥以20r/m的速度勻速軋鋼，由于鋼板180mm厚對應(yīng)的長度為1397mm，根據(jù)公式(3)可以計算得到其對應(yīng)的軋制時間t=L(1+f)·2πRω=1397(1+0.021)×2×3.1416×500×3=1.307s]]>當(dāng)軋制時間等于1.307s的時候，快速使液壓缸回縮，然后抬起軋輥，并使軋輥和輥道反轉(zhuǎn)，使軋件退出軋機(jī)，則軋件就被軋成階梯厚度板。
(1)成形階段軋制完成后，將鋼板轉(zhuǎn)鋼90度，進(jìn)行展寬階段的軋制(2)展寬階段軋制完成后，轉(zhuǎn)鋼90度，進(jìn)行伸長階段的軋制。由于鋼板前后部分寬度不一樣，各道次對應(yīng)的軋制力和輥縫也不一樣，所以需要針對這兩部分進(jìn)行分別控制。以伸長階段第一道次為例第一道次入口厚度hin＝125.2mm、出口厚度hout＝100mm、軋件寬度W31＝2600根據(jù)公式(18)和(19)軋制力和對應(yīng)輥縫，軋制力為26500kN，輥縫為100.05mm，然后使軋輥輥縫等于100.05mm，咬鋼進(jìn)行勻速軋制，直至寬度為W31的部分軋出長度等于HtbhoutL11=125.2100×1574.8=1971.6mm,]]>軋制時間為
t=L(1+f)·2πRω=1971.6(1+0.038)×2×3.1416×500×3=1.668s.]]>前半部分的軋制完成后，即將進(jìn)行變寬度后的后半段軋制，這時需要根據(jù)寬度變化后的情況，計算軋制力和輥縫根據(jù)后半段軋件入口厚度hin、出口厚度hout、軋件寬度W32計算軋制力和對應(yīng)輥縫，軋制力為23442kN，輥縫為100.66mm，然后迅速調(diào)整軋輥輥縫使之等于100.66mm，保持原有速度不變勻速軋制，直至寬度為W32的部分軋出長度等于HtbhoutL12=125.2100×1397.57=1749.76mm,]]>軋制時間為t=L(1+f)·2πRω=1749.77(1+0.038)×2×3.1416×500×3=1.609]]>本道次道次軋制完成。后面道次與此類似，直至所有道次軋制完成，就可以得到滿足要求的變寬度鋼板。
實施例2尺寸厚度180mm×寬1400mm×長2200的坯料，按圖1所示要求軋成18mm×2200mm×6000mm-2400mm×7333mm的變寬度鋼板，軋機(jī)縱剛度為6000kN/mm，調(diào)零壓力15000kN，軋輥半徑460mm，最大許可軋制力35000kN，最大許可軋制力矩2750kNm。最大可軋寬度為2800mm，轉(zhuǎn)鋼輥道最大開口度4000mm，最大壓縮比2.5，最小壓縮比1.05。
(1)首先需要確定成形階段目標(biāo)階梯厚度的尺寸。
(1.1)計算成形階段階梯板較薄部分的厚度和長度。
對應(yīng)最大可軋寬度，可以得到成形階段目標(biāo)厚度的最小值hts1。
hts1=hs·lsWmax=180×22002800=141.43mm]]>對應(yīng)轉(zhuǎn)鋼輥道最大開口度的限制，可以得到成形階段目標(biāo)厚度的最小值hts2。
hts2=hs·lsWturn2-ws2=180×220040002-14002=105.68mm]]>對應(yīng)最大壓縮比，可以得到成形階段目標(biāo)厚度的最小值hts3。
hts3=hsEmax=1802.5=72mm]]>對應(yīng)最小壓縮比，可以得到成形階段目標(biāo)厚度的最大值hts4。
hts4=hsEmin=1801.05=171.43mm]]>對應(yīng)展寬階段后的轉(zhuǎn)鋼限制，可以得到成形階段目標(biāo)厚度的最小值hts5。
htb=hs·ws·lsWturn2-wfmax2·wfmax=180×1400×220040002-24002×2400=72.19mm]]>
hts5=htb×wfmaxws=72.19×24001400=123.75mm]]>另外成形階段不希望壓下量過大，道次壓下量一般不超過20mm，這樣軋制力矩、最大咬入角都不會超限。根據(jù)這個條件，可知hts6＝hs-40＝180-40＝140mm許可的最小成形階段目標(biāo)厚度為hts＝max(hts1，hts2，hts3，hts5，hts6)＝max(141.43，105.68，72，123.75，140)＝141.43＜hts4＝171.43所以有H12＝hts＝141.43mm根據(jù)公式(4)L12=L32·W32·H3W1·H12=6000×2200×181400×141.43=1199.98mm]]>(1.2)計算展寬階段目標(biāo)厚度展寬階段軋制開始前的鋼板體積等于展寬階段軋制結(jié)束后的鋼板體積Htb=H12W32W1=141.43×14002200=90.00mm]]>(1.3)計算成形階段階梯板較厚部分的厚度和長度。
H11=HtbW1W31=90.00×24001400=154.29mm]]>根據(jù)公式(17)即可得到H11對應(yīng)的長度L11。
L11=L31·W31·H3W1·H11=7333×2400×181400×154.29=1466.63mm]]>(2)成形階段尺寸計算完成后，按照常規(guī)軋制方法進(jìn)行成形軋制，將鋼板軋制到較厚尺寸154.29mm×1400mm×2566.60mm，按照階梯厚度鋼板的軋制方法，計算附加道次的軋制力和軋制力矩根據(jù)Sims公式，入口厚度為154.29mm，目標(biāo)出口厚度為141.43mm，對應(yīng)的軋制力為14500kN，軋制力矩1115kNm，都在安全范圍內(nèi)。
計算輥縫設(shè)定值SS=H2-F-F0K=141.43-14500-150006000=141.43+0.08=141.51mm]]>然后附加一個道次，調(diào)整軋輥輥縫設(shè)定值，使之等于141.51mm，然后使軋輥以20r/m的速度勻速軋鋼，由于鋼板141.43mm厚對應(yīng)的長度為1199.98mm，根據(jù)公式(3)可以計算得到其對應(yīng)的軋制時間t=L(1+f)·2πRω=1199.98(1+0.016)×2×3.1416×460×3=1.225s]]>當(dāng)軋制時間等于1.225s的時候，快速使液壓缸回縮，然后抬起軋輥，并使軋輥和輥道反轉(zhuǎn)，使軋件退出軋機(jī)，則軋件就被軋成階梯厚度板。
(3)成形階段軋制完成后，將鋼板轉(zhuǎn)鋼90度，進(jìn)行展寬階段的軋制(4)展寬階段軋制完成后，轉(zhuǎn)鋼90度，進(jìn)行伸長階段的軋制。由于鋼板前后部分寬度不一樣，各道次對應(yīng)的軋制力和輥縫也不一樣，所以需要針對這兩部分進(jìn)行分別控制。以伸長階段第一道次為例第一道次入口厚度hin＝90.0mm、出口厚度hout＝78mm、軋件寬度W31＝2400根據(jù)公式(18)和(19)軋制力和對應(yīng)輥縫，軋制力為23500kN，輥縫為76.58mm，然后使軋輥輥縫等于76.58mm，咬鋼進(jìn)行勻速軋制，直至寬度為W31的部分軋出長度等于HtbhoutL11=9078×1466.63=1692.27mm,]]>軋制時間為t=L(1+f)·2πRω=1692.27(1+0.027)×2×3.1416×460×3=1.710s.]]>前半部分的軋制完成后，即將進(jìn)行變寬度后的后半段軋制，這時需要根據(jù)寬度變化后的情況，計算軋制力和輥縫根據(jù)后半段軋件入口厚度hin＝90.0mm、出口厚度hout＝78mm、軋件寬度W32＝2200mm計算軋制力和對應(yīng)輥縫，軋制力為21541kN，輥縫為76.91mm，然后迅速調(diào)整軋輥輥縫使之等于76.91mm，保持原有速度不變勻速軋制，直至寬度為W32的部分軋出長度等于HtbhoutL12=9078×1199.98=1384.62mm,]]>軋制時間為t=L(1+f)·2πRω=1384.62(1+0.027)×2×3.1416×460×3=1.399]]>本道次道次軋制完成。后面道次與此類似，直至所有道次軋制完成，就可以得到滿足要求的變寬度鋼板。
權(quán)利要求
1.一種變寬度鋼板的軋制方法，其特征在于中厚板的軋制策略采用縱橫縱策略，步驟如下(1)首先確定成形階段目標(biāo)階梯厚度的尺寸，即計算成形階段階梯板較薄部分的厚度和長度，計算展寬階段目標(biāo)厚度，計算成形階段階梯板較厚部分的厚度和長度；(2)成形階段尺寸計算完成后，按照常規(guī)軋制方法進(jìn)行成形軋制，將鋼板軋制到步驟(1)中計算得到的較厚尺寸，按照階梯厚度鋼板的軋制方法，附加一個或多個道次，將鋼板軋制成符合尺寸要求的階梯厚度鋼板；(3)成形階段軋制完成后，將鋼板轉(zhuǎn)鋼90度，進(jìn)行展寬階段的軋制；(4)展寬階段軋制完成后，轉(zhuǎn)鋼90度，進(jìn)行伸長階段的軋制。
2.按照權(quán)利要求1所述的變寬度鋼板的軋制方法，其特征在于步驟(1)中計算成形階段階梯板較薄部分的厚度和長度方法如下成形階段階梯板較薄部分的厚度按下式確定H12＝hts＝max(hts1，hts2，hts3，hts5，hts6)，其中hts1為對應(yīng)最大可軋寬度，得到的成形階段目標(biāo)厚度的最小值；hts2為對應(yīng)轉(zhuǎn)鋼輥道最大開口度的限制得到的成形階段目標(biāo)厚度的最小值；hts3為對應(yīng)最大壓縮比得到的成形階段目標(biāo)厚度的最小值；hts4為對應(yīng)最小壓縮比得到的成形階段目標(biāo)厚度的最大值；hts5為對應(yīng)展寬階段后的轉(zhuǎn)鋼限制得到的成形階段目標(biāo)厚度的最小值；hts6＝hs-40，hs為坯料厚度；hts6為按道次壓下量限制確定的成形階段目標(biāo)厚度；hts為成形階段目標(biāo)厚度；H12為成形階段階梯板較薄部分的厚度；再根據(jù)L12·W1·H12=L32·W32·H3⇒L12·H12=L32·W32·H3W1]]>確定其對應(yīng)的階梯長度L12，以上，W1為成形階段軋制前的坯料寬；L12為階梯厚度鋼板較薄部分軋件對應(yīng)的坯料長，H3是成品板厚度，L32是成品板不同寬度的鋼板對應(yīng)的長度，W32是成品板所要求的不同寬度。
3.按照權(quán)利要求1所述的變寬度鋼板的軋制方法，其特征在于步驟(2)中階梯厚度鋼板的軋制方法如下(1)首先按照常規(guī)軋制方法將坯料軋制到階梯板的較大厚度H1；(2)在設(shè)備能力允許范圍內(nèi)，即不超過軋制力最大限制和軋制力矩最大限制，調(diào)整軋輥輥縫，使之滿足軋件出口厚度為階梯板的較小厚度H2；(3)輥縫調(diào)整完成后，進(jìn)行低速軋制，軋輥轉(zhuǎn)速不超過30r/min，使得厚度為H2的部分軋出長度等于L2；(4)在鋼板厚度為H2的部分軋出長度等于L2時，快速抬起軋輥；(5)如果步驟(2)中，階梯厚度差值ΔH＝H1-H2太大，超過軋制力最大限制和軋制力矩最大限制，則采用兩個道次或更多道次進(jìn)行軋制，在軋制一個道次以后重新進(jìn)行步驟(2)到(4)的操作，直至得到需要的階梯厚度。
4.按照權(quán)利要求1所述的階梯厚度鋼板的軋制方法，其特征在于步驟(4)中針對鋼板前后部分寬度不同，調(diào)整各道次對應(yīng)的軋制力和輥縫，針對這兩部分進(jìn)行分別控制對于前半部分，根據(jù)軋件入口厚度hin、出口厚度hout、軋件寬度W31，計算軋制力和對應(yīng)輥縫，然后調(diào)整軋輥輥縫，使之滿足軋件出口厚度等于道次目標(biāo)出口厚度，然后咬鋼進(jìn)行勻速軋制，直至寬度為W31的部分軋出長度等于HtbhoutL11;]]>其中htb為展寬階段目標(biāo)厚度，L11為階梯厚度鋼板較厚部分軋件對應(yīng)的坯料長；完成前半部分的軋制后，根據(jù)軋件入口厚度hin、出口厚度hout、軋件寬度W32，計算軋制力和對應(yīng)輥縫，然后快速調(diào)整軋輥輥縫，使之滿足軋件出口厚度等于道次目標(biāo)出口厚度，繼續(xù)進(jìn)行勻速軋制，直至道次軋制完成；后續(xù)道次重復(fù)以上過程，直至最后鋼板的厚度等于成品厚度。
5.按照權(quán)利要求3所述的階梯厚度鋼板的軋制方法，其特征在于步驟(2)中輥縫的調(diào)整方法如下根據(jù)入口厚度H1和目標(biāo)厚度H2，以及鋼板溫度和寬度信息，計算軋制力F，判斷軋制力和軋制力矩是否超過允許最大值，如果超過，則用兩個或多個道次進(jìn)行軋制，每道次壓下量為ΔH=1n(H1-H2),]]>如果計算值在安全范圍內(nèi)，根據(jù)下式的彈跳方程計算輥縫值，S=H2-F-F0K]]>式中S是輥縫值，mm；F0是調(diào)零壓力，kN；K是軋機(jī)縱剛度，kN/mm，n為道次數(shù)。
6.按照權(quán)利要求3所述的階梯厚度鋼板的軋制方法，其特征在于步驟(3)中軋出部分的長度采用以下方法計算在工作輥主電機(jī)軸上安裝編碼器，將編碼器的讀數(shù)變化轉(zhuǎn)化為工作輥的轉(zhuǎn)速ω，軋輥的半徑R是已知的，根據(jù)軋制時間t和前滑值f，指導(dǎo)軋出部分的長度，L＝(1+f)·2πRω·tf={tg[π8hR·ln(1-r)+12arctgr1-r]}2]]>r=H-hH]]>式中，r為軋制過程的相對壓下率，H是軋件入口厚度，h是軋件出口厚度。
7.按照權(quán)利要求3所述的階梯厚度鋼板的軋制方法，其特征在于步驟(4)中抬起軋輥方式采用以下的一種a、液壓缸快速回縮到最短位置，然后壓下絲杠也開始回縮，使軋輥開口度大于最大階梯厚度HI，最后軋輥和前后輥道回轉(zhuǎn)，使軋件后退出軋輥；b、壓缸快速回縮，然后壓下絲杠也開始回縮，使軋輥輥縫大于最大階梯厚度H1，軋輥和前后輥道停止轉(zhuǎn)動，使軋件停在原位，待軋輥輥縫讀數(shù)穩(wěn)定后，再啟動軋輥和前后輥道，逐漸將軋件運送出軋機(jī)。
全文摘要
一種變寬度鋼板的軋制方法，中厚板的軋制策略采用縱橫縱策略，首先確定成形階段目標(biāo)階梯厚度的尺寸，即計算成形階段階梯板較薄部分的厚度和長度，計算展寬階段目標(biāo)厚度，計算成形階段階梯板較厚部分的厚度和長度；成形階段尺寸計算完成后，按照常規(guī)軋制方法進(jìn)行成形軋制，將鋼板軋制到較厚尺寸，按照階梯厚度鋼板的軋制方法，附加一個或多個道次，將鋼板軋制成符合尺寸要求的階梯厚度鋼板；成形階段軋制完成后，將鋼板轉(zhuǎn)鋼90度，進(jìn)行展寬階段的軋制；展寬階段軋制完成后，轉(zhuǎn)鋼90度，進(jìn)行伸長階段的軋制。采用本發(fā)明方法，能夠以方便快捷的工藝，連續(xù)軋制生產(chǎn)變寬度鋼板。
文檔編號B21B37/22GK1850373SQ200610046459
公開日2006年10月25日 申請日期2006年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月29日
發(fā)明者胡賢磊, 劉相華, 何純玉, 矯志杰, 王君, 王昭東, 趙忠 申請人:東北大學(xué)