一种通过局部温差控制窄规格钢板头尾形状的方法
阅读说明：本技术 一种通过局部温差控制窄规格钢板头尾形状的方法 (Method for controlling head and tail shapes of narrow-specification steel plates through local temperature difference ) 是由 孔伟 王全胜 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种通过局部温差控制窄规格钢板头尾形状的方法,包括除鳞模式实现轧件局部降温和辊道中部单管水流局部降温；所述除鳞模式实现轧件局部降温,包括以下步骤：1)中厚板轧机上配备机架除鳞系统；2)利用机架除鳞系统的除鳞水,对轧件宽度方向中部进行全长方向冷却；所述辊道中部单管水流局部降温,包括以下步骤：1)在中厚板轧机的辊道中部设置水流装置；2)利用水流装置的冷却水,对轧件头尾部宽度方向中部进行冷却。本发明通过水系统改变轧件的温度分布,通过改变轧件局部基体的变形抗力来实现不同延伸,改善平面形状。(The invention discloses a method for controlling the head and tail shapes of narrow-specification steel plates through local temperature difference, which comprises the steps of realizing local cooling of rolled pieces in a descaling mode and local cooling of single-pipe water flow in the middle of a roller way; the descaling mode realizes local cooling of rolled pieces and comprises the following steps: 1) a frame descaling system is arranged on the heavy and medium plate mill; 2) the middle part of the rolled piece in the width direction is cooled in the full length direction by using descaling water of a frame descaling system; the method for locally cooling the middle part of the roller way by the single pipe water flow comprises the following steps: 1) arranging a water flow device in the middle of a roller way of the heavy and medium plate mill; 2) and cooling the middle part of the head and the tail of the rolled piece in the width direction by using cooling water of the water flow device. The temperature distribution of the rolled piece is changed through the water system, different extensions are realized by changing the deformation resistance of the local matrix of the rolled piece, and the plane shape is improved.)
技术领域
本发明涉及热态钢板轧制控制技术，更具体地说，涉及一种通过局部温差控制窄规格钢板头尾形状的方法，尤其适用于需要控制钢板头尾圆角的中厚板产线。
背景技术
在钢铁行业热态轧制过程中，较大厚度的板坯通过轧辊压下轧制变成厚度较薄的钢板。钢板的头尾部因延伸的不均匀，头尾部宽度中部的体积延伸约束小，延伸量较边部延伸多，从而造成头尾部异常形状(如图1所示头尾部宽度中部突出形如舌头)，还需增加切除工序后才能交付用户。因此钢板头尾部形状是影响成材率的主要因素之一，很多热态轧制过程均对此进行控制，尤其在厚板领域。国内外轧钢产线采用的平面形状控制方法很多，大多采用转钢策略优化变形、厚度差异优化变形和立辊(大侧压)侧压优化变形三种类型，还要少量板坯来料形状调整的专利。
类型一、转钢策略优化变形：
转钢轧制是中厚板轧机的主要特点之一，转钢轧制可以改变四边的延伸顺序，从而改善板形，传统的纵轧法、横轧法、综合轧制法均属于此种类型。相关的专利申请有：大展宽比高强级别管线钢的边部平面形状控制方法(CN102974624B)、一种厚板轧制方法(CN102886381B)。
上述2个专利，讲述了通过转钢的优化来改善轧制宽规格钢板和板坯较短的情况下轧制钢板的平面形状问题。
类型二、厚度差异优化变形：
这种类型日本钢铁企业在上世纪60～70年代开发了较多方法，如MAS轧制法(Mizushima Automatic Plan View Pattern Con-trol System)、轧边法等，均通过改变轧件局部厚度来实现变形优化，优化钢板平面形状，后续各国各企业均以上述方法为基础发展了许多方法。相关的专利申请有：WIDTHWISE ROLLING METHOD FOR PREVENTING CAMBEROF PLATE(KR20010083693)、Method of plate rolling and equipment therefor(US19820414838)(JP19790089567)、一种基于凸度控制的宽薄板平面形状控制方法(CN104858243B)。
类型三、立辊(大侧压)侧压优化变形：
这种类型主要是通过立辊或大侧压短行程改变轧件局部宽度来改善头尾部形状和宽度均匀性的方法。该方法在热轧产线利用非常广泛，中厚板产线也有一定利用。相关的专利申请有：减少热轧中间坯头尾切舍量的连铸板坯头尾形状预控方法(CN103252347A)、板坯头尾宽度的动态短行程控制方法(CN103934279B)。
上述三种类型的平面形状控制技术发展的非常成熟，在头尾形状控制上，MAS轧制法(Mizushima Automatic Plan View Pattern Con-trol System)及其类似技术和立辊轧边法在各大热轧(尤其中厚板)均有广泛的应用，效果非常好。这些技术实施均是以改变轧制早期的轧件的三维尺寸，从而改善头尾形状。在设备投入上和模型控制系统上均有较高要求。窄规格(宽度≤2200mm，展宽比≤1.2)钢板，因延伸比大(≥10)，宽度方向轧制压下量少，对压下模型精度要求高，头尾圆角长度较大，利用以上方式，效果改善有限。
发明内容
针对现有技术中存在的上述钢板头尾部形成的缺陷，本发明的目的是提供一种通过局部温差控制窄规格钢板头尾形状的方法，通过水系统改变轧件的温度分布，通过改变钢板局部基体的变形抗力来实现不同延伸，改善平面形状。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种通过局部温差控制窄规格钢板头尾形状的方法，包括除鳞模式实现轧件局部降温和辊道中部单管水流局部降温；
所述除鳞模式实现轧件局部降温，包括以下步骤：
1)中厚板轧机上配备机架除鳞系统；
2)利用机架除鳞系统的除鳞水，对轧件宽度方向中部进行全长方向冷却；
所述辊道中部单管水流局部降温，包括以下步骤：
1)在中厚板轧机的辊道中部设置水流装置；
2)利用水流装置的冷却水，对轧件头尾部宽度方向中部进行冷却。
所述除鳞模式实现轧件局部降温的步骤2)，具体为：
首先确定轧件局部冷却的道次，按全纵向轧制的第一道次前进行局部冷却，在将进行全纵向轧制前将轧件旋转90°，宽度方向平行轧制后，在将轧件运输到机架除鳞系统下方，轧件处于静止状态，开启除鳞水进行冷却，轧件上区域降温后，移出轧件，再旋转90°，使其头尾部为轧制方向进行纵向轧制。
所述除鳞水冷却时间为10～90s。
所述轧件上区域划分为：按轧件宽度方向依次划分边部区域、中部区域和边部区域。
所述轧件上中部区域温度下降30～200℃后，移出轧件。
所述辊道中部单管水流局部降温的步骤2)，具体为：
首先确定轧件局部冷却的道次，按全纵向轧制的第一道次前进行局部冷却，在将进行全纵向轧制前将轧件运输到辊道中部设置水流装置下方，将轧件头尾部对应水流装置的冷却水管，开启冷却水，将轧件头尾部中部温度进行冷却。
所述轧件头尾部中部的冷却区域为80～300mm。
所述轧件头尾部中部的冷却时间为30～240s。
所述轧件头尾部中部的温度下降30～200℃后，移出轧件。
本发明所提供的一种通过局部温差控制窄规格钢板头尾形状的方法，通过轧机除鳞系统和/或简单的局部降温集管可实现宽度≤2200mm、展宽比≤1.2、延伸比≥10轧件(钢板)的头尾宽度方向中部的局部降温(表面温度降约30～200℃)，实施时刻在全纵轧前，温降区域的变形抗力增大，在纵轧过程中，可减少中部体积的流动，减少轧后头尾圆角(舌头)的长度。
附图说明
图1是现有技术轧件在自由轧制形成头尾圆角的变形示意图；
图2是本发明方法中除鳞模式实现轧件局部降温时轧件上区域分布示意图；
图3是本发明方法中辊道中部单管水流局部降温时轧件上区域分布示意图；
图4是本发明方法中利用机架除鳞系统实现轧件局部温差原理示意图；
图5是本发明方法中利用水流装置实现轧件(旋转90度时)局部温差的示意图；
图6是图4利用机架除鳞系统实现轧件局部温差的逻辑图；
图7是图5利用水流装置实现轧件局部温差的逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
请结合图2至图7所示，本发明所提供的一种通过局部温差控制窄规格钢板头尾形状的方法，包括除鳞模式实现轧件局部降温和辊道中部单管水流局部降温；
较佳的，所述除鳞模式实现轧件局部降温，包括以下步骤，请先参见图4所示，
1)中厚板轧机1上配备机架除鳞系统2；
2)利用机架除鳞系统2的除鳞水，对轧件3宽度方向中部3b进行全长方向冷却，具体为：
首先确定轧件3局部冷却的道次，按全纵向轧制的第一道次前进行局部冷却，在将进行全纵向轧制前,将轧件3旋转90°(顺时或逆时针方向)，宽度方向平行轧制后，在将轧件3运输到机架除鳞系统2下方，轧件3处于静止状态，开启除鳞水进行冷却，轧件3上按轧件3宽度方向依次划分边部区域3a、中部区域3b和边部区域3c，待中部区域3b温度下降30～200℃后，移出轧件3，再旋转90°，使其头尾部为轧制方向进行纵向轧制。
较佳的，所述除鳞水冷却时间与轧件3厚度有关，根据板厚计时10～90s关闭。
较佳的，所述辊道中部单管水流局部降温，包括以下步骤，请再结合图5所示，
1)在中厚板轧机的辊道4中部设置水流装置5；
2)利用水流装置5的冷却水，对轧件3头尾部宽度方向中部进行冷却，具体为：
首先确定轧件3局部冷却的道次，按全纵向轧制的第一道次前进行局部冷却，在将进行全纵向轧制前，将轧件3运输到辊道4中部设置水流装置5下方，将轧件3头尾部对应水流装置5的冷却水管，开启冷却水，将轧件3头尾部中部3d、3e温度进行冷却。
较佳的，所述轧件3头尾部中部3d、3e的冷却区域为80～300mm，主要是指长度方向，即为轧件3头尾部中部3d、3e的侧边向中部延伸的长度距离，见图3中的标号L。
较佳的，所述轧件3头尾部中部3d、3e的冷却时间为30～240s，具体冷却时间根据板厚及温度计算而设置。
较佳的，所述轧件3头尾部中部3d、3e的温度下降30～200℃后，移出轧件。
本发明方法通过水系统改变轧件的温度分布，通过改变轧件局部基体的变形抗力来实现不同延伸，改善平面形状。由钢的温度变形抗力曲线可以知道，温度高钢的变形抗力小，温度低时钢的变形抗力大，局部温度降低可以改变此区域的变形抗力，影响体积流动。在轧件纵向轧制前使轧件头尾宽度方向中部温度降低(见图3中的3d、3e区域)，也可使轧件整个宽度方向的中部温度降低(见图2中的3b区域)，图2中轧件3的长度方向为轧制方向，图2中轧件3上中部区域3b为主要温度降低区域，较两个边部区域3a、3c表面温度降低30～200℃。图3中轧件3头尾部中部3d、3e为主要温度降低区域，较其余区域表面温度降低30～200℃。具体的温度数值由轧件规格和当时轧件温度决定，原则为轧件宽度越窄温度降希望越大，轧件越厚希望温度降越大，轧件温度越高希望温度降越大。轧制时温度低的区域变形抗力增大，延伸量降低，减少了轧件头尾部中部突出的面积，使边部的金属流动和中部流动相近，达到改善头尾形状的目的。
本发明方法轧件降温方式为水系统冷却，效率高，好实现。尤其现代的中厚板轧机均配备机架除鳞系统，其压力大，正常使用是对运动的轧件进行除鳞，如果使用其对局部区域静止喷射，区域降温非常明显。中厚板轧机具有转钢辊道，可以实现轧件转向，可以配合运输辊道，将轧件转向至与除鳞水系统平行运送至除鳞装置下，除鳞水可对轧件宽度方向中部进行全长方向冷却。
另外，在临近轧机的辊道中部设置简易水流装置，对轧件头尾宽度方向中部进行冷却。这种方式在热轧和中厚板产线皆可以利用。
实施例1
轧件板坯尺寸250*1900*3061mm，轧制目标尺寸16*2200*38300mm。常规轧制一块，轧后测量头部圆角约730mm(尾部相近)；
第二块采用机架除鳞实现局部温差轧制。先确认全纵轧前厚度为195mm，此时钢板长度3263mm，宽度2189mm，钢板温度约1100℃。首先钢板头尾方向与轧制方向相垂直，辊缝打开至235mm，钢板运行到轧机除鳞下方(钢板中部近似于除鳞正下方)，除鳞开启50s关闭(计算温度下降60℃)，钢板转钢至头尾方向与轧制方向相同。轧制后头部圆角长度470mm(尾部相近)，实施效果明显。
实施例2
轧件板坯尺寸300*1500*3165mm，轧制目标尺寸18*1700*44000mm。常规轧制一块，轧后测量头部圆角约880mm(尾部相近)；
第二块采用机架除鳞实现局部温差轧制。先确认全纵轧前厚度为251mm，此时钢板长度3331mm，宽度1704mm，钢板温度约1120℃。首先钢板头尾方向与轧制方向相垂直，辊缝打开至296mm，钢板运行到轧机除鳞下方(钢板中部近似于除鳞正下方)，除鳞开启70s关闭(计算温度下降80℃)，钢板转钢至头尾方向与轧制方向相同。轧制后头部圆角长度560mm(尾部相近)，实施效果明显。
实施例3
轧件板坯尺寸180*1300*2680mm，轧制目标尺寸12*1320*38000mm。常规轧制一块，轧后测量头部圆角约920mm(尾部相近)；
第二块采用机架除鳞实现局部温差轧制。先确认全纵轧前厚度为180mm，此时钢板长度2680mm，宽度1300mm，钢板温度约1150℃。首先钢板头尾方向与轧制方向相垂直，辊缝打开至230mm，钢板运行到轧机除鳞下方(钢板中部近似于除鳞正下方)，除鳞开启40s关闭(计算温度下降80℃)，钢板转钢至头尾方向与轧制方向相同。轧制后头部圆角长度630mm(尾部相近)，实施效果明显。
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，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。