一种消除钢板热轧过程镰刀弯缺陷的方法

摘要

一种消除钢板热轧过程镰刀弯缺陷的方法，涉及轧件加工的方法，解决现有技术没有从根源上控制缺陷的产生以及需要优化设备的问题，本方法是基于稳定轧制的工作辊挠曲条件，针对钢板热轧过程的三个阶段的不同特点，在成形轧程、展宽轧程、精轧轧程中分别设计轧制规程，以稳定轧制的工作辊挠曲作为约束条件，增大工作辊挠曲加强轧件对中，减轻甚至消除轧件的轧制中心线偏离问题，从而达到消除镰刀弯缺陷的目的，同时兼顾产品的板形，最终得到尺寸形状均满足实际要求的热轧钢板。本方法改变了传统的基于缺陷检测调整工作辊倾斜或优化设备结构的模式，从根源上控制镰刀弯缺陷的产生，不需改造设备。

权利要求

1.一种消除钢板热轧过程镰刀弯缺陷的方法，其特征在于针对钢板热轧过程中的成形轧程、展宽轧程、精轧轧程三个轧程分别采用不同的消除钢板热轧过程镰刀弯缺陷的方法：S1，成形轧程；

S2，展宽轧程；

在S1、S2两个轧程中消除钢板热轧过程镰刀弯缺陷的方法为：各自均采用基于稳定轧制的工作辊挠曲条件，加大有载辊缝的负凸度，通过增加挠曲使轧件对中，以工作辊最佳挠曲作为约束条件分配负荷、增大轧制力、减少正弯辊力，以最少道次完成轧制；

S3，精轧轧程，该轧程中消除钢板热轧过程镰刀弯缺陷的方法为：随着轧件延伸增加，厚度减薄，设计临界厚度，轧件在临界厚度以上仍按稳定轧制的工作辊挠曲条件分配负荷，轧件到达临界厚度以下时，以控制板形为主进行道次分配，辅助以工作辊自动倾斜，作为约束手段，减缓镰刀弯扩展的速度；

所述S1成形轧程中消除镰刀弯缺陷的流程：S11，确定轧程限制条件；

S12，确定该轧程目标厚度；

S13，计算工作辊最佳挠曲约束条件；

S14，按工作辊最佳挠曲约束条件计算该轧程道次数及各道次压下量，成形轧程结束；

所述S2展宽轧程中消除镰刀弯缺陷的流程：S21，确定轧程限制条件；

S22，确定该轧程目标厚度；

S23，计算工作辊最佳挠曲约束条件；

S24，按工作辊最佳挠曲约束条件计算该轧程道次数及各道次压下量，成形轧程结束；

所述计算工作辊最佳挠曲约束条件以及按工作辊挠曲约束条件计算该轧程道次数及各道次压下量的步骤如下：第1步骤，当工作辊辊身为圆柱形，辊型凸度为±0时，轧件由轧制中心线偏移a的距离，引起轧件两侧的厚度差Δ1，计算Δ1： （1）

其中，P为轧制压力，为已知值，范围为0—75000kN；

B为轧件宽度，为已知值，范围为600mm—2800mm；

a为轧件由轧制中心偏移的距离，由测量得到，范围为0—1100mm；

A为两个压下螺丝轴线间的距离，为已知值，单位为mm；

K为轧机刚度，为已知值，取值范围为5000—10000kN/mm；

第2步骤，工作辊在轧制力作用下挠曲所产生的负凸度辊形时，轧件偏移量为a一侧的压下量增加，产生厚度差Δ2，计算Δ2： （2）

其中，yP为轧制力产生的工作辊弯曲挠度值，为已知值，取值范围为0—1mm；

yt为热凸度值，为已知值，取值范围为0—0.5mm；

W为原始辊形凸度值，为已知值，取值范围为-0.5—0.5mm；

形成式（1）、（2）的这两种作用相反，只要满足下列式（3），轧件产生稳定于轧制中心线趋势，使偏移避免扩大并且向着缩小的方向发展，由此得到，当原始辊型一定时，由Δ2=Δ1得到式（4），计算稳定轧制的工作辊最小弯曲挠度值：Δ1≤Δ2 （3）

（4）

第3步骤，计算施加在工作辊两端轴承座上的弯辊力对工作辊挠曲的影响，根据简支梁弯曲模型，弯辊力产生的工作辊变形可由式（5）解出，计算距离为x处的工作辊弯曲挠度值yB： （5）

4

其中，c=4/(3πEBDB)；

2 2

β=3L-B ；

4

α=4(DB/dB) ；

e=(L-B)/2；

EB为工作辊弹性模量，为已知值，取值约为215600MPa；

yB为距离为x处的工作辊挠度，单位为mm；

DB为工作辊直径，单位为mm；

dB为工作辊轴承座直径，单位为mm；

FB为弯辊力，取值范围为1800—2500为kN；

x为工作辊长度方向上任意位置距弯辊力施力点的距离，取值范围为0—2800mm；

L为工作辊长度，单位为mm；

u为弯辊力施力点到工作辊顶端的距离，取值范围为0—2010mm；

B为轧件宽度，单位为mm；

正弯辊力造成的工作辊挠曲与轧制力产生的挠曲方向相反，综合式（4）、式（5），得出了通过增加挠曲使轧件对中的工作辊最佳挠曲约束条件的式（6）：

（6）

其中，y为轧制力、弯辊力共同作用下工作辊最小挠度值，单位为mm；

第4步骤，按满足式（6）要求的工作辊挠曲条件分配压下量，增加轧制力、降低弯辊力，保证各道次的工作辊挠曲度，加大有载辊缝的负凸度，保证轧件的稳定，由该轧程初始厚度减去目标厚度即为轧程总压下量，再除以根据约束条件（式6）得到的道次最大压下量，即可求出轧程的道次数，以及相应的各道次压下量。

2.如权利要求1所述消除钢板热轧过程镰刀弯缺陷的方法，其特征在于：所述S3精轧轧程中消除镰刀弯缺陷的流程：S31，确定轧程限制条件；

S32，确定该轧程目标厚度以及板形控制的临界厚度；

S33，按稳定轧制的工作辊挠曲条件，以所述工作辊最佳挠曲约束条件计算该轧程道次数及各道次压下量；

S34，判断道次厚度是否大于上述临界厚度；

S35，如果道次厚度大于上述临界厚度，道次压下量保持不变；

S36，如果道次厚度小于上述临界厚度，根据板形模型进行道次压下量优化，遵循恒比例凸度的原则，逐渐减小压下量，使轧制力逐渐减小，并增大正弯辊力，控制最终产品的凸度，并防止边浪的产生，流程结束。

3.如权利要求2所述消除钢板热轧过程镰刀弯缺陷的方法，其特征在于：所述临界厚度的确定是根据各道次出口厚度与相应道次的轧机操作侧与轧机传动侧两侧轧制偏差之间关系，采用式（7）进行计算： （7）

其中，h为临界厚度值，单位为mm；

a0为修正系数，取值范围为0—10；

a1、a2、a3为材料回归参数，a1、a2、a3取值范围分别为0—10000，0—1，0—1000。

说明书

一种消除钢板热轧过程镰刀弯缺陷的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及轧件加工的方法，特别是指一种热轧过程中消除镰刀弯缺陷的方法。

背景技术

[0002] 镰刀弯缺陷是热轧生产的常见问题，不仅会因切损增加而降低成材率，还会影响后续剪切工序的效率，严重时甚至会发生因堆钢而造成的侧导板及机架损伤。对于四辊可逆式轧机，形成的原因主要存在于以下几个方面：轧机的原因，如轧机两侧刚度差异；坯料的原因，如原始坯料的楔形、宽度方向温度差；侧导板的原因，如侧导板对中偏差等。究其实质，均为轧件两侧的压下变形存在的初始偏差，会随着轧制的进行相应增大，轧制中心线的偏离程度也急剧增加，最终导致轧件的镰刀弯。

[0003] 目前相关专利可以分为以下几类。

[0004] 一、基于缺陷检测进行镰刀弯控制的相关专利

[0005] 专利CN101182984提出了一种热轧板坯镰刀弯及跑偏在线检测的方法，该方法根据加热炉外围宽度尺寸和生产板坯宽度尺寸，通过对加热炉入口和出口处板坯距离定点的横向距离进行测量和对比，获得板坯镰刀弯曲线图，以达到对板坯镰刀弯及其形状进行直观描述的目的；专利CN101614529发明了一种在线连续监测连铸薄板坯外观形状的方法，在连铸机空冷段辊道的两侧和上面设置高精度测距仪，测量铸坯至测距仪的距离，然后通过专业软件计算铸坯位置和形状，确定其产生的镰刀弯和楔形的量，绘制铸坯形状三维图，可为生产控制提供可靠的指示，以有效地防止生产过程中可能出现的薄板坯厚度方向楔形和长度方向镰刀弯；专利US20090178457A1发明的平辊轧制方法与装置中，在轧机出口侧增加夹送辊，并根据检测到的两侧轧制力偏差调整两侧辊缝来消除镰刀弯；专利US4255954A提出了一种控制轧制过程板带外形的设备，即在轧机出口侧安装数对夹送辊，检测轧件张力及夹送辊的角度位置，工作辊据此数据对板带外形进行控制，以此来消除镰刀弯；专利US7293440B2提出的设置或控制轧制过程中钢板楔形的方法中，通过在初轧机出口安装楔形测量仪表测量板宽方向厚度分布，基于测量值进行计算，利用轧件楔形对辊缝的影响系数确定辊缝倾斜量设置或控制轧制过程中钢板的楔形，从而消除镰刀弯缺陷；专利EP1607149B1发明的轧制金属材料的方法和装置中，根据传动侧和操作侧的轧制力偏差调节辊缝倾斜控制镰刀弯。

[0006] 以上这些专利基于已出现的镰刀弯的方向、程度，人工或自动地调节轧机两侧的辊缝倾斜在后续道次补偿轧件两侧厚度差来达到改善此种缺陷的目的，但都需要在线对镰刀弯进行较准确的测量与判断，这些方法在钢板热轧领域虽适用，但由于轧机倾斜可调范围有限，对于镰刀弯常发的薄规格轧件，前道次镰刀弯严重时，此方法将会无能为力，甚至起到反作用。此种类型的方法，属于对已产生的缺陷进行减弱乃至消除的模式，没有从根源上去控制缺陷的产生。

[0007] 二、基于设备结构设计、工艺优化以消除镰刀弯的相关专利

[0008] 专利CN101224471发明了一种粗轧中间坯镰刀弯的控制方法，采用位置控制和压力控制相结合，控制侧导板开口度，对粗轧机入口和出口的中间坯在水平方向上对弯曲变形进行约束，实现减小中间坯镰刀弯，同时防止侧导板与中间坯长时间接触产生的严重磨损；专利CN101259482提供一种中厚板轧机轧制6mm钢板的轧制工艺，一种中厚板轧机轧制6mm钢板的轧制工艺，其特征在于对坯料的出炉温度、坯料厚度、轧制道次、AGC、轧制力、道次间轧制力自适应系数、相对凸度、输送辊道线速度与轧机工作辊线速度匹配进行了相应设定，解决了现有中厚板轧机在6mm板的试验轧制中板材常出现的波浪、飘曲、镰刀弯、刮框、轧废等诸多问题；专利CN200939463公开了一种磁浮轧机，采用成对的屏蔽的电磁铁所产生的强磁场的排斥力，对上下支撑辊和上下工作辊均匀下压施力，使工作辊的辊身整体受力均衡，从而可有效地解决对辊身采用两端下压方式存在的轧钢过程中辊身受力不均、发生形变，导致轧制过程中出现镰刀弯、边浪、中浪、飘形、偏移和断带等不良现象的问题；专利US2029751A提出了一种轧机结构，通过一种卷筒式张紧装置消除镰刀弯；专利US6318141B1提出了一种用于金属板带矫直的辊矫直机。这些方法需要对热轧轧机及相关设备进行改造或提出新的设计。

发明内容

[0009] 本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种从根源上去控制缺陷的产生并且不需要改造轧机设备的一种消除钢板热轧过程镰刀弯缺陷的方法。

[0010] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

[0011] 一种消除钢板热轧过程镰刀弯缺陷的方法，是针对钢板热轧过程中的成形轧程、展宽轧程、精轧轧程三个轧程分别采用不同的消除钢板热轧过程镰刀弯缺陷的方法：

[0012] S1，成形轧程；

[0013] S2，展宽轧程；

[0014] 在S1、S2两个轧程中消除钢板热轧过程镰刀弯缺陷的方法为：各自均采用基于稳定轧制的工作辊挠曲条件，加大有载辊缝的负凸度，通过增加挠曲使轧件对中，以工作辊最佳挠曲作为约束条件分配负荷、增大轧制力、减少正弯辊力，以最少道次完成轧制；

[0015] S3，精轧轧程，该轧程中消除钢板热轧过程镰刀弯缺陷的方法为：随着轧件延伸增加，厚度减薄，设计临界厚度，轧件在临界厚度以上仍按稳定轧制的工作辊挠曲条件分配负荷，轧件到达临界厚度以下时，以控制板形为主进行道次分配，辅助以工作辊自动倾斜，作为约束手段，减缓镰刀弯扩展的速度。

[0016] 所述S1成形轧程中消除镰刀弯缺陷的流程：

[0017] S11，确定轧程限制条件；

[0018] S12，确定该轧程目标厚度；

[0019] S13，计算工作辊最佳挠曲约束条件；

[0020] S14，按工作辊最佳挠曲约束条件计算该轧程道次数及各道次压下量，成形轧程结束。

[0021] 所述S2展宽轧程中消除镰刀弯缺陷的流程：

[0022] S21，确定轧程限制条件；

[0023] S22，确定该轧程目标厚度；

[0024] S23，计算工作辊最佳挠曲约束条件；

[0025] S24，按工作辊最佳挠曲约束条件计算该轧程道次数及各道次压下量，成形轧程结束。

[0026] 所述计算工作辊最佳挠曲约束条件以及按工作辊挠曲约束条件计算该轧程道次数及各道次压下量的步骤如下：

[0027] 第1步骤，当工作辊辊身为圆柱形，辊型凸度为±0时，轧件由轧制中心线偏移a的距离，引起轧件两侧的厚度差Δ1，计算Δ1：

[0028]

[0029] 其中，P为轧制压力，为已知值，范围为0-75000kN；

[0030] B为轧件宽度，为已知值，范围为600mm-2800mm；

[0031] a为轧件由轧制中心偏移的距离，由测量得到，范围为0-1100mm；

[0032] A为两个压下螺丝轴线间的距离，为已知值，单位为mm；

[0033] K为轧机刚度，为已知值，取值范围为5000-10000kN/mm；

[0034] 第2步骤，工作辊在轧制力作用下挠曲所产生的负凸度辊形时，轧件偏移量为a一侧的压下量增加，产生厚度差Δ2，计算Δ2：

[0035]

[0036] 其中，yP为轧制力产生的工作辊弯曲挠度值，为已知值，取值范围为0-1mm；

[0037] yt为热凸度值，为已知值，取值范围为0-0.5mm；

[0038] W为原始辊形凸度值，为已知值，取值范围为-0.5-0.5mm。

[0039] 形成式(1)、(2)的这两种作用相反，只要满足下列式(3)，轧件产生稳定于轧制中心线趋势，使偏移避免扩大并且向着缩小的方向发展，由此得到，当原始辊型一定时，由Δ2＝Δ1得到式(4)，计算稳定轧制的工作辊最小弯曲挠度值：

[0040] Δ1≤Δ2 (3)

[0041]

[0042] 第3步骤，计算施加在工作辊两端轴承座上的弯辊力对工作辊挠曲的影响，根据简支梁弯曲模型，弯辊力产生的工作辊变形可由式(5)解出，计算距离为x处的工作辊弯曲挠度值yB：

[0043]

[0044] 其中，c＝4/(3πEBDB4)；

[0045] β＝3L2-B2；

[0046] α＝4(DB/dB)4；

[0047] e＝(L-B)/2；

[0048] EB为工作辊弹性模量，为已知值，取值约为215600MPa；

[0049] yB为距离为x处的工作辊挠度，单位为mm；

[0050] DB为工作辊直径，单位为mm；

[0051] dB为工作辊轴承座直径，单位为mm；

[0052] FB为弯辊力，取值范围为1800-2500为kN；

[0053] x为工作辊长度方向上任意位置距弯辊力施力点的距离，取值范围为0-2800mm；

[0054] L为工作辊长度，单位为mm；

[0055] u为弯辊力施力点到工作辊顶端的距离，取值范围为0-2010mm；

[0056] B为轧件宽度，单位为mm；

[0057] 正弯辊力造成的工作辊挠曲与轧制力产生的挠曲方向相反，综合式(4)、式(5)，得出了通过增加挠曲使轧件对中的工作辊最佳挠曲约束条件的式(6)：

[0058]

[0059] 其中，y为轧制力、弯辊力共同作用下工作辊最小挠度值，单位为mm；

[0060] 第4步骤，按满足式(6)要求的工作辊挠曲条件分配压下量，增加轧制力、降低弯辊力，保证各道次的工作辊挠曲度，加大有载辊缝的负凸度，保证轧件的稳定，由该轧程初始厚度减去目标厚度即为轧程总压下量，再除以根据约束条件(式6)得到的道次最大压下量，即可求出轧程的道次数，以及相应的各道次压下量。

[0061] 所述S3精轧轧程中消除镰刀弯缺陷的流程：

[0062] S31，确定轧程限制条件；

[0063] S32，确定该轧程目标厚度以及板形控制的临界厚度；

[0064] S33，按稳定轧制的工作辊挠曲条件，以所述工作辊最佳挠曲约束条件计算该轧程道次数及各道次压下量；

[0065] S34，判断道次厚度是否大于上述临界厚度；

[0066] S35，如果道次厚度大于上述临界厚度，道次压下量保持不变；

[0067] S36，如果道次厚度小于上述临界厚度，根据板形模型进行道次压下量优化，遵循恒比例凸度的原则，逐渐减小压下量，使轧制力逐渐减小，并增大正弯辊力，控制最终产品的凸度，并防止边浪的产生，流程结束。

[0068] 所述临界厚度的确定是根据各道次出口厚度与相应道次的轧机操作侧与轧机传动侧两侧轧制偏差之间关系，采用式(7)进行计算：

[0069]

[0070] 其中，h为临界厚度值，单位为mm；

[0071] a0为修正系数，取值范围为0-10；

[0072] a1、a2、a3为材料回归参数，a1、a2、a3取值范围分别为0-10000，0-1，0-1000。

[0073] 本发明可以达到的以下的有益效果：

[0074] 本发明对轧件坯料为厚度100mm-800mm，宽度600mm-2000mm的连铸坯、锻坯、模铸扁锭或电渣扁锭，成品为目标尺寸为厚度4mm-80mm，宽度600mm-2500mm，长度为2000mm-8000mm的碳钢、不锈钢、特殊钢或特殊合金板材，在轧制过程中由于钢板两侧压下变形存在的偏差会随着轧制的进行相应增大，轧制中心线的偏离程度也急剧增加，最终会导致镰刀弯缺陷这一热轧工艺技术难点，提供一种消除该缺陷的方法。本发明改变了传统的基于缺陷检测调整工作辊倾斜或优化设备结构的模式，能够针对热轧过程钢板镰刀弯缺陷产生及扩展的特点，克服轧制过程中轧件极易发生偏离轧制中心线的工艺控制难点，不仅可以降低乃至消除镰刀弯缺陷，提高生产效率及成材率，同时可兼顾产品板形，符合工业化生产的要求，易于工业应用。此外，在热轧板带生产过程中，轧件两侧的压下变形偏差极易出现，其随着轧制的进行会相应增大，轧制中心线的偏离程度也会急剧增加，最终会导致的镰刀弯缺陷的出现，这一直是热轧板带生产的难点之一，本方法可以推广到各热轧板带产线，尤其是四辊可逆式热轧机以及宽厚板轧机产线，本方法可以很好的解决这一问题。

[0075] 为进一步说明本发明的上述目的、特征和效果，以下将结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

[0076] 图1为本发明的消除镰刀弯缺陷方法流程图；

[0077] 图2为本发明的成形轧程步骤流程图；

[0078] 图3为本发明的展宽轧程步骤流程图；

[0079] 图4为本发明的精轧轧程步骤流程图；

[0080] 图5为成形、展宽轧程对最终镰刀弯影响的示意图；

[0081] 图6为工作辊平直辊缝时轧件发生中心线偏移情况的示意图；

[0082] 图7为工作辊挠曲产生负凸度辊缝时轧件发生中心线偏移情况的示意图；

[0083] 图8为弯辊力造成的挠曲示意图；

[0084] 图9为精轧轧程的厚度临界点示意图。

具体实施方式

[0085] 下面结合实施例的附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

[0086] 本发明提供了一种消除钢板热轧过程镰刀弯缺陷的方法，是基于稳定轧制的工作辊挠曲条件，针对钢板热轧过程的三个阶段的不同特点，即成形轧程、展宽轧程、精轧轧程，分别设计轧制规程，以稳定轧制的工作辊挠曲作为约束条件，增大工作辊挠曲加强轧件对中，减轻甚至消除轧件的轧制中心线偏离问题，从而达到消除镰刀弯缺陷的目的，同时兼顾产品的板形，最终得到尺寸形状均满足实际要求的热轧钢板。参见图1，本发明的消除镰刀弯缺陷方法是在钢板热轧过程的S1成形轧程、S2展宽轧程、S3精轧轧程三个轧程中分别进行的，主要内容以下：

[0087] 在S1、S2步骤中，各自均采用增大工作辊挠曲，加强轧件对中的方法，即各自均采用基于稳定轧制的工作辊挠曲条件，加大有载辊缝的负凸度，通过增加挠曲使轧件对中，以工作辊最佳挠曲作为约束条件分配负荷、增大轧制力、减少正弯辊力，以最少道次完成轧制，通过增大工作辊挠曲加强轧件对中。

[0088] 在S3步骤中，随着轧件延伸增加，厚度减薄，在该步骤中设计临界厚度，轧件在临界厚度以上按稳定轧制的工作辊挠曲条件分配负荷，即仍按工作辊最佳挠曲度分配负荷，轧件到达临界厚度以下时，以控制板形为主进行道次分配，辅助以工作辊自动倾斜，作为约束手段，减缓镰刀弯扩展的速度。

[0089] 下面详细说明在上述三个轧程步骤中消除镰刀弯缺陷的方法：

[0090] S1，成形轧程步骤，参见图2，该步骤中消除镰刀弯缺陷的流程：

[0091] S11，确定轧程限制条件(包括轧制力、轧制力矩、弯辊力、压下量、轧制速度等参数的可用范围)；

[0092] S12，确定该轧程目标厚度；

[0093] S13，计算工作辊最佳挠曲约束条件；

[0094] S14，按工作辊最佳挠曲约束条件计算该轧程道次数及各道次压下量，成形轧程结束。

[0095] S2，展宽轧程步骤，参见图3，该步骤中消除镰刀弯缺陷的流程：

[0096] S21，确定轧程限制条件(包括轧制力、轧制力矩、弯辊力、压下量、轧制速度等参数的可用范围)；

[0097] S22，确定该轧程目标厚度；

[0098] S23，计算工作辊最佳挠曲约束条件；

[0099] S24，按工作辊最佳挠曲约束条件计算该轧程道次数及各道次压下量，成形轧程结束。

[0100] 在成形轧程、展宽轧程中各自均采用增加工作辊挠曲，加强钢板对中的方法。成形轧程、展宽轧程两个阶段，如图2、3所示，首先根据轧机的设备能力，确定轧制的限制条件，包括轧制力、轧制力矩、弯辊力、压下量、轧制速度等参数的范围；之后，确定相应轧程的目标厚度，并计算可避免镰刀弯缺陷的工作辊挠曲的约束条件；并以此为基础计算各道次压下量并计算道次数。

[0101] 成形、展宽这两个轧程，虽然分别处于轧制过程的前、中期，但此时出现的镰刀弯对最终产品产生重大影响。如图5所示，图中，箭头R方向为轧制方向，虚线S为轧制中心线，如图所示，如果成形轧程中1发生镰刀弯，则转钢后，侧导板无法准确对中，轧制中心线会发生偏移，导致轧件(热轧钢板)1处于不稳定状态，使轧件1的镰刀弯缺陷放大，之后的展宽轧程与之同理，最终轧制进行到最后轧程时，轧件1的镰刀弯已很难控制。从另一方面来说，在这两个轧程中，轧件1相对较短、较窄，也更有利于轧制线偏移后的纠正。

[0102] 在成形、展宽这两个轧程中所述计算工作辊挠曲约束条件的计算步骤如下：

[0103] 由轧制原理可知，当工作辊辊身为圆柱形，即其辊型凸度为±0时，若轧件1由轧制中心线偏移a的距离，如图6所示，会引起轧件1两侧的厚度差Δ1，即

[0104]

[0105] 其中，P为轧制压力，为已知值，范围为0-75000kN；

[0106] B为轧件宽度，为已知值，范围为600mm-2800mm；

[0107] a为轧件由轧制中心偏移的距离，可通过测量得到，范围为0-1100mm；

[0108] A为两个压下螺丝轴线间的距离，为已知值，单位为mm；

[0109] K为轧机刚度(不包括工作辊刚度)，为已知值，取值范围为5000-10000kN/mm。

[0110] 上述各符号在下面公式中表示的含义与采用的单位相同，不赘述。

[0111] 但是在实际轧制过程中，工作辊在轧制力作用下挠曲所产生的负凸度辊形，如图7所示(为方便计算此处将两个工作辊的凸度合并到下辊，而使上辊呈圆柱形)，使轧件偏移量为a一侧的压下量增加，会产生厚度差Δ2，即

[0112]

[0113] 其中，yP为轧制力产生的工作辊弯曲挠度值，为已知值，取值范围为0-1mm；

[0114] yt为热凸度值，为已知值，取值范围为0-0.5mm；

[0115] W为原始辊形凸度值，为已知值，取值范围为-0.5-0.5mm。

[0116] 由于形成式(1)、(2)的这两种作用相反，因此只要满足下列式(3)，使其相互抵消或者使后者大于前者(即Δ2＞Δ1)，就可以使轧件1产生稳定于轧制中心线S趋势，使小的偶然偏移避免扩大并且向着缩小的方向发展，由此也可以得到，当原始辊型一定时，稳定轧制的工作辊最小弯曲挠度值yPmin(由Δ2＝Δ1时得到)，即为式(4)所示。

[0117] Δ1≤Δ2 (3)

[0118]

[0119] 此外，还要考虑施加在工作辊两端轴承座上的弯辊力对工作辊挠曲度的影响，如图8所示，根据简支梁弯曲模型(简支梁弯曲模型是业内公知技术)，弯辊力产生的工作辊变形可由式(5)解出，由于正弯辊力产生工作辊挠曲与轧制力产生的挠曲方向相反，此处用负值表示，即，距离为x处的工作辊弯曲挠度值yB。

[0120]

[0121] 其中，c＝4/(3πEBDB4)；

[0122] β＝3L2-B2；

[0123] α＝4(DB/dB)4；

[0124] e＝(L-B)/2；

[0125] EB为工作辊弹性模量，为已知值，取值约为215600MPa；

[0126] yB为距离为x处的工作辊挠度，单位为mm；

[0127] DB为工作辊直径，单位为mm；

[0128] dB为工作辊轴承座直径，单位为mm；

[0129] FB为弯辊力，取值范围为1800-2500为kN；

[0130] x为工作辊长度方向上任意位置距施力点(即弯辊力的施力点)的距离，取值范围为0-2800mm)；

[0131] L为工作辊长度，单位为mm；

[0132] u为施力点(弯辊力施力点)到工作辊顶端的距离，u为辊径上任意点，取值范围为0-2010mm；

[0133] B为轧件宽度，单位为mm。

[0134] 正弯辊力造成的工作辊挠曲与轧制力产生的挠曲方向相反，综合轧制力、弯辊力造成的工作辊挠曲，即式(4)、式(5)，就得出了通过增加挠曲使轧件对中的工作辊最佳挠曲约束条件，如式(6)所示。

[0135]

[0136] 其中，y为轧制力、弯辊力共同作用下工作辊最小挠度值，单位为mm。

[0137] 因此，在成形轧程、展宽轧程两个阶段，均按满足式(6)要求的工作辊挠曲条件分配压下量，增加轧制力、降低弯辊力，来保证各道次的工作辊挠曲度，加大有载辊缝的负凸度，保证轧件的稳定，使其不发生偏离轧制中心线的问题，然后，由该轧程初始厚度减去目标厚度即为轧程总压下量，再除以根据约束条件(式6)得到的道次最大压下量，即可求出轧程的道次数，以及相应的各道次压下量。

[0138] S3，精轧轧程步骤，参见图4，该步骤中消除镰刀弯缺陷采用控制镰刀弯扩展兼顾成品板形，其流程：

[0139] S31，确定轧程限制条件(包括轧制力、轧制力矩、弯辊力、轧制速度等参数的可用范围)；

[0140] S32，确定该轧程目标厚度以及板形控制的临界厚度(该临界厚度的确定方法将在下面说明)；

[0141] S33，按工作辊最佳挠曲约束条件(即公式6)计算该轧程道次数及各道次压下量；

[0142] S34，判断道次厚度是否大于上述临界厚度；

[0143] S35，如果道次厚度大于上述临界厚度，道次压下量保持不变；

[0144] S36，如果道次厚度小于上述临界厚度，根据板形模型进行道次压下量优化，即遵循恒比例凸度的原则(恒比例凸度的原则是业内公知技术)，逐渐减小压下量，使轧制力逐渐减小，并增大正弯辊力，控制最终产品的凸度，并防止边浪的产生，流程结束。

[0145] 精轧轧程中，轧件镰刀弯扩展速度会随着出口厚度的减小明显加快，到轧制结束前的最后几个道次时，已经很难通过工作辊的挠曲去补偿纠偏，此外，更重要的是最终成品的板形也是生产过程重要的控制目标之一。如图4所示，首先与S1、S2步骤一样，先根据轧制的限制条件以及目标厚度，基于可避免镰刀弯缺陷的工作辊挠曲的约束条件计算各道次压下量、道次数，之后根据板形控制的临界厚度进行压下量优化，当道次目标厚度大于临界厚度时，压下量分配保持不变，当道次目标厚度小于临界厚度时，对压下量进行优化，具体如下说明。

[0146] 在厚度临界点选用不同道次分配：

[0147] 各道次出口厚度与相应道次OS、DS(OS为轧机操作侧，DS为轧机传动侧)两侧轧制偏差之间的关系，如图9所示，两侧轧制力偏差越大，说明镰刀弯越严重，图中虚线表示两侧轧制力偏差随厚度变化的趋势线，点子表示OS与DS两侧的轧制力偏差，该图是要说明临界厚度是如何得到的，纵坐标的单位为kN，横坐标是轧件厚度，越往右越厚，从图中可以明显看出随着厚度的减小(接近坐标轴的位置)，两侧轧制力偏差越来越大(图中点子的位置上升很快)，说明镰刀弯的扩展速度越快)，轧件镰刀弯扩展速度随着出口厚度到达某一范围后明显加快，因此为了兼顾镰刀弯扩展速度及板形控制的需要，选择这其中的一个厚度作为平衡点，出口厚度在临界值以上时，以控制镰刀弯为主，按工作辊挠曲的约束条件分配压下量，从而增加轧件在轧制过程的稳定性。出口厚度在临界值以下后，以控制板形为主进行道次分配。此时通过工作辊自动倾斜作为约束手段，减缓镰刀弯扩展的速度。

[0148] 精轧轧程厚度临界点(临界厚度)的选择：

[0149] 厚度临界值的选择根据各道次出口厚度与相应道次OS、DS两侧轧制偏差之间关系，采用公式(7)进行计算。

[0150]

[0151] 其中，h为临界厚度值，单位为mm；

[0152] a0为修正系数，取值范围为0-10；

[0153] a1、a2、a3为材料回归参数，a1、a2、a3取值范围分别为0-10000，0-1，0-1000。

[0154] 下面以生产奥氏体不锈钢304钢板为实施例，对本发明的实施作补充说明。

[0155] 所用轧件为连铸板坯，材料成分如表1所示。

[0156] (单位：wt％)

[0157]C Si Mn P S Cu Cr Ni Mo Ti
0.022 0.45 1.37 0.027 0.001 0.2 16.26 10.17 2.08 0.01[0158] 所用轧件板坯尺寸为：厚度148mm，宽度1301mm，长度1138mm，重量1768kg；

[0159] 目标尺寸为：厚度6.5mm，宽度2100mm。

[0160] 开轧温度：1150℃。

[0161] 成形轧程、展宽轧程：

[0162] 通过采用大压下量，不使用正弯辊力，弯辊只投用平衡力1800kN，来增大各道次的工作辊挠曲度，加大有载辊缝的负凸度，满足了轧件对中的轧制力、弯辊力约束条件(公式6)，从而避免轧件偏离轧制中心线问题的发生。

[0163] 具体轧制规程如下表2所示。

[0164] 表2成形轧程、展宽轧程的实际轧制规程表

[0165]

[0166] 表中各尺寸均为考虑热膨胀后的热态值

[0167] 精轧轧程：

[0168] 精轧轧程的厚度临界值，根据公式7进行计算，修正系数a0取值为1，材料回归参数a1、a2、a3分别为5591.2、0.72、646.79。

[0169]

[0170] 因此厚度临界值为20mm，当出口厚度小于20mm后，以控制板型为目标来进行道次分配，增大弯辊力来控制板凸度、并消除边浪。出口厚度在20mm以上时，按工作辊挠曲约束条件分配压下量，满足公式6。具体轧制规程如下表3所示。

[0171] 表3精轧轧程的实际轧制规程表

[0172]

[0173] 表中各尺寸均为考虑热膨胀后的热态值

[0174] 按照本发明提出的消除钢板热轧过程镰刀弯缺陷方法轧出的6.29mm厚奥氏体不锈钢304热轧钢板，无镰刀弯缺陷，板形良好，证明了本发明提出的消除热轧镰刀弯方法的有效性。

[0175] 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的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，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的范围内。