专利名称：免卷取微应力热连轧中厚板的生产方法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用热轧带钢作业线生产中厚板的技术，具体地 指一种免巻取微应力热连轧中厚板的生产方法及其设备。
背景技术：
热轧带钢的巻取过程是一个相当复杂的热、力耦合变形过程， 不仅带钢巻取过程中钢巻内部应力场不断变化，而且钢巻在开巻过 程中其内部应力将再一次重新分布，其间某种板形缺陷问题就可能 由此生成。
巻取应力状态特点可用径向分量和切向分量来说明，如图l所
示，图1中N为径向压力、F为张力。轴向应力以及各圈之间的剪 切应力忽略不计。传送巻取扭矩的剪切应力事实上是可以忽略不计 的，因为它没有改变应力状态，而且不会引起各圈之间的滑移。人 们重视的是应力在带巻内宽度方向和沿带巻半径方向的分布状况。
带巻内的应力状态特点是，沿半径及宽度方向上的分布不均匀， 这是由于凸度不同使张力F分布不均所致。之所以考虑带钢厚度断 面形状，是基于各圈带钢之间并非在整个宽度上都相接触这一事实， 因为带钢在巻取过程中呈酒桶状，可以认为张力只分布在相接触的 带钢宽度上，这意味着接触处有一个比较大的张力，可代替总张力， 如图2所示，图2中M1表示第一圈钢，Mn表示最后一圈钢，X轴 为宽度，Y轴为钢的巻取张力，i表示标准值线，k表示接触区，L 表示巻筒轴线，16为巻筒。在巻取过程中，各圈带钢之间的接触宽 度将减小，而张力集中在带钢宽度中心部位(凸形厚度形状)；第一圈 完全接触巻筒，因此张力均匀地分布在宽度上(标准值)；在最后几圈 时，接触宽度大大减少，随着凸度值不同，超张力值可达到标准值 的4 5倍。
附图3说明了巻筒退出之前宽度方向上的径向应力图，图3中X 轴表示宽度，Y轴表示应力大小，单位为KG/mm2,Ml表示第一圈钢， Mn表示最后一圈钢。接触宽度部分对应着压应力，与此相反，非接 触部分的应力为零。由于张力分布不均，在各圈带钢中央处的应力最大。最后一圈带钢的径向应力为零，因为它是自由表面。
从钢巻内部应力分布的情况可知，带钢在巻取过程中，随着巻 径的增大，对于某一层带钢来说，其径向压力随之增大，对于钢巻 内层带钢即带头处增加尤其比较大，由此造成层间发生粘结的概率 将明显增加；但对于卸巻钢巻，其径向压力由里到外逐层减小。但 对于环向应力规律又不一样，其最小值往往发生在钢巻内部某层， 带钢头部的环向应力则随着其压力增大而有所减小，钢巻中间的某 些层减小得最大，若初始巻取张力较大，还可能出现负值。
对于较软的和较薄的带钢，当带钢张力小于初始给定值而没有 箍紧时，致使钢巻内部的径向应力过小，从而容易导致各层之间产 生滑移而造成塌巻；大张力尽管可以用来避免塌巻缺陷，但对于带 钢头部来说，巻取张力过大，致使头几圈受到的切向压应力过大， 当钢巻在起吊或放置期间受到撞击等干扰时，往往会产生心形缺陷; 针对目前采用锥形控制的硬芯巻取技术，当卸巻退出巻筒后，因钢 巻内层向里收縮，当张力锥度曲线下降斜率过大时，巻芯处因张应 力太大往往极有可能造成抽芯。
钢巻在开平时，受到开巻外力作用而出现塑性变形，在垂直于 轧制方向的钢巻横向上，可折出一条条类似排骨的塑性变形痕迹， 也就是横折缺陷。横折缺陷有明显的条状折痕，说明该处存在局部 变形过大。板面的变形是由残余应力造成的，但在热轧巻取时尚未 发现横折缺陷，说明热轧巻取时的残余应力分布并不是产生横折缺 陷原因，而是在钢巻幵平过程中的某些工序使钢板内的应力发生了 变化，形成了产生横折缺陷的那一种应力分布，导致了横折缺陷。 这种应力分布在钢板的弯曲过程中可以产生，而且是一面受压一面 受拉，钢巻的开巻正好是这种变形。因此可以认为横折缺陷不是钢 巻内固有的，而是由开巻和矫直过程中的外部弯曲力矩加上去的。
钢板的塑性弯曲不仅与厚度有关，而且与钢板的屈服强度有关。 对于巻径较小、强度较低的钢巻开平过程中会发生弹塑性弯曲变形， 容易产生横折；而对于巻径较大、强度较高的钢巻在开平时以弹性 变形为主.不易产生横折。但随着巻径的减小，尤其在开平的末期， 横折缺陷可能会出现或加重。在实际开平过程中发现横折时现象证 实了这一点。
钢巻中最严重的波浪是钢巻自身的圆弧，而且开平时它属于正弯型的，轧机控制不良所产生的波浪、瓢曲，其曲率半径要比钢巻 自身圆弧半径大得多，因此开巻机区域是横折缺陷的易发处。据调
査，横折缺陷80%以上发生在该处。
热轧带钢成巻后将形成各种不均匀的残余应力。已经知道变形 的原因是由于加工应力、冷却时的热应力、相变应力和相变膨胀应 力，以及巻取以及后续开平过程所产生的应力。其中巻取和开平所 产生的应力影响程度最大，其中的原因已在以上内容中阐述。板厚 度越大，巻取和开平过程对成品板的影响越大，将带钢巻横切成板 时，会出现不同形式与程度的浪形、翘曲。
巻取和开平使得钢巻板形恶化，同时由于巻取机的能力一定程 度限制了热连轧产品的规格(特别是厚度)以及成品的强度级别。现有 巻取机，允许巻取的带钢最大厚度没有超过25mm，而且带钢强度级 别限制在800MPa以下。
在本发明提出之前，常规作业线布置由加热炉至巻取机为止， 生产的钢巻必须经过巻取机巻取，才能下线。由于没有实现一线多 能，所以生产效率不高。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种免巻取微应力热连轧中厚板的 生产方法及其设备。采用该方法和设备既可生产常规的薄带钢巻， 又可生产中厚板，且可使中厚板的最大厚度达到60mm，强度级别提 高至U lOOOMPa以上。
为实现上述目的，本发明所设计的免巻取微应力热连轧中厚板
生产的方法，包括如下步骤
在热轧带钢作业线上依次包括对板坯进行加热、粗轧、精轧、 冷却的步骤，其特殊之处在于将经过轧后冷却的钢板直接穿过巻 取机后进行切分，然后将钢板移运至冷床降温，再对钢板进行强力 矫直处理，最后对钢板进行横切切分，即可获得所需的中厚板。
进一步地，当横切切分后的钢板具有肉眼可观测到的浪形缺陷 时，在强力矫直处理步骤中降低温矫速度或者调整温矫工艺，直到 可观测到的浪形缺陷消除为止。
为实现上述方法而专门设计的免巻取微应力热连轧中厚板生产 设备，它包括由加热炉、二辊粗轧机组、四辊粗轧机组、精轧机组、 冷却段、巻取机通过辊道依次相连组成的热连轧机组，其特别之处
5在于所述巻取机后面设置有延伸辊道，所述延伸辊道的起始区域 装配有切分机构，所述延伸辊道的一侧设置有冷床，所述延伸辊道 和冷床之间设置有移出装置，所述冷床的尾部区域设置有矫直机， 所述矫直机的后面设置有定尺横剪机构。
本发明的优点在于本发明通过常规热轧作业线、延伸辊道、 冷床、温式矫直机、切分等设备的有机组合，消除了巻取机的限制， 使所生产的钢板厚度以及强度都会增加，能够在热连轧线上实现最
大厚度为60mm的中厚板的生产，钢板的强度级别会提高到lOOOMPa 以上，在释放专业中厚板轧机生产薄板、窄板产能的同时提高热连 轧生产线生产中厚板的产能。
本发明既能实现常规热连轧生产钢带巻生产，又能直接生产免 于巻取和开平的中厚板，从而降低中厚板残余应力和板形缺陷，这 样的作业线真正体现出一线多能的技术特点，虽然增装了一些设备， 但可以省去建设专门的开平作业线，同时生产线的效率会明显提高， 具有重要的实际应用价值。
图1为带钢在巻取时的张力与压力分布示意图； 图2为带钢在巻取时的张力分布示意图； 图3为带钢在宽度方向的径向应力分布示意图； 图4为本发明的免巻取微应力热连轧中厚板生产设备的结构示 意图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述 图1~3中带钢的张力、压力和应力分布关系在背景技术中已作 详细分析，于此不再赘述。
图4所示的免巻取微应力热连轧中厚板生产设备，由加热炉1、
二辊粗轧机组3、四辊粗轧机组4、精轧机组5、冷却段6、巻取机7 通过辊道依次相连组成常规的热连轧机组，在巻取机7之后装配一 段长度为90 150米的延伸辊道11，以满足中厚板生产的需要。在延 伸辊道11的起始区域装配切分机构8，所述切分机构8为切分飞剪 或切分盘剪，可对钢板的头部、尾部的异形部分进行切除，或者对 钢板进行切分。在延伸辊道11旁装配上冷床12，冷床12长度和宽
6度可视现场区域面积以及钢板的处理量合理配置。在延伸辊道11和
冷床12之间装配有移出装置9，该移出装置9可选用移出步进梁或 磁力吊，通过移出装置9可将钢板由延伸辊道11移至冷床12，钢板 移到冷床12后，延伸辊道11可以接纳后续的钢板，采用移出步进 梁形式的移出装置可避免在移出过程中产生划伤或擦伤。
在冷床12的尾部区域装配矫直机13，矫直机13采用温式矫直 机(5 17辊四重式矫直)，对钢板进行强力矫直，进一步消除加工过 程中形成的各种不均匀残余应力，显著提高钢板板形，由于这时钢 板本体温度会在250°C以上，温矫的效果会优于常规开平作业线上冷 矫的效果，所以新型作业线的矫直效果非常显著。
在矫直机后装配定尺横剪机构14，对温矫之后的钢板进行横切 切分。在定尺横剪机构14后设置跺板台15。
上述设备的工作过程是这样的
板坯2通过辊道依次进入二辊粗轧机组3、四辊粗轧机组4，精 轧机组5进行轧制，轧后的板坯2进入冷却段6降温，板坯2降温 后直接穿过巻取机7，进入切分机构进行切分，形成成品钢板10， 成品钢板10进入延伸辊道11后通过移出装置9移至冷床冷却，冷 却后的成品钢板IO进入矫直机13进行强力矫直，强力矫直后的成 品钢板进入定尺横剪机构14，进行横切切分，最后成品钢板进入跺 板台15堆跺。
当钢板运行到延伸辊道11进行后续处理时，作业线可生产钢巻， 当延伸辊道ll空出时，继续钢板的生产，这样的交叉生产可最大程 度提高作业线的生产效率。实现了作业线钢巻与钢板的交叉生产。
本发明对厚度在2(K60mm的钢板进行热连轧生产、延伸辊道运 输、切头尾或分切、冷床降温、温矫直、定尺横剪、堆垛等工序加 工，是一条组合功能的热轧钢巻、钢板生产作业机组，最大程度保 证钢板平直的同时，消除或减小钢板内部的残余应力。
权利要求
1.一种免卷取微应力热连轧中厚板的生产方法，在热轧带钢作业线上依次包括对板坯进行加热、粗轧、精轧、冷却的步骤，其特征在于将经过轧后冷却的钢板直接穿过卷取机后进行切分，然后将钢板移运至冷床降温，再对钢板进行强力矫直处理，最后对钢板进行横切切分，即可获得所需的中厚板。
2. 根据权利要求1所述的免巻取微应力热连轧中厚板的生产方 法，其特征在于当横切切分后的钢板具有肉眼可观测到的浪形缺 陷时，在强力矫直处理步骤中降低温矫速度或者调整温矫工艺，直 到可观测到的浪形缺陷消除为止。
3. —种用于实现权利要求1所述方法的免巻取微应力热连轧中 厚板生产设备，包括由加热炉(1)、 二辊粗轧机组(3)、四辊粗轧机组(4)、精轧机组(5)、冷却段(6)、巻取机(7)通过辊道依次相连组成的热连轧机组，其特征在于所述巻取机(7)后面设置有延伸辊道(11 ),所述延伸辊道(11 )的起始区域装配有切分机构(8)， 所述延伸辊道(11)的一侧设置有冷床(12)，所述延伸辊道(11) 和冷床(12)之间设置有移出装置(9)，所述冷床(12)的尾部区 域设置有矫直机(13)，所述矫直机(13)的后面设置有定尺横剪机 构(14)。
4. 根据权利要求3所述的免巻取微应力热连轧中厚板生产设备， 其特征在于所述延伸辊道(11)的长度为90 150米。
5. 根据权利要求3或4所述的免巻取微应力热连轧中厚板生产 设备，其特征在于所述切分机构(8)为切分飞剪或切分圆盘剪。
6. 根据权利要求3或4所述的免巻取微应力热连轧中厚板生产 设备，其特征在于所述移出装置(9)为移出步进梁或磁力吊。
7. 根据权利要求3或4所述的免巻取微应力热连轧中厚板生产 设备，其特征在于所述矫直机(13)为温式矫直机。
全文摘要
本发明公开了一种免卷取微应力热连轧中厚板的生产方法及其设备。该方法是在热轧带钢作业线上依次对板坯进行加热、粗轧、精轧、冷却后，将经过轧后冷却的钢板直接穿过卷取机后进行切分，然后将钢板移运至冷床降温，再对钢板进行强力矫直，最后对钢板进行横切切分，从而获得所需的中厚板。该设备在常规热连轧机组的卷取机后面设置有延伸辊道，延伸辊道的起始区域装配有切分机构，延伸辊道的一侧设置有冷床，延伸辊道和冷床之间设置有移出装置，冷床的尾部区域设置有矫直机，矫直机的后面设置有定尺横剪机构。本发明可在热连轧线上实现最大厚度为60mm的中厚板生产，也可同时实现钢卷与钢板的交叉生产，有效提高了设备的利用效率，增加了产能。
文档编号B21B1/26GK101491812SQ200910061029
公开日2009年7月29日 申请日期2009年3月6日 优先权日2009年3月6日
发明者杰 吴, 周桂峰, 平 宋, 蒋扬虎, 文 谭, 郭爱民, 斌 韩 申请人:武汉钢铁(集团)公司