冷轧变厚度板轧制方法与流程

本发明涉及一种生产冷轧变厚度板材的方法，尤其涉及一种冷轧变厚度板轧制方法。

背景技术：
为了实现汽车轻量化的目标，目前汽车行业正在推广使用一种通过轧制得到的厚度连续变化的带材——变厚板。可以通过单张或是成卷的方式来轧制这种变厚板，成卷轧制的方式效率较高，但对后续剪切有定位要求。如图1所示为变厚轧制示意图。为了便于轧制控制，设定的出口厚度轮廓是周期性的。在变厚轧制时，会出现一个道次的压下率无法满足产品需求，或是一个道次压下率过大导致板形不良的情况，因而需要进行两道次轧制。DE102005031461A1介绍了一种制备方法：先将热轧原料进行等厚的第一次轧制，之后，进行第一次热处理；再将退完火后的钢卷进行变厚度的第二次轧制，之后，进行第二次热处理。CN101602065B介绍了另一种制备方法：在轧制之前，判断来料是等厚或是周期变厚，可见，前道次除了等厚轧制还可以是周期变厚轧制。EP0937521A2公开了连续变厚板矫直的专利，控制系统根据来料上带有的用于标识每个周期轮廓首尾的标记孔来触发矫直辊动作，可见，在变厚轧制后，带材将在每个轮廓周期的首尾相接处被做上标识。在DE102005031461A1中，第二道次轧制的压下率是10～80％，薄区的一次压下率仍然较大。在CN101602065B中，来料是等厚的情况与DE102005031461A1也类似，会有薄区的一次压下率较大的问题；来料是周期变厚的情况，第二次轧制时，通过入口测得的带材厚度进行判断，确定轧制的起始位置，如果第一道次轧后带钢厚度有个别扰动，则可能发生判断失误。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种冷轧变厚度板轧制方法，该方法通过第一道次采用变厚轧制方式在出口带材每个轮廓周期的首尾相接处都打上了标记，以便于后续剪切时定位，或在第二道次轧制进辊缝前对标记进行识别，从而确定带材位置进行精确轧制。为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：一种冷轧变厚度板轧制方法，第一道次采用变厚度轧制方式，出口带材每个轮廓周期的首尾相接处都打上标记；在第二道次轧制进轧机辊缝前对标记进行识别，根据识别仪与轧机辊缝之间的距离、轧制速度，确定轧机辊缝处的带材位置；具体为：在轧机入口侧安装有识别仪、测长辊，在出口侧安装有打标器、测长辊；所述轧制方法具体步骤为：第一，对所要轧制带材的出口厚度轮廓进行设定，连续变厚板每个轮廓周期至少包含一个较厚部分和一个较薄部分；第二，在第一道次采用不等厚轧制过程中，出口侧测长辊开始累计出口带材长度，当长度累计值达到轧制前设定的出口带材轮廓周期长度时，出口侧打标器在出口带材上作出标记，同时，长度累计值清零并重新开始累计；出口带材每个轮廓周期的首尾相接处都有标记；第三，在进行第二道次轧制时，布置在入口侧识别仪对带材上的标记进行识别，当识别到一个新标志时，表明一个新轮廓周期即将进入轧机辊缝，轧机控制系统将开始累积入口侧测长辊的测量值，并和识别仪与辊缝之间的距离进行比较，确定标记何时进入辊缝，进而对轧辊的位置进行控制。一种冷轧变厚度板轧制方法，具体步骤为：第一，在轧制之前，确定出口带材轮廓设定值，来料为H的等厚板，一个样件包含h1、h2、h1三个等厚段，对应长度为Len1、Len2、Len3，有两个长度分别为T1、T2的过渡段；第二，确定道次压下的负荷分配，从H压下至h1、h2，总压下率为道次压下分配：第一道次压下至h1′、h2′，对应压下率为第二道次再压下至h1、h2，对应压下率为第三，选择第一道次的压下率为10～45％，第二道次的压下率为5～40％；第四，按照体积不变原则，计算出第一道次的出口各段长度：1)对应h1厚度的等厚段，长度为Len1、Len3，在第一道次轧制时，厚度为h1′，对应长度是：2)对应h2厚度的等厚段，长度为Len2，在第一道次轧制时，厚度为h2′，对应长度是：3)对应h1→h2、h2→h1的过渡段，长度分别为T1、T2，在第一道次轧制时，h1′→h2′，h2′→h1′的过渡段，对应长度是：第五，第一道次轧制：在轧制之前，先将轮廓设定值输入轧机控制系统，一个样件包含h1′、h2′、h1′三个等厚段，对应长度为Len1′、Len2′、Len3′，有两个长度分别为T1′、T2′的过渡段，因此，一个样件周期长度为L′＝Len1′+T1′+Len2′+T2′+Len3′；轧机控制系统将设定轧制速度、前后张力，并计算由H直接轧制到h1′、h2′所对应的轧制力和辊缝设定值；在轧制时，出口侧打标器根据出口侧测长辊的实测值，每隔长度L′给带材打上一个标记；第六，第二道次轧制：轧机入口的来料是带有标记的厚度呈周期变化的带材，在轧制之前，先将入口、出口轮廓数值输入轧机控制系统，入口轮廓：等厚段厚度h1′、h2′、h1′，等厚段长度Len1′、Len2′、Len3′，过渡段长度分别为T1′、T2′，周期长度L′＝Len1′+T1′+Len2′+T2′+Len3′；出口轮廓：等厚段厚度h1、h2、h1，等厚段长度Len1、Len2、Len3，过渡段长度分别为T1、T2，周期长度L＝Len1+T1+Len2+T2+Len3；轧机控制系统将设定轧制速度、前后张力，并计算由h1′轧制到h1、h2′轧制到h2所对应的轧制力和辊缝等设定值；轧机入口侧识别仪对带材上的标记进行识别，轧机控制系统根据识别仪与轧机辊缝的距离、轧制速度、以及入口侧测长辊的实测值，计算轧机辊缝处的带材位置，并确定轧制参数，轧机进行轧制。在剪切线的剪刀之前安装识别装置，识别装置对变厚轧制出口带材所做的标记进行识别，根据识别的信号控制剪刀的动作，实现自动剪切。所述出口侧打标器采取机械、激光或是喷色的方式进行标记。本发明冷轧变厚板的轧制方法的第一道次采用变厚轧制方式，出口带材每个轮廓周期的首尾相接处都打上了标记，以便于后续剪切时定位，或在第二道次轧制进辊缝前对标记进行识别，根据识别仪与辊缝之间的距离、轧制速度，确定辊缝处的带材位置，进行精确轧制。本发明冷轧变厚板的轧制方法是对来自热轧或是冷轧的原料进行成卷变厚度轧制。附图说明图1为变厚轧制示意图；图2为变厚轧制目标轮廓设定示意图；图3为变厚轧制轧机布置示意图(弹跳辊置于带材上方)；图4为变厚轧制轧机布置示意图(弹跳辊置于带材下方)；图5为变厚轧制剪切剪刀布置示意图；图6样件尺寸示意图；图7为第一道次出口带材尺寸示意图；图8为第二道次轧机入口带材示意图。图中：1压下缸，2轧机机架，3挤干辊，4测厚辊，5识别仪，6测长辊，7张力辊，8导向辊，9弹跳辊，10卷取机，11挤干辊，12测厚辊，13打标器，14测长辊，15张力辊，16导向辊，17弹跳辊，18卷取机，19带材，20辊缝；其中：标号3至10为入口侧的部件，标号11至18为出口侧部件；21剪刀，22识别装置。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。一种冷轧变厚度板轧制方法，第一道次采用变厚度轧制方式，出口带材每个轮廓周期的首尾相接处都打上标记；在第二道次轧制进轧机辊缝前对标记进行识别，根据识别仪与轧机辊缝之间的距离、轧制速度，确定轧机辊缝处的带材位置，进行精确轧制。本发明的轧机布置是现有轧机基础上在轧机入口侧安装有识别仪5和测长辊6，在出口侧安装有打标器13、测长辊14，参见图3和图4。轧机控制系统控制该打标机13每隔一个轧制周期对带钢进行一次标记，打标器13可以采取机械、激光或是喷色的方式进行标记。该标记的用途有二：一是送至后续剪切机组时，供识别装置22识别，并控制剪刀21的动作，参见图5；二是若需要轧制第二道次或多道次，供轧机入口侧识别器5识别，进而控制轧辊的位置。根据打标器13的标记方式选择相应的识别器5。在轧机机架2入口安装识别器5可以对经过第一道次轧制后带有标记的带钢进行识别，从而进行定位和轧制。轧机的布置：轧机为左右对称布置，即入口侧和出口侧对称布置，轧机包括：压下缸1、轧机机架2、入口侧部件和出口侧部件，压下缸1带动轧机机架2轧制带材处为轧机辊缝20，入口侧部件包括：挤干辊3、测厚辊4、识别仪5、测长辊6、张力辊7、导向辊8、弹跳辊9、卷取机10，各入口侧部件以轧机辊缝20为中心由内向外依次排列，出口侧部件为：挤干辊11、测厚辊12、打标器13、测长辊14、张力辊15、导向辊16、弹跳辊17、卷取机18，各出口侧部件以轧机辊缝20为中心由内向外依次排列，参见图3和图4，图3所示为弹跳辊9、17置于带材上方、导向辊8、16置于带材下方的轧机布置示意图，图4所示为弹跳辊9、17置于带材下方、导向辊8、16置于带材上方的轧机布置示意图，二种结构均可。轧机布置为左右对称，即入口侧和出口侧对称布置(设置)，各部件一一对应设置，既能实现一个方向的一次轧制，或一个方向的多道次轧制，也便于轧机进行“来回”多道次扎制。一种冷轧变厚度板轧制方法具体步骤为：第一，对所要轧制带材19的出口厚度轮廓进行设定，连续变厚板每个轮廓周期至少包含一个较厚部分和一个较薄部分；最简单的情况是只有一个厚段和一个薄段，其设定轮廓参见图2，图2显示了两个完整的轮廓周期。采用周期轮廓设定的方式，不仅可以周期性调节辊缝、便于控制实现，还可以使后续的矫直、剪切有规律可循。第二，在第一道次采用不等厚轧制过程中，出口侧测长辊14开始累计出口带材19长度，当长度累计值达到轧制前设定的出口带材轮廓周期长度时，出口侧打标器13在出口带材19上作出标记，同时，长度累计值清零并重新开始累计；出口带材每个轮廓周期的首尾相接处都有标记；轧机控制系统以这种方式在出口带材上为每个样件做好标记，方便了后续的矫直、剪切工艺。若进行第二道次轧制，则便于定位。如果一个道次的压下率无法满足产品需求，或是一个道次压下率过大导致板形不良的情况，则需要进行两道次轧制，第二道次轧制时的来料不是同厚度来料，而是不等厚来料。第三，在进行第二道次轧制时，布置在入口侧识别仪5对带材19上的标记进行识别，当识别到一个新标志时，表明一个新轮廓周期即将进入轧机辊缝20，轧机控制系统将开始累积入口侧测长辊6的测量值，并和识别仪5与辊缝20之间的距离进行比较，确定标记何时进入辊缝20，进而对轧辊的位置进行控制。变厚轧制后的带材剪切。在剪切线的剪刀21之前安装识别装置22，识别装置22对变厚轧制出口带材所做的标记进行识别，根据识别的信号控制剪刀21的动作，实现自动剪切，参见图5。实施例：参阅图2为需要轧制的带材设定轧后轮廓，图2为变厚轧制目标轮廓设定示意图，在图3和图4的轧机中进行变厚度轧制。轧制第一个道次时，轧机出口侧打标器13在出口带材19上每隔一个设定周期打上一个标记，打标器13可以采取机械、激光或是喷色的方式进行标记。该标记的用途有二：一是送至后续剪切机组时，供识别装置22识别，并控制剪刀21的动作，参见图5；二是若需要轧制第二道次，供轧机入口侧识别器5识别，进而控制轧辊的位置。根据打标器13的标记方式选择相应的识别器5。轧制过程中，图3和图4所示的导向辊8、16保证了带钢与测张仪之间的包角恒定，无需另外考虑卷径对张力的影响。图3和图4所示的弹跳辊9、17位置，保证了轧制过程的稳定。例如有一个样件，要求尺寸如图6所示。来料为H的等厚板。轧制有两种策略：一是用一个道次直接将H的来料轧制成目标形状；二是分两个道次将来料轧制成目标形状。以下将结合图3和图4分别介绍：一、一个道次轧制在轧制之前，先将出口带材厚度轮廓设定值输入轧机控制系统，一个样件包含h1、h2、h1三个等厚段，对应长度为Len1、Len2、Len3，有两个长度分别为T1、T2的过渡段。因此，一个样件周期长度为L＝Len1+T1+Len2+T2+Len3，参见图6。轧机控制系统将设定轧制速度、前后张力，并计算由H直接轧制到h1、h2所对应的轧制力和辊缝等设定值。在轧制时，轧机控制系统将根据设定值、实际值进行控制，弹跳辊9、17保证了轧制的稳定性，避免厚度变化导致速度、张力波动过大；出口侧打标器13将每隔长度L给带材打上一个标记。二、分两个道次轧制第一，在轧制之前，确定出口带材厚度轮廓设定值，来料为H的等厚板，一个样件包含h1、h2、h1三个等厚段，对应长度为Len1、Len2、Len3，有两个长度分别为T1、T2的过渡段；如图6所示；第二，确定道次压下的负荷分配，从H压下至h1、h2，总压下率为道次压下分配：第一道次压下至h1′、h2′，对应压下率为第二道次再压下至h1、h2，对应压下率为第三，选择第一道次的压下率为10～45％，第二道次的压下率为5～40％；第四，按照体积不变原则，计算出第一道次的出口各段长度：1)对应h1厚度的等厚段，长度为Len1、Len3，在第一道次轧制时，厚度为h1′，对应长度是：2)对应h2厚度的等厚段，长度为Len2，在第一道次轧制时，厚度为h2′，对应长度是：3)对应h1→h2、h2→h1的过渡段，长度分别为T1、T2，在第一道次轧制时，h1′→h2′，h2′→h1′的过渡段，对应长度是：第五，第一道次轧制：在轧制之前，先将轮廓设定值输入轧机控制系统，一个样件包含h1′、h2′、h1′三个等厚段，对应长度为Len1′、Len2′、Len3′，有两个长度分别为T1′、T2′的过渡段，因此，一个样件周期长度为L′＝Len1′+T1′+Len2′+T2′+Len3′，参见图7；轧机控制系统将设定轧制速度、前后张力，并计算由H直接轧制到h1′、h2′所对应的轧制力和辊缝等设定值；在轧制时，出口侧打标器13根据出口侧测长辊14的实测值，每隔长度L′给带材19打上一个标记；第六，第二道次轧制：轧机入口的来料是带有标记的厚度呈周期变化的带材，参见图8；在轧制之前，先将入口、出口轮廓数值输入轧机控制系统，入口轮廓：等厚段厚度h1′、h2′、h1′，等厚段长度Len1′、Len2′、Len3′，过渡段长度分别为T1′、T2′，周期长度L′＝Len1′+T1′+Len2′+T2′+Len3′；出口轮廓：等厚段厚度h1、h2、h1，等厚段长度Len1、Len2、Len3，过渡段长度分别为T1、T2，周期长度L＝Len1+T1+Len2+T2+Len3；轧机控制系统将设定轧制速度、前后张力，并计算由h1′轧制到h1、h2′轧制到h2所对应的轧制力和辊缝等设定值；轧机入口侧识别仪5对带材19上的标记进行识别，轧机控制系统根据识别仪5与轧机辊缝20的距离、轧制速度、以及入口侧测长辊6的实测值，计算轧机辊缝20处的带材位置，并确定轧制参数，轧机进行轧制。具体数值举例：来料为H＝2.5mm的等厚板。要求轧制出的成品尺寸为：厚度：h1＝2.0mm，h2＝1.0mm长度：Len1＝250mm，T1＝100mm，Len2＝500mm，T2＝100mm，Len3＝250mm以下介绍两种轧制策略：一、只用一个道次轧制在轧制之前，先将上述轮廓设定值输入控制系统，一个样件周期长度为L＝Len1+T1+Len2+T2+Len3＝1200mm。轧机控制系统将设定轧制速度、前后张力，并计算由2.5mm直接轧制到2.0、1.0mm所对应的轧制力和辊缝等设定值。在轧制时，控制系统将根据设定值、实际值进行控制，弹跳辊9、17保证了轧制的稳定性，避免厚度变化导致速度、张力波动过大。出口侧打标器13将每隔1200mm给带材打上一个标记。二、分两个道次轧制首先，确定道次压下的负荷分配，总压下率为道次压下分配：第一道次压下至2.2、1.5mm(对应压下率为12％、40％)，第二道次再压下至2.0、1.0mm(对应压下率为9.1％、33.3％)。按照体积不变原则，计算出第一道次的出口各段长度：1)对应成品厚度为2.0mm的等厚段，长度为250mm，在第一道次轧制时，出口厚度为2.2mm，则对应长度是：2)对应成品厚度为1.0mm的等厚段，长度为500mm，在第一道次轧制时，出口厚度为1.5mm，则对应长度是：3)对应1.0→2.0mm或者2.0→1.0mm的过渡段，长度均为100mm，在第一道次轧制时，是1.5→2.2mm、2.2→1.5mm的过渡段，则对应长度是：第一道次轧制：在轧制之前，先将轮廓设定值输入控制系统，一个样件包含2.2/1.5/2.2mm三个等厚段，对应长度为227.27/333.33/227.27mm，有两个长度为81.08mm的过渡段。因此，一个样件周期长度为227.27+81.08+333.33+81.08+227.27＝950.03mm。轧机控制系统将设定轧制速度、前后张力，并计算由2.5mm直接轧制到2.2mm、1.5mm所对应的轧制力和辊缝等设定值。在轧制时，出口侧打标器13将根据出口侧测长辊14的实测值，每隔950.03mm给带材19打上标记。第二道次轧制：在轧制之前，先将入口、出口轮廓输入轧机控制系统，入口轮廓：等厚段厚度2.2/1.5/2.2mm，等厚段长度227.27/333.33/227.27mm，过渡段长度81.08/81.08mm，周期长度227.27+81.08+333.33+81.08+227.27＝950.03mm；出口轮廓：等厚段厚度2.0/1.0/2.0mm，等厚段长度250/500/250mm，过渡段长度100/100mm，周期长度250+100+500+100+250＝1200mm；轧机控制系统将设定轧制速度、前后张力，并计算由2.2mm轧制到2.0mm、1.5mm轧制到1.0mm所对应的轧制力和辊缝等设定值。轧机入口侧识别仪5将对带材19上的标记进行识别，轧机控制系统根据识别仪5与轧机辊缝20的距离、轧制速度、以及入口测长辊6的实测值，计算辊缝20处的带材位置，并确定轧制参数。按照上述方式，可以轧制得到目标样件。以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。