二 钢板
1 连续轧制和直接连接轧制
日本自1968年开发了森吉米尔式多辊轧机的全连续式串列式冷轧机(TCM)和1970年开发了四辊轧机的全连续式TCM以来,轧机的连续化已取得很大的进展。目前日本国内的主要轧机都实现了完全连续化。由于完全连续轧机的技术可以和轧机的上下工序连接,因此1986年其开发出了酸洗-TCM-连续退火成套设备。完全连续化的开发包括了轧制生产计划可以随意变化、稳定焊接技术、带材稳定移动技术、前进方向可变装置等。在冷轧的连续化之后,1996年首次在世界上开发出了热轧的连续化技术。它是在粗轧结束后将前后轧材在进入精轧机前进行焊接,使精轧机在无切头切尾的状态下进行无头轧制的技术,解决了产品前后端部的质量问题,同时使极薄钢板和新材质钢板的生产技术变得有可能。
自1989年将50~100mm厚的薄板坯连铸机和轧机直接连接的紧凑式轧机诞生以来,其建设数量逐年增加,目前在日本以外的国家中至少已建设了50套。紧凑式轧机的特征是设备投资少、交货期短,可进行没有水冷滑轨造成黑印的等温轧制,如果采用长的板坯,还能进行半无头轧制,可以预计今后其应用将越来越广,同时能进一步提高产品质量。另外,将来带钢连铸机应用的趋势引人关注。
2 新型轧机
关于轧机辊距的控制,轧辊项弯装置是关键。众所周知,日本以20世纪70年代后期出现的六辊变速轧机(HC轧机、UC轧机)为契机,开发了交叉辊薄板轧机(PC轧机)、双轴承座顶弯装置(DC-WRB)、在小直径工作辊上装有侧支撑辊的六辊FFC轧机、Z-Hi轧机、多辊型CR轧机、KT轧机、轧辊本身具有可变凸度型的VC轧辊、TP轧辊、NIPCO轧辊,还有采用在线磨削的轧辊磨床(ORC)等,这些新型装备为世界轧制设备的发展做出了很大的贡献。另外,还研究开发了采用1机架多道次轧制技术的各种轧机,但其应用仅限于特殊材的轧制。
3 板材中心凸度部分和板材形状的控制
板材轧制时的中心凸度部分和板材形状的控制是对同一现象进行控制的技术。由于前者的控制精度在数微米至数十微米就可以了,而后者的控制精度应在0.1μm或小于0.1μm,因此被视为不同的技术。在对比较厚的钢板进行热轧时要控制板材的中心凸度部分,冷轧时要将中心凸度部分比率保持一定,在考虑形状后进行薄壁化轧制。虽然这是常规操作法,但由于板材端部容易产生三维变形,因此开发了控制边缘凸度的技术。例如,有采用立辊轧机减少边缘损失的方法;在轧机上下辊之间使圆盘状水平辊向板的两边挤压,一面约束宽度一面进行轧制的方法;还有采用带有锥度工作辊的轧机和交叉辊轧机进行轧制的方法。因此,可以预计今后仍将积极利用三维变形的技术来控制板材中心凸度部分。
在形状控制方面对板厚(轧辊间隙形状)控制的精度要求非常严,这是因为只要控制精度有一点点的偏差,板材就会出现板厚偏差很大的形状缺陷。陡度在0.5%以下,就可以视为形状良好,延伸率偏差为6.2×10-5(6.2Iunit),1mm板厚的压下量偏差为0.06μm。因此,实现高精度轧制当然离不开轧辊的局部矫直和材料的横向移动所产生张力的缓和稳定作用,但在轧制过程中使轧辊间隙形状和板材的中心凸度部分一致是控制形状的基础。轧辊挠曲、热凸度、母材形状、机械试验值的偏差和轧辊磨耗等会对轧辊间隙形状和板材中心凸度部分产生影响。为精确控制形状,必须对从低次函数到高次函数这一大范围内的形状偏差进行修正,因此将新型轧机的形状控制传动装置进行组合,采用多变量控制理论等复杂而又精密的控制方法进行形状控制的趋势将进一步增大。
4 板厚控制
随着钢板加工自动化程度的提高,为排除加工过程中的故障,用户对钢板制品的板厚精度要求越来越高。将支撑辊的油膜轴承替换为滚柱轴承,采用高性能油压压下装置消除和控制轧辊偏心已取得很大的发展。作为轧机用传动装置,所有AC传动装置都形成了标准数字化控制。AC传动装置的优点是,在结构上已完全采用电刷、单机容量增大,在性能方面已达到高精度、高应答化、可变速度范围扩大。
在以往的板厚控制装置中有自动测量调整装置(AGC)、监视AGC、FFAGC和游标尺AGC。在最新的串列式轧机中,在此基础上还开发了轧机速度数字化控制、轧辊偏心控制、机架间的无干扰控制和在线板厚变化控制等技术。尤其是为使连续式轧机能在不停机的情况下对轧机入口侧依次焊接的钢种、板厚、板宽不同的材料进行连续轧制,因此通过抑制张力过度变化,协调地改变各机架的轧辊位置、轧制速度等在线板厚变化控制技术是很重要的。由此可大幅度减少板材穿过轧机和切头切尾落料造成的轧辊损伤和板材等外品,同时提高对小批量订货的适应能力。另外,它也是紧凑式轧机实施无头轧制所不可缺少的技术。
5 平面形状和板宽控制
在厚板和热轧钢板生产工艺中,板宽浇注技术在20世纪80年代就已确立其基本技术。在厚板生产方面有大幅度提高合格率的平面形状控制新技术MAS(MizushimaAutomaticPlanViewPatternControlSystem)轧制法和附设的接近水平轧机的立辊轧机设备。MAS轧制就是对各种钢板在轧制终了后的平面形状控制变化量进行预测,根据预测的变化量,给出轧制过程中板坯厚度形状,最终将平面形状变成矩形的方法。热轧时实现将连铸机和轧机有效直接连接的板坯宽度定径技术、大幅度提高热轧钢板宽度精度的热轧板宽度控制技术、精轧时利用机架间的立轧机和张力控制来提高尺寸精度的技术、尤其是采用冷轧TCM和冷轧工艺线的板宽控制技术等都是日本开发的领先于世界水平的独有技术。(未完待续)