CN111922083A - 一种钛板的板形控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钛板的板形控制方法，包括：加热板坯、高压水除磷、粗轧和精轧，其中所述粗轧确定粗轧出口厚度和按照预设的各道次初始压下量分配并采用增加奇道次各道次最大侧压量限制的方式对板坯进行七道次轧制。本发明的方法能够解决钛板及钛合金在轧制过程中存在的扣翘头问题及轧制完成后存在的下扣现象。

Description

一种钛板的板形控制方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种钛板的板形控制方法。

背景技术

热连轧工艺是一种生产钢材的方式，通常为用连铸板坯或初轧板坯作原料。板坯首先在加热炉按照工艺规定的温度进行加热，加热至目标温度。然后板坯经过高压水除鳞，接着进入粗轧机，通常粗轧立辊控制宽度，平辊控制厚度。经过粗轧机组的轧制，使带钢达到预先设定的目标厚度、宽度及温度，然后带钢再进入精轧机组进行连轧轧制，使带钢达到预先设定的目标厚度、温度。最后通过卷取机将带钢成形为钢卷。

由于市场需求及钛板质量提升的加工需求，要求将钛板板坯轧制成所要求的最终厚度、宽度要求，但目前还没有针对钛板的专门设备及控制***。在完成钛及钛合金顺利试轧及模型改进后，钛板在热连轧线存在的主要问题是板形问题，主要存在以下问题：

1.粗轧轧制过程中存在较严重的扣翘头现象，频繁引起废品。

2.钛板轧制完成后存在很明显的下扣现象，严重时下扣拱高达到80mm左右，对下游企业的进一步加工造成很大影响，产生废品较多。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种钛板的板形控制方法。

本发明通过以下技术方案实现以上目的：

一种钛板的板形控制方法，包括：加热板坯、高压水除磷、粗轧和精轧，其中，所述粗轧包括：

确定粗轧出口厚度为35mm；

按照预设的各道次初始压下量分配并采用增加奇道次各道次最大侧压量限制的方式对板坯进行七道次轧制。

可选地，当170mm≤板坯厚度＜180mm时，各道次初始压下量分配是：第一道次46mm，第二道次58mm，第三道次50mm，第四道次53mm，第五道次42mm，第六道次37mm，第七道次25mm；当180mm≤板坯厚度＜205mm时，各道次初始压下量分配是：第一道次45mm，第二道次58mm，第三道次49mm，第四道次53mm，第五道次42mm，第六道次37mm，第七道次25mm；当205mm≤板坯厚度≤220mm时，各道次初始压下量分配是：第一道次44mm，第二道次58mm，第三道次47mm，第四道次53mm，第五道次42mm，第六道次37mm，第七道次25mm。

可选地，当总侧压量＜-5mm时，各道次最大侧压量是：第一道次5mm，第三道次10mm，第五道次10mm，第七道次10mm；当5mm≤总侧压量＜10mm时，各道次最大侧压量是：第一道次20mm，第三道次20mm，第五道次20mm，第七道次15mm；当总侧压量≥10mm时，各道次最大侧压量是：第一道次25mm，第三道次30mm，第五道次20mm，第七道次20mm；其中，总侧压量＝坯料宽度-成品宽度。

可选地，所述精轧根据目标厚度采用各机架平衡的小压下率控制方法进行。

可选地，当目标厚度＜6.0mm时，精轧机各机架压下率分配初始值是：第1机架F066％，第2机架F1 64％，第3机架F2 60％，第4机架F3 45％，第5机架F4 35％，第6机架F523％，第7机架F6 19％；当6.0mm≤目标厚度＜8.0mm时，精轧机各机架压下率分配初始值是：第1机架F0 66％，第2机架F1 64％，第3机架F2 60％，第4机架F3 50％，第5机架F436％，第6机架F5 23％，第7机架F6 20％；当目标厚度≥8.0mm时，精轧机各机架压下率分配初始值是：第1机架F0 66％，第2机架F1 64％，第3机架F2 60％，第4机架F3 50％，第5机架F4 37％，第6机架F5 24％，第7机架F6 21％。

可选地，所述精轧之后还包括层流冷却，所述层流冷却采用位于下游的上喷阀喷水，下喷阀不喷水并且所有开阀的前后侧吹阀均打开的方式进行。

可选地，当目标厚度＜6.0mm时，位于下游的2个上喷阀喷水；当6.0mm≤目标厚度＜8.0mm时，位于下游的3个上喷阀喷水；当目标厚度≥8.0mm时，位于下游的4个上喷阀喷水。

相比于现有技术，本发明的钛板的板形控制方法至少具有如下有益效果：

本发明的钛板的板形控制方法能够有效解决钛板及钛合金在轧制过程中存在的扣翘头问题及轧制完成后存在的下扣现象。在钛板轧制过程中，无扣翘头现象，成品无下扣现象，板形质量能够满足下游用户的要求，未发生钛板板形原因造成的轧线废品现象。

钛板每吨效益1000元，每年生产5000吨左右，可产生年效益：1000元/吨*5000吨＝500万元。

附图说明

图1是热连轧工艺涉及的设备的示意图，其中：1.加热炉，包括4座加热炉、1座台车炉；2.高压水除鳞箱；3.粗轧立辊轧机(VE0)；4.粗轧平辊轧机(R0)；5.保温罩；6.转鼓式切头飞剪；7.精轧机架(7个机架)；8.凸度仪；9.测宽仪；10.测厚仪；11.平直度仪；12.层流冷却；13.卷取机。

图2是层流冷却工序涉及的喷阀的示意图，其中

表示上阀，

上方数字表示上阀编号，如10表示10#上阀；

表示下喷，

下方数字表示下阀编号，如11表示11#下阀；

表示侧吹阀，

上方数字表示侧吹阀编号，如12表示12#侧吹阀。

具体实施方式

为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。

目前，热连轧生产线的轧制方法如下：

1.粗轧采用五道次轧制方法，粗轧五道次平辊压下量、立辊侧压量控制方法具体如下：

平辊压下量控制方法：板坯厚度170～220mm，粗轧出口厚度38～42mm，粗轧五道次轧制，各道次平辊初始给定压下量为：56mm、53mm、48mm、41mm、26mm，根据板坯厚度及粗轧出口厚度，以各道次给定压下量为初始条件，计算各道次最终压下量。

立辊侧压量控制方法：立辊侧压控制中，奇道次(第一、三、五道次)控制侧压，偶道次不控制侧压，以板坯宽度、成品目标宽度为基础，每一奇道次均以目标宽度为计算目标，计算达到目标宽度所需侧压量。

2.精轧七机架压下率控制方法：

粗轧出口厚度38～42mm、精轧目标厚度根据用户要求，范围为4.0～10.0mm，F0～F6七机架初始压下率(％)如下：76、58、49、42、37、30、27，根据初始压下率计算各机架每块钛板最终压下率，得到目标厚度。

3.层流冷却控制方法：不投入层流冷却。

但是，采用上述轧制方法时，容易出现轧制过程中存在的扣翘头问题及轧制完成后存在的下扣现象，严重时会达到80mm左右。

发明人针对上述问题，通过研究对粗轧和精轧步骤进行优化与改进。具体地，针对粗轧扣翘头现象，提出多道次小压下量、小侧压轧制的策略；针对轧制完成后存在的下扣现象，提出在精轧采用小压下率、在层流冷却区域采用特殊上喷方式的控制方法。

首先，粗轧机架采用小压下量、小侧压量控制方法，主要包括以下步骤：

第一步：确定粗轧出口厚度为一确定值：35mm。

第二步：粗轧采用七道次轧制。在七道次轧制基础上，平辊轧制在“小压下量”基础上，根据实际扣翘头情况调整各道次平辊分配，并根据不同的板坯厚度采用不同的初始压下量分配；立辊轧制采用“增加各道次最大侧压量限制”的方法，根据总侧压量不同采用不同的最大侧压量限制。

根据机架间扣翘头实际情况，采用“各道次压下量基本均衡；适当降低第一道压下量；增加第二、四道次压下量；降低第七道次压下量”的策略。具体初始压下量的分配根据板坯厚度区分，具体如表1所示:

表1粗轧各道次初始压下量分配

根据以上平辊初始压下量，计算最终各道次压下量。

公知的，钛板各品种原料厚度基本稳定，例如，TA1、TA2原料厚度通常在200～210mm之间，TA3原料厚度通常在195～205mm之间，Ti3111原料厚度通常在170～180mm之间。当然，应当理解是，前述的钛板编号、厚度范围只是示例性的，并非旨在限制本发明的范围。

根据总侧压量(总侧压量＝坯料宽度-成品宽度)大小增加奇道次各道次最大侧压量限制的控制方法，当超过最大侧压量时，按最大侧压量控制。按该方法控制，成品宽度偏宽，但以不超出用户公差为目标(钛板宽度公差：宽度偏差范围0～50mm)。具体如表2所示:

表2粗轧各道次最大侧压量

采用粗轧多道次小压下量、小侧压轧制的策略，主要解决粗轧扣翘头现象。其解决机理如下：

1)粗轧扣翘头主要是由于钛板轧制时上表面与下表面延伸率大不一致所造成，如果上表面较下表面延伸率大，在该道次出口就会发生扣头现象，如果上表面较下表面延伸率小，在该道次出口就会发生翘头现象，造成上下表面延伸率不同的原因有以下几个方面：上下表面温度不同、上下轧辊直径不同、上下表面摩擦力不同(润滑条件不同)等，但这些因素在实际生产过程中并不能完全消除。

2)在实际生产中，如果某一道次压下量过大，则上下表面延伸率的差异会显著增加，扣翘头现象会非常显著，反之，如果降低压下量，则上下表面延伸率的差异会显著减小，扣翘头现象也会逐渐不显著。这一轧制规律在钛板轧制过程中非常明显。

3)当侧压力较大时，在该道次立辊出口钛板的边部会形成“狗骨”，从而增加边部厚度，在之后的平辊轧制过程中会造成实际压下量增加。

基于上述三方面的分析，提出多道次小压下量、小侧压轧制的策略，以解决粗轧扣翘头问题。

其次，精轧采用尽可能各机架平衡的小压下率控制方法，根据目标厚度采用初始压下率分配，具体如表3所示:

表3精轧各机架压下率分配初始值

在以上初始压下率的基础上，计算最终各机架的压下率。

再次，层流冷却采用位于下游的上喷阀喷水、下喷阀不喷水的方式。其中，前述的下游是指层流冷却区域靠近下游工段的位置，例如在图1中，是指靠近卷取区的位置。根据成品钛板的目标厚度确定开启的上喷阀的数目。当目标厚度＜6.0mm时，开启2个上喷阀喷水；当6.0mm≤目标厚度＜8.0mm时，开启3个上喷阀喷水；当目标厚度≥8.0mm时，开启4个上喷阀喷水。开启的上喷阀应当间隔设置，即相邻两个开启的上喷阀之间应当存在至少一个未开启的上喷阀。上喷阀喷水的同时，为使钛板表面水清理干净，打开开启的喷阀的前后侧吹阀，打开的侧吹阀的数目以能够使钛板表面水清理干净为准，例如，所有开启的喷阀的前后侧吹阀均打开。

精轧采用小压下率再结合层流冷却区域采用特殊上喷方式，能够解决下扣现象。钛板成品后存在下扣现象，主要是由于在冷却过程中冷却收缩量不同所造成，在钛板轧制完成冷却至室温的过程中，下表面收缩量大而上表面收缩量小，从而造成冷却后的下扣现象。解决方法如下：

1)精轧采用小压下率的轧制方法，主要目的是最大程度减小轧制过程中形成的内应力不均匀问题，如果在轧制过程中形成内应力不均匀，则在冷却至室温的过程中会造成波浪或下扣现象。

2)采用上喷阀喷水、下喷阀不喷水的方式，主要目的是在层冷区域首先冷却钛板上表面，从而造成上表面收缩，这样在冷却过程中可抵消因下表面收缩量大而形成的下扣现象。侧喷的目的主要是吹掉钛板表面存在的水，防止不均匀冷却。

如图2，示例性地示出了层流冷却工序的喷阀的设置情况。其中，数字越小，表示越靠近上游，数字越大，表示越靠近下游。作为示例，层流冷却工序的开阀数分配如表4所示：

表4层流冷却开阀数分配

实施例

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

实施例1

该实施例轧制钛板Ti3111，卷号为99A109001。

坯料规格为：厚度172mm，宽度1078mm，长度8040mm；粗轧出口厚度35mm，精轧成品规格为：厚度5.2mm，宽度1084mm，目标温度690℃。

钛板坯料入台车炉加热，目标出炉温度为880℃，出炉后粗轧采用七道次轧制，出口厚度35mm。

1)粗轧轧制参数计算：

坯料厚度172mm，根据表1，确定七道次初始压下量(mm)分别为46、58、50、53、42、37、25。总侧压量为-6mm，根据表2，确定第1、3、5、7道次最大侧压量(mm)分别为：5、10、10、10。粗轧各轧制参数如下:

注：设定压力即指计算压力，设定辊缝即指计算辊缝。

2)精轧轧制参数计算：

精轧成品规格为：厚度5.2mm，宽度1080mm。根据表3，初始压下率(％)为66、64、60、45、35、23、19，精轧轧制数据如下：

3)层冷冷却参数计算：

根据表4，层冷冷却参数为：

本块钛板轧制过程中，现场观察无明显扣翘头现象，成品测量下扣最大10.03mm，板形质量满足用户要求；成品实际厚度5.27mm，实际宽度1095mm，尺寸满足用户要求。

实施例2

该实施例轧制钛板TA3，卷号为99A139502。

坯料规格为：厚度201mm，宽度1138mm，长度7110mm；粗轧出口厚度35mm，精轧成品规格为：厚度7.0mm，宽度1132mm，目标温度690℃。

钛板坯料入台车炉加热，目标出炉温度为880℃，出炉后粗轧采用七道次轧制，出口厚度35mm。

1)粗轧轧制参数计算：

坯料厚度201mm，根据表1，确定七道次初始压下量(mm)分别为45、58、49、53、42、37、25。总侧压量为6mm，根据表2，确定第1、3、5、7道次最大侧压量(mm)分别为：20、20、20、15。粗轧各轧制参数如下:

注：设定压力即指计算压力，设定辊缝即指计算辊缝。

2)精轧轧制参数计算：

精轧成品规格为：厚度7.0mm，宽度1132mm。根据表3，初始压下率(％)为66、64、60、50、36、23、20，精轧轧制数据如下：

3)层冷冷却参数计算：

根据表4，层冷冷却参数为：

本块钛板轧制过程中，现场观察无明显扣翘头现象，成品测量下扣最大11.70mm，板形质量满足用户要求；成品实际厚度7.11mm，实际宽度1150mm，尺寸满足用户要求。

实施例3

该实施例轧制钛板TA1，卷号为99B100101。

坯料规格为：厚度209mm，宽度1235mm，长度8001mm；粗轧出口厚度35mm，精轧成品规格为：厚度8.1mm，宽度1220mm，目标温度690℃。

钛板坯料入台车炉加热，目标出炉温度为880℃，出炉后粗轧采用七道次轧制，出口厚度35mm。

1)粗轧轧制参数计算：

坯料厚度209mm，根据表1，确定七道次初始压下量(mm)分别为44、58、47、53、42、37、25。总侧压量为15mm，根据表2，确定第1、3、5、7道次最大侧压量(mm)分别为：25、30、20、20。粗轧各轧制参数如下:

注：设定压力即指计算压力，设定辊缝即指计算辊缝。

2)精轧轧制参数计算：

精轧成品规格为：厚度8.1mm，宽度1220mm。根据表3，初始压下率(％)为66、64、60、52、37、24、21，精轧轧制数据如下：

3)层冷冷却参数计算：

根据表4，层冷冷却参数为：

本块钛板轧制过程中，现场观察无明显扣翘头现象，成品测量下扣最大8.21mm，板形质量满足用户要求；成品实际厚度8.17mm，实际宽度1243mm，尺寸满足用户要求。

实施例4

该实施例轧制钛板TA2，卷号为99B100501。

坯料规格为：厚度209mm，宽度1131mm，长度7953mm；粗轧出口厚度35mm，精轧成品规格为：厚度4.5mm，宽度1130mm，目标温度690℃。

钛板坯料入台车炉加热，目标出炉温度为880℃，出炉后粗轧采用七道次轧制，出口厚度35mm。

1)粗轧轧制参数计算：

坯料厚度209mm，根据表1，确定七道次初始压下量(mm)分别为44、58、47、53、42、37、25。总侧压量为1mm，根据表2，确定第1、3、5、7道次最大侧压量(mm)分别为：20、20、20、15。粗轧各轧制参数如下:

注：设定压力即指计算压力，设定辊缝即指计算辊缝。

2)精轧轧制参数计算：

精轧成品规格为：厚度4.5mm，宽度1130mm。根据表3，初始压下率(％)为66、64、60、45、35、23、19，精轧轧制数据如下：

3)层冷冷却参数计算：

根据表4，层冷冷却参数为：

本块钛板轧制过程中，现场观察无明显扣翘头现象，成品测量下扣最大9.37mm，板形质量满足用户要求；成品实际厚度4.47mm，实际宽度1155mm，尺寸满足用户要求。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的替代、修饰、组合、改变、简化等，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种钛板的板形控制方法，包括：加热板坯、高压水除磷、粗轧和精轧，其特征在于，所述粗轧包括：

确定粗轧出口厚度为35mm；

按照预设的各道次初始压下量分配并采用增加奇道次各道次最大侧压量限制的方式对板坯进行七道次轧制。

2.根据权利要求1所述的钛板的板形控制方法，其特征在于，当170≤板坯厚度＜180mm时，各道次初始压下量分配是：第一道次46mm，第二道次58mm，第三道次50mm，第四道次53mm，第五道次42mm，第六道次37mm，第七道次25mm；

当180mm≤板坯厚度＜205mm时，各道次初始压下量分配是：第一道次45mm，第二道次58mm，第三道次49mm，第四道次53mm，第五道次42mm，第六道次37mm，第七道次25mm；

当205mm≤板坯厚度≤220mm时，各道次初始压下量分配是：第一道次44mm，第二道次58mm，第三道次47mm，第四道次53mm，第五道次42mm，第六道次37mm，第七道次25mm。

3.根据权利要求1所述的钛板的板形控制方法，其特征在于，当总侧压量＜-5mm时，各道次最大侧压量是：第一道次5mm，第三道次10mm，第五道次10mm，第七道次10mm；

当5mm≤总侧压量＜10mm时，各道次最大侧压量是：第一道次20mm，第三道次20mm，第五道次20mm，第七道次15mm；

当总侧压量≥10mm时，各道次最大侧压量是：第一道次25mm，第三道次30mm，第五道次20mm，第七道次20mm；

其中，总侧压量＝坯料宽度-成品宽度。

4.根据权利要求1所述的钛板的板形控制方法，其特征在于，所述精轧根据目标厚度采用各机架平衡的小压下率控制方法进行。

5.根据权利要求4所述的钛板的板形控制方法，其特征在于，当目标厚度＜6.0mm时，精轧机各机架压下率分配初始值是：第1机架F0 66％，第2机架F1 64％，第3机架F2 60％，第4机架F3 45％，第5机架F4 35％，第6机架F5 23％，第7机架F6 19％；

当6.0≤目标厚度＜8.0mm时，精轧机各机架压下率分配初始值是：第1机架F0 66％，第2机架F1 64％，第3机架F2 60％，第4机架F3 50％，第5机架F4 36％，第6机架F5 23％，第7机架F6 20％；

当目标厚度≥8.0mm时，精轧机各机架压下率分配初始值是：第1机架F0 66％，第2机架F1 64％，第3机架F2 60％，第4机架F3 50％，第5机架F4 37％，第6机架F5 24％，第7机架F621％。

6.根据权利要求1所述的钛板的板形控制方法，其特征在于，所述精轧之后还包括层流冷却，所述层流冷却采用位于下游的上喷阀喷水，下喷阀不喷水并且所有开阀的前后侧吹阀均打开的方式进行。

7.根据权利要求6所述的钛板的板形控制方法，其特征在于，当目标厚度＜6.0mm时，位于下游的2个上喷阀喷水；

当6.0mm≤目标厚度＜8.0mm时，位于下游的3个上喷阀喷水；

当目标厚度≥8.0mm时，位于下游的4个上喷阀喷水。

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