【热轧板带钢边部减薄控制技术】
随着科学技术的不断进步，板带轧制技术也正在向高速度、高精度、连续化、自动化等方向发展。用户对钢材产品的要求也更加严格，除要求严格控制钢的化学成分、钢材性能均匀、表面光洁外，还要求其外形精度高、尺寸偏差小。尤其是对板带钢的横向厚度精度的要求更严，板凸度值(简称凸度，用Ci表示)已由C50、C25改为更接近边部的C10、C5。这样才能充分发挥自动化生产线稳产、低耗、质高、量大的优越性。世界工业发达国家在努力开发新的厚度、宽度、检测和控制技术的同时，也在不断地研究开发新设备、新工艺，以提高板带材的板形，即平直度(波浪度)和横断面(凸度、边部减薄和高点)的精度。进入20世纪80年代以来，板形控制技术在不断地发展，开发了各种新型轧机和新的控制技术。如何更有效地控制板带钢的边部减薄，仍然是板形控制中应继续尽快解决的问题之一。
板形控制技术按其结构原理大致可分为4类：(1)变化轧辊凸度或挠度(用油压扩张辊径的VC轧辊、液压弯辊等)；(2)变化轧辊原始形状(花瓶形CVC、雪茄形UPC、锥形辊等)；(3)变化辊缝形状(PC、CVC、UPC等)；(4)轧辊轴向移动(中间辊或工作辊轴向移动，HC、WSM、CVC、UPC等)。上述4种类型的控制方法常是2～3种组合在一个轧机上应用。实践证明，各种方法的适当组合是最有效的板形控制方法，其中尤以弯辊及轧辊轴向移动技术应用最广。就轧机的结构形式和应用结果来看，HC、CVC、PC和UPC被认为是当代控制板形效果最好的机型。HC轧机控制板形的能力为普通四辊轧机的3～4倍，可控制带材的波浪度＜1%。CVC轧机当轧辊移动±100～150mm时，辊缝调整量可达400～500μm。这两种轧机已广泛用于日本、德国、美国、瑞典和中国等钢铁企业。UPC轧机是1987年研制成功的，从理论分析和试验结果来看，板形控制效果很好。但就目前来说，任何板形控制方法都不是完美无缺的，都不可能完全满足板带轧制对钢种、规格和工艺条件变化的多种要求，只能说在某一特定的条件下有一个最适用的范围。严格说来，上述各种方法对控制板凸度是很有效的，但在进一步减小边部减薄方面，除带锥度工作辊轴向移动的四辊轧机外，其余均显能力不足，这是目前板形控制技术发展中尚待解决的问题之一。在轧制板带钢的边部附近厚度会出现突然的降低，简称为边部减薄。其值可表示为
式中，hJ′、hJ″分别为距板带材二侧边一定距离J′、J″处的厚度，J′、J″在50～150mm内的变化；hI′、hI″分别为距板带材二侧边一定距离I′、I″处的厚度，I′、I″在19～25mm内变化。
边部减薄形成的主要原因(王国栋，1986)，一是因轧制压力使轧辊发生压扁，其值在板带钢边部比内部明显得小，因此边部的压下量相对大，宽向单位压力出现峰值；二是边部金属流动阻力比内部小得多，因此金属除纵向流动外还横向流动，从而进一步使边部更易于变薄。从以上分析可知，凡影响轧制力和轧辊压扁分布的因素，必然会影响边部减薄。据山田健二(1992)实验结果，轧辊直径愈大、压下率愈大、张力愈小、轧材愈薄愈硬，其边部减薄也愈严重。针对上述分析，采取相应的措施，必然会取得改善边部减薄的效果。这不仅可提高板带材的厚度精度，还可减少切边量，从而提高成材率。1．FSE。根据上述边部减薄的原因分析，为改变板带钢边部的受力状态，增加边部金属的流动阻力，小野武力等于1983年就提出了在精轧机架间采用压边机的可能性的报告。以后日本石川岛播
重工业公司和新日铁名古屋厂共同开发了安装于精轧机架间控制带钢边部减薄的压边机，简称FSE。该技术的主要特征是对在张力作用下的带钢宽向给与压力，使带钢两侧边形成狗骨状，再通过其后的水平压下，达到控制边部减薄的效果。为防止薄带轧边时挠曲和扩大压边机控制边部减薄的效果，FSE还设置了压紧辊。FSE改善边部减薄的效果很显著，随着宽向压力的增加，轧后的带边厚度也增加，当压力增加到一定程度时几乎可得到近似矩形的断面；再继续加大压力，边部就会增厚。可见，利用FSE改善边部减薄存在一个临界宽向压力值。2．MEM。日本新日铁为提高宽向板厚精度，特别是为减小边部减薄，开发了工作辊小辊径化的最小边部减薄的热轧机，简称MEM。这是一种异径单辊传动的轧机，其结构和原理与用于冷轧的FFC轧机基本相似。MEM上工作辊为惰性小直径辊，其中心相对下工作辊中心偏置，且上下工作辊的中心相对两支承辊的中心也稍有偏置，在上工作辊水平方向出口处上方有一中间辊和侧支持辊，对上工作辊实现侧支撑，通过调整侧支持辊改变惰性小工作辊的挠度，从而达到控制板凸度和边部减薄的机能。热轧机小辊径化必然使轧辊转数增加，从而辊温增高，磨损加速，轴承寿命降低。为此必须开发解决这些问题的对应技术。(1)含固体润滑剂的热轧技术。因粉末状云母在高温下具有高润滑性和轧制稳定性，开发了粉状云母+矿物油作润滑剂的润滑技术。(2)复合辊的开发。以碳钢作辊芯，高速钢作辊套做成复合轧辊。其磨损率仅为高合金轧辊的1／5～1／7。(3)高强度、长寿命轴承的开发。炼制的轴承钢非金属夹杂和有害元素很少；为确保受压面的均一性必在转动面和内外套轨道面做特殊的凸面加工；将轴承严格密封；对其轴承表面做特殊热处理。(4)由于在上工作辊出口侧上方装有中间辊和侧支持辊，无法使用常规的冷却设备，为此开发了特殊的冷却装置。MEM的使用效果如下：(1)具有小直径轧辊和异步轧制降低轧制压力的作用；(2)穿带顺利，轧制1．2mm×1200mm带钢时，未发生缩颈和翘头现象；(3)压下率大，轧制1．0mm×660mm成品带钢时，每道次压下率可达65%；(4)改变侧支持辊的受力大小(20×104～180×104N)，可减小板凸度和边部减薄；一般一个机架可得到C25=18μm，ehJ25=14μm的控制效果。(钢铁研究总院张芝香副教授撰)