技术领域
[0001] 本
发明涉及利用
热轧带
钢作业线生产中厚板的技术，具体地指一种免卷取微
应力热连轧中厚板的生产方法及其设备。
[0002] 技术背景
[0003] 热轧带钢的卷取过程是一个相当复杂的热、力耦合
变形过程，不仅带钢卷取过程中钢卷内部应力场不断变化，而且钢卷在开卷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。
[0004] 卷取应力状态特点可用径向分量和切向分量来说明，如图1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。传送卷取
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卷内宽度方向和沿带卷半径方向的分布状况。
[0005] 带卷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，因为带钢在卷取过程中呈酒桶状，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轴为钢的卷取张力，i表示标准值线，k表示接触区，L表示卷筒轴线，16为卷筒。在卷取过程中，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)；第一圈完全接触卷筒，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。
[0006]
附图3说明了卷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2
表示应力大小，单位为KG/mm，M1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。
[0007] 从钢卷内部
应力分布的情况可知，带钢在卷取过程中，随着卷径的增大，对于某一层带钢来说，其径向压力随之增大，对于钢卷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；但对于卸卷钢卷，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卷内部某层，带钢头部的环向应力则随着其压力增大而有所减小，钢卷中间的某些层减小得最大，若初始卷取张力较大，还可能出现负值。
[0008] 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，致使钢卷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卷；大张力尽管可以用来避免塌卷缺陷，但对于带钢头部来说，卷取张力过大，致使头几圈受到的切向压应力过大，当钢卷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卷取技术，当卸卷退出卷筒后，因钢卷内层向里收缩，当张力锥度曲线下降斜率过大时，卷芯处因张应力太大往往极有可能造成抽芯。
[0009] 钢卷在开平时，受到开卷外力作用而出现塑性变形，在垂直于
轧制方向的钢卷横向上，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，但在热轧卷取时尚未发现横折缺陷，说明热轧卷取时的残余应力分布并不是产生横折缺陷原因，而是在钢卷开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，钢卷的开卷正好是这种变形。因此可以认为横折缺陷不是钢卷内固有的，而是由开卷和矫直过程中的外部弯曲力矩加上去的。
[0010] 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。对于卷径较小、强度较低的钢卷开平过程中会发生弹塑性弯曲变形，容易产生横折；而对于卷径较大、强度较高的钢卷在开平时以弹性变形为主.不易产生横折。但随着卷径的减小，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。
[0011] 钢卷中最严重的波浪是钢卷自身的圆弧，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
曲率半径要比钢卷自身圆弧半径大得多，因此开卷机区域是横折缺陷的易发处。据调查，横折缺陷80％以上发生在该处。
[0012] 热轧带钢成卷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，以及卷取以及后续开平过程所产生的应力。其中卷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，卷取和开平过程对成品板的影响越大，将带钢卷横切成板时，会出现不同形式与程度的浪形、
翘曲。
[0013] 卷取和开平使得钢卷板形恶化，同时由于卷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。现有卷取机，允许卷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。
[0014] 在本发明提出之前，常规作业线布置由加热炉至卷取机为止，生产的钢卷必须经过卷取机卷取，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
[0015] 本发明的目的就是要提供一种免卷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卷，又可生产中厚板，且可使中厚板的最大厚度达到60mm，强度级别提高到1000MPa以上。
[0016] 为实现上述目的，本发明所设计的免卷取微应力热连轧中厚板生产的方法，包括如下步骤：
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019] 为实现上述方法而专
门设计的免卷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、卷取机通过辊道依次相连组成的热连轧机组，其特别之处在于：所述卷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。
[0020] 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，消除了卷取机的限制，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1000MPa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。
[0021] 本发明既能实现常规热连轧生产
钢带卷生产，又能直接生产免于卷取和开平的中厚板，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。
附图说明
[0022] 图1为带钢在卷取时的张力与压力分布示意图；
[0023] 图2为带钢在卷取时的张力分布示意图；
[0024] 图3为带钢在宽度方向的径向应力分布示意图；
[0025] 图4为本发明的免卷取微应力热连轧中厚板生产设备的结构示意图。
具体实施方式
[0026] 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：
[0027] 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。
[0028] 图4所示的免卷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、卷取机7通过辊道依次相连组成常规的热连轧机组，在卷取机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。
[0029] 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℃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。
[0030] 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。
[0031] 上述设备的工作过程是这样的：
[0032] 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降温后直接穿过卷取机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10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。
[0033] 当钢板运行到延伸辊道11进行后续处理时，作业线可生产钢卷，当延伸辊道11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。实现了作业线钢卷与钢板的交叉生产。
[0034] 本发明对厚度在20～60mm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卷、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。
