本发明涉及一种连铸板坯头尾形状预控制方法 。 背景技术

随着连铸 -热轧生产工艺的不断完善， 热轧坯料由原来的初轧坯改为连铸坯。 一般 90 %以上的热轧坯料来自于连铸。

钢水经过连铸浇铸并在凝固后进行切割， 切割后的连铸坯送往热轧进行轧制。 目前国际上全部采用将连铸坯切割成长方体形 的方法。

常规热连轧生产线由加热炉、 粗轧、 精轧、 层流冷却及卷取设备构成， 在粗 轧区域设置有辊道、 除鳞机、 板坯定宽压力机、 粗轧机、 测量仪表等设备。 粗轧机 一般由水平轧机与附属立辊轧机组成，可进行 往返可逆轧制以实施厚度减薄与宽度 减宽控制。 典型的轧线设备布置如图 1所示。

热轧生产过程中的温降对于材料性能与轧制稳 定性有重大影响。 为了保证精 轧的轧制温度，全线必须采用最少道次及最快 的速度生产以减少热量损失。如果在 某个设备的加工次数为偶数， 则必定有一个输送材料的空道次，会导致无端 的温度 损失。 因此为了尽可能减少材料温降， 对于某个轧制设备， 加工次数总是奇数的， 如对于配置有两个粗轧轧机（Rl , R2 ) 的生产线， R1/R2 的道次数量为 1/5、 3/3 等。

由于加工过程的奇数特性以及立辊轧制的影响 , 材料的头尾变形过程是不对 称的。这种变形过程的不对称将导致材料加工 后头尾形状的不对称。典型的长方体 板坯经过粗轧设备的加工后将形成鱼头燕尾状 的中间坯， 如图 2所示。

热轧薄规格带钢在精轧采用高速轧制工艺以提 高设备的利用效率并降低生产 过程中的温降。经过粗轧加工后中间坯不规则 的头尾形状将导致材料在精轧机生产 时引发事故， 头部无法实现平稳穿带， 尾部也无法实现平稳的轧制。 因此需要在精 轧机与粗轧机之间设置一套飞剪设备将中间坯 头尾不规则部分切除，导致生产过程 中成材率的损失， 影响轧线的生产效率。 根据经验， 中间坯头尾切损占热轧成材率 损失的 30%左右。一般按照中间坯长度 60m,头尾各切除 150mm即总体切除 300mm 计算， 切损量占材料总量的 0.5 %左右。 因此改善中间坯头尾形状， 尽可能减少头 尾切舍是钢铁生产企业的一个重要课题。

为了改善材料经过粗轧后中间坯头尾形状， 提高轧线生产的成材率， 技术人 员研究开发了许多生产设备与控制技术。如采 用板坯大侧压设备进行宽度压下，对 粗轧区域立辊道次采用头尾短行程控制 ,以改善头尾形状。但即使采用了各种手段， 由于中间坯头尾形状不佳而导致的成材率损失 仍然是一个主要的因素。 发明概述

本发明的目的在于提供一种减少热轧中间坯头 尾切舍量的连铸板坯头尾形状 预控方法，该预控方法能大幅度减少中间坯头 尾不均匀变形部分的长度， 达到减少 热轧中间坯头尾切舍量的目的。

为了实现上述目的， 本发明采用如下技术方案：

一种减少热轧中间坯头尾切舍量的连铸板坯头 尾形状预控方法， 采用连铸坯 头尾形状预控切割，将板坯切割成头部端面向 内部凹进，板坯尾部端面向板坯外部 凸出的形状。

所述板坯的头部形状与前一个板坯的尾部形状 相配合， 所述板坯的尾部形状 与后一个板坯的头部形状相配合， 即前后板坯是由同一块连铸坯切割下来的。

所述采用连铸坯头尾形状预控切割， 将板坯头尾形状按以板坯宽度中心线对 称的曲线预控切割板坯头尾形状， 弓高 H, 即头部凹进或尾部凸出的最大值， 弓高 H控制在 0mm~50mm范围内。

本发明根据热轧中间坯头尾的形状一般为头部 向外凸出、 尾部向内凹进， 通 过反向补偿原理，提出了预控连铸坯头尾形状 为头部端面向内部凹进、板坯尾部端 面向板坯外部凸出的形状，使连铸坯经过热轧 粗轧设备轧制后中间坯头尾不规则部 分的长度显著缩短，从而减少头尾切舍量并提 高成材率。 改变了目前所采用的直线 切断连铸坯的方法。

本发明的控制方法与现有技术相比， 其有益效果是：

( 1 )本发明的预控切割方法能够减少头尾切割损� �， 经试验表明， 采用本发 明的预控切割方法能够减少头尾切割损失各 20mm, 即可以在头尾切割长度从原来 的 300mm减少到 260mm, 减少 13.3 % , 提高综合成材率约 0.05 %。 对于一个年产 1000万吨的热轧带钢生产企业而言， 每年的切损量可以减少 0.5 万吨。 按照每吨 2000元效益计算， 可产生效益 1000万元。 同时也有明显的节能降耗作用。

( 2 )本发明的预控切割方法不影响连铸区域材料� �成材率。

( 3 )对连铸板坯切割设备作相应改造， 即可实现本发明的预控切割方法。 附图说明

图 1为常规热轧生产线设备配置示意图；

图 2为热轧粗轧前后材料头尾形状变化示意图；

图 3为本发明的连铸板坯头尾形状预控方法示意� � （板坯俯视图） ； 图 4为本发明的曲线切割法示意图；

图 5为本发明的直线加弧形线切割法示意图；

图 6为本发明的折线切割法示意图；

图 7为本发明的直线加折线切割法示意图；

图 8为本发明的梯形线切割法示意图；

图 9为本发明的多折线切割法示意图。 发明的详细说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步 说明。

参见图 3 , —种减少热轧中间坯头尾切舍量的连铸板坯头 尾形状预控方法， 采 用连铸坯头尾形状预控切割，将板坯切割成头 部端面向内部凹进，板坯尾部端面向 板坯外部凸出的形状。

所述板坯的头部形状与前一个板坯的尾部形状 相配合， 所述板坯的尾部形状 与后一个板坯的头部形状相配合， 即前后板坯是由同一块连铸坯切割下来的。

板坯在热轧粗轧过程中头尾形状的不规则变形 与宽度、 宽度压下量、 厚度、 厚度压下量、 板坯加热温度、 钢种、 各机架的负荷分配等均有一定的相关性， 其中 总的厚度压下量、 宽度以及宽度压下量对头尾形状的影响最大。 虽然连铸板坯在切割时一般还无法获得确切的 目标成品尺寸数据， 也无法确 定热连轧中间坯的厚度与宽度数据，但一条热 轧生产线的中间坯厚度是有一定范围 的，根据此中间坯厚度范围可以大致确定板坯 在粗轧区域的总的厚度压下比。常规 热连轧生产线的中间坯范围一般在 35mm~65mm范围 ,按连铸坯厚度 230mm计算 , 板坯在粗轧区域的压下比约为 3.5~6.5倍。 据此可以确定板坯的预控量。 具体的预 控形状要根据切割机的功能确定。

连铸线生产板坯时， 第一块连铸板坯的头部可以按本发明的预控法 进行切割， 也可以按现有的直线方式切割； 同样， 最后一块连铸板料的尾部可以按本发明的预 控法进行切割，也可以按现有的直线方式切割 。从第二块连铸板坯至最后的倒数第 二块连铸板坯按本发明的连铸板坯头尾形状预 控方法进行切割，从而使连铸板坯经 过热轧粗轧设备轧制后中间坯头尾不规则部分 的长度显著缩短，能减少头尾切舍量 并提高成材率。

下面对于连铸板坯头尾形状预控方法进行详细 描述。

1、 曲线预控方法， 将板坯头尾形状按以板坯宽度中心线对称的曲 线预控切割 板坯头尾形状， 可以达到补偿头尾不均匀变形的目的。 弓高 H, 即头部凹进或尾部 凸出的最大值， 控制在 0mm~50mm范围内， 如图 4所示； 较佳的弓高 H数值范围 在 15mm~30mm„

这种方案适用于连铸板坯切割机能够根据宽度 调整切割曲线并保证弓高的情 况。

曲线可以选用圓弧段、 椭圓弧段、 正弦曲线、 多项式曲线等。

以圓弧段曲线控制方式为例， 切割曲线可根据板坯宽度 W、 弓高 H确定。 以 板坯头形状计算为例，板坯尾形状的计算与板 坯头形状的计算相同；设板坯头形状 的弧顶部位的坐标为 (0,0), 距离板坯宽度中心线的距离为 X, 参见图 4, 则该部位 相对 2、直线加弧形线预控方法，如果连铸板坯切� �机无法根据宽度控制切割曲线， 则可采用直线加弧形线预控切割方案。 当板坯宽度较宽时， 中间部分的调控宽度按 弧形线预控方法切割头尾形状， 两边部的宽度按直线切割，二者相加后构成板 坯头 尾形状， 如图 5所示。

3、折线切割方法一， 考虑到连铸坯切割的方便性，也可以采用折线 切割方法， 如图 6所示。 切割线可根据板坯宽度\¥、 弓高 H确定。 以板坯头形状计算为例， 板坯尾形状的计算与板坯头形状的计算相同； 设板坯头形状的顶部位置的坐标为 (0,0), 距离板坯宽度中心线的距离为 X, 则该部位相对于板坯顶部位置坐标 (0,0)的 相对位移 y可以根据下式计算：

y = ^- bs(x) -—≤ x≤―

W 、 ） 其中 2 2 。

4、 折线切割方法二

考虑到粗轧轧制稳定性， 在折线切割法一的基础上将边部切割成直线， 即采 用折线加直线预控方式， 当板坯宽度较宽时， 中间部分的调控宽度按折线预控方式 切割头尾形状， 两边部的宽度按直线切割， 二者相加后构成板坯头尾形状。 如图 7 所示。

5、梯形切割方法，梯形预控切割方法如图 8所示，切割线可根据板坯宽度\¥、 调控宽度 W'、 弓高 H确定。 以板坯头形状计算为例， 板坯尾形状的计算与板坯头 形状的计算相同；梯形预控切割法的中间部分 的调控宽度按直线切割， 两边部按斜 线切割， 二者相加后构成板坯头尾形状； 设板坯头形状的顶部中间位置的坐标为 (0,0),距离板坯宽度中心线的距离为 X,则该部位相对于板坯顶部中间位置坐标 (0,0) 的相对位移 y可以根据下式计算：

6、 多折线预控切割方法， 如图 9所示。 用多条折线形成头部凹进， 尾部凸出 的形状。

实施例

为了验证板坯头尾形状预控效果， 在热轧进行了板坯切割、 轧制试验。 以试 验为例介绍板坯头尾形状的预控方式、轧制后 中间坯头尾切舍量以及对减少切舍量 的效果。

板坯情况： 为了验证板坯头尾形状预控不同弓高情况下的 控制效果， 设计了 四组试验。每组试验选用相同厚度与宽度规格 的两块板坯，其中一块板坯进行头尾 形状预控（头部弧形弓高为内凹状， 尾部弧形弓高为外凸状）， 另一块为常规的长 方体板坯作比对之用。 共选用了八块板坯。 板坯相关的数据见表 1-1至表 1-4。

表 1-1 第一组试验坯 （尺寸单位：

本次试验采用的板坯头尾形状预控均采用圓 弧段曲线控制方法。

分组试睑时， 同一组板坯采用相同的加热与轧制工艺。 中间坯头尾切舍量结 果如表 2- 1至表 2-4所示， 其中表中的切舍面积为头尾形状检测仪图形面 积， 而非 实物的表面积。 表 2-1 第一组试验坯结果 （切舍面积单位： cm ² )

结论： 以上四组试验结果表明经过形状预控后的板坯 经粗轧机组轧制后中间 坯的头尾切舍量均有所下降。 不同弓高情况下的切舍量下降幅度不同，试验 条件下 最高下降了 35.56%, 效果明显。

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。