根据工艺技术要求，为了消除因温度变化等原因引发的厚度偏差，要求轧机有尽量大的刚度。而在有些场合下为得到好的板形，要求轧机刚度又不要太大。但是机械的改变固有的轧机常数是很困难的，为满足工艺的要求，故采用轧机常数可变的控制。

  测压传感器用于检测轧制压力，控制压下量，也称为压头。通常，将压头安装在压下螺丝与上支持辊轴承座之间或者下支持辊轴承座与机架之间。

  测压传感器的种类较多。压磁式压头是一种力一电转换器。其抗干扰性能好、可重复使用、输出信号大、过载性能好及测量精度高。电阻应变式压头采用电阻应变片进行力一电转换。另外，还有电容式、电动式、压电式和压阻式压头。

  接触式测厚仪一般应用于低速运行钢板的测量。测量时，钢板夹在两个测量臂之间，通过转换装置把机械位移转换为电讯号显示钢板厚度。这种测量方法需要与被测钢板接触，测量周期较长，测量精度也较低，但测厚范围较宽。非接触式测厚的主要方法有射线、激光、超声波、红外线测厚。由于中厚板较厚，一般会用7射线测厚。放射线源通过被检测钢板被测器接受，由于钢板的厚度变化，使检测器接收到7射线强度变化转换成脉冲电流变化。

  温度在中厚板生产中是很重要的一个参数。板坯加热温度、开轧温度、终轧温度、控制轧制温度及热处理温度的测量与控制的准确与否都直接影响到中厚板生产的质量、产量和效益。测温仪有热电偶和红外线辐射高温计。辐射高温计大多数都用在不适合安装热电偶进行测温的地方，特别是对运动物体的测温，如对控制轧制过程中钢板温度的检测。使用辐射高温计进行测温具有结构相对比较简单、维修方便、反应迅速和能够线性输出等特点。在中厚板生产中常常采取的测温仪还有光学测温计，其测量精度差，误差较大。但是便于携带，通常用于临时检测钢板温度。

  摩擦辊式测长仪通过与钢板相接触的旋转摩擦辊的转速和半径做测量。采用这种方法测长需要保证钢板与摩擦辊之间不产生滑动，并需对摩擦辊直径磨损量进行补偿。测长误差较大。

  激光测长仪由激光发生器、检测器和显示电路组成。所测量钢板的运动范围较宽，而且准确。激光测长仪按使用方法不同又可分为干涉激光测长仪与差分多普勒激光测长仪。

  中厚板测宽主要是光电测宽。钢板在高温下测宽，可直接利用高温钢板发出的红外线进行宽度测量。而在低温下测宽，由于钢板本身红外线辐射强度较弱，可在钢板下设置光源，根据钢板遮光程度来测量宽度。

  为了控制钢板凸度，在4辊中厚板轧机上开发了液压弯辊装置，以便对板宽方向的厚差和板形来控制。弯辊装置是通过向工作辊或支撑辊辊颈施加液压弯辊力，来瞬间地改变轧辊的有效凸度，从而改变承载辊缝形状和轧后钢板横向断面的延伸分布，起到改善板形的作用。这种方法比预先将轧辊加工成某种辊型要好得多，只要根据具体的工艺条件来适当地选择液压弯辊力，就可达到改善板形的目的。常见的液压弯辊主要有工作辊弯辊和支撑辊弯辊两种。

  轧制速度图描述了可逆式轧机一个轧制道次中轧辊转速的变化规律。主要有两种类型，分别为梯形轧制速度图和三角形轧制速度图。轧辊咬人轧件之前，其转速从零空载加速到咬钢转速n并咬入轧件，然后轧辊带钢加速达到最大转速n并等速轧制一段时间，随后带钢减速到抛钢转速n抛出轧件，轧辊继续制动空载减速到零。然后轧辊反向启动进行下一道次轧制，重复上述过程。三角形速度图没有等速轧制阶段。三角形速度图的轧制节奏时间比梯形速度图短，因此，在条件允许的情况下，应尽可能采用三角形速度图。只有当电机能力不够，或轧件过长，轧辊转速采用最高转速仍轧不完轧件时，才采用梯形速度图。正常的情况是：在成型轧制和展宽轧制道次，由于轧件尚短，所以采用三角形速度图。在伸长轧制阶段多半采用梯形速度图。

  在选好速度图的基础上，确定轧制速度制度的内容有有各道轧辊咬入和抛出速度、计算轧辊最大转速和纯轧时间以及确定间隙时间三项内容。

  强调低速咬入主要从两个方面出发：一种原因是有利于咬人，正常的情况下速度越低，钢板咬人越容易；另一方面是减小轧件对轧辊的冲击，避免断辊等恶性事故。在咬人后为了更好的提高轧制节奏，要增加轧制速度。

  (2)在润滑机械的同时，还应具有冷却作用，确保摩擦表面在一定温度下工作；

  (3)能够带走机械运转过程中产生的金属屑、灰尘等有害于人体健康的物质，具有清洁作用；

  (4)拥有非常良好的稳定性，在规定时间内能经受住外界温度、压力、湿气和氧化的作用，没有腐蚀作用，与水容易分离。

  分为自由循环润滑和压力润滑两种。前者是利用机构中运动着的部件将润滑油带起或溅散，对机构中的全部部件进行润滑。后者是利用中间油槽和润滑点的位置不同而造成的压力差，将油喷到摩擦表明上进行润滑，或者利用油泵或压缩空气加压将油送到摩擦表明上进行润滑，具体方法分为喷射稀油润滑和集中润滑两种。

  人工神经网络被用于预报轧制力、晶粒尺寸和变形抗力、热交换系数等领域。它是将若干活动规律相同的神经元，按一定的连接方法组成复杂的结构，可以模拟人脑的记忆和联想功能。它不要建立输入和输出之间的复杂关系，而是通过一组权重来实现神经网络的映射，使得模型的预报结果更接近实际情况。

  可以认为两个是一样的，只是同一事物有两个名称而已。过程控制管理系统的任务相当于操作人员进行轧钢操作，不同的过程控制管理系统其任务不同，但基本功能包括：轧制数据记录和管理、过程跟踪、压下规程设定计算、冷却系统设定计算等。

  过程控制管理系统(图6-6)包括如下功能模块：数据通讯、数据管理、过程跟踪和模型计算。数据通讯模块负责过程控制管理系统和人机界面系统及基础自动化之间的数据通讯；数据管理模块负责读写数据库的操作；模型计算模块负责轧制规程的模型计算；过程跟踪模块对轧线上的所有轧件进行跟踪和控制，并在过程控制管理系统内部对其他功能模块进行调度和调用。

  在过程控制系统中，过程跟踪功能有很重要的作用，一方面通过轧件跟踪为操作员显示正确的信息，包括轧件位置、状态和相关的工艺参数以及轧线各位置情况；另一方面依据轧件跟踪信息触发相应的程序：操作数据库、调用模型计算、产生控制信息等。对轧件做准确跟踪是整一个完整的过程控制管理系统各项功能投入的前提。

  炉内及出炉操作的跟踪通过操作工在人机界面上的操作实现。轧件在轧线上的运输及轧制过程的跟踪是根据轧线的检验测试仪表信号和控制信号，并结合前一时刻的跟踪区信息进行逻辑严密的跟踪事件判断。根据判断得到的跟踪事件，进行一定的跟踪信息处理。

  跟踪事件判断使用的检验测试仪表信号最重要的包含：热金属检测器的检测信号、测温仪的检测信号、轧机压力传感器的压力信号等；使用的控制信号主要为辊道控制信号。在使用这一些信号前一定要进行信号有效性检测，根据当前信号和当前跟踪状态的综合校验，排除干扰信号的影响，防止错误跟踪事件判断。

  在全自动轧钢状态下，坯料出炉后，经过高压水除鳞，自动运输到机前停止。自动调用该块轧件的计算机过程，显示在人机界面上，并进行道次的自动复位。操作工可以手动干预，进行转钢和对中。在按下道次启动按钮后，轧机按照过程控制管理系统设定的速度曲线，自动进行咬钢、稳定轧制和抛钢操作。轧制完成一个普通道次，自动进行道次下移。轧制完成待温道次后，按照交叉轧制的需要，将中间坯自动运输到相应的待温辊道，自动启动待温摆动功能。操作工可以干预待温结束，中间坯自动运输到轧机机前，并再次自动调用该块轧件的规程。若需要从机架空过，辊缝自动设定到相应的道次，当中间坯在机前停止后，辊缝自动设定到再次开轧道次。一块轧件轧制完成，轧件自动从轧区运走，并实现轧区和控冷区的自动交接。轧制过程中，通过道次自学习功能，自动对后续道次的设定规程做调整，保证最终产品厚度精度。在整个全自动轧钢过程中，操作工只有必要进行转钢和对中干预，以及道次启动确认和待温结束确认的操作，轧线水平方向和轧机垂直方向的其他操作全部自动完成。

  中厚板的控制轧制是指在调整钢的化学成分的基础上，经过控制加热温度、轧制温度、变形制度等工艺参数、控制奥氏体状态和相变产物的组织状态，进而达到控制钢材组织性能的目的。

  控制冷却是指通过控制热轧钢材轧后冷却条件来控制奥氏体组织状态、相变条件、碳化物的析出行为以及相变后钢的组织和性能等。从这一些内容来看，控制冷却就是控制热轧后3个不同冷却阶段的工艺条件或工艺参数。这3个冷却阶段一般称做一次冷却、二次冷却、三次冷却。3个冷却阶段的目的和要求是不同的。

  中厚钢板进行再结晶型控制轧制时，在轧制变形区内金属发生动态回复和不完全动态再结晶。在轧制后或两道次之间发生静态回复和静态再结晶，变形和静态回复交替进行。随着变形和再结晶的进行，钢的温度不断降低，奥氏体晶粒逐步细化，奥氏体晶界面积增大，为奥氏体向铁素体相变形核提供更多位置，相变后铁素体晶粒得到细化。

  未再结晶型控制轧制是指钢在奥氏体区的温度下限范围进行轧制。轧后的变形奥氏体不发生再结晶，奥氏体晶粒呈压扁和拉长状态。变形大时，晶粒内产生大量滑移带和位错，增大了有效晶界面积。相变时在晶界上和变形带上铁素体形核。由于形核位置增多和分散，所以铁素体晶粒细小，珠光体也细小分散，所得组织比再结晶轧制所得组织更细小。但是，若在未再结晶区变形量不足，就会得到粗细不均的铁素体晶粒。

  在两相区轧制，钢中具有铁素体再结晶区和未再结晶区轧制的两种特点。再结晶数量的多少，取决于轧制温度、变形量以及轧后停滞时间。由于钢中一部分发生再结晶，另一部分不发生再结晶，因此相变时形核条件不同，这就造成各部分晶粒大小不均、尺寸差别较大的混晶组织。相变之后，仍就保持不均匀的混晶的铁素体和珠光体组织。这在中厚板轧制时是要避免的。

  根据中厚钢板控制轧制和控制冷却工艺的特点，中厚板轧机应具有以下条件和要求：

  (2)轧机的强度和刚度大，并且具有大功率的可分别带动每个工作辊的传动装置；

  (3)具有待温时能使轧件在轧机前后的工作辊道、输出辊道或侧辊道进行冷却待温的功能，也能装有其他待温设备和中间快冷装置；

  (6)具有控制整个生产流程和主要设备的计算机控制管理系统，以保证工艺参数和钢板组织性能的稳定，实现最佳控制轧制及控制冷却工艺制度。

  钢板在待温过程中的摆动能够尽可能的防止与辊道接触部分产生黑印，这种黑印会影响产品的终轧1厚度精度。此外，也可避免辊道局部受热而损坏辊道。

  中厚板生产多采用控制轧制生产的基本工艺。该工艺提高了产品性能，但是对轧机的产量影响也较大。为减少由于中间待温造成的产量损失，国内外厂家目前都采用多块轧件交叉轧制的手段，这就需要轧线在空间上能够很好的满足交叉轧制的需要，一般都会采用增加旁侧待温辊道或者加长机前和机后辊道作为待温辊道的方式。当待温前的轧制阶段结束后，将轧件运送到待温辊道进行待温，此时轧区空闲，可以在前一块钢待温时，轧制后几块钢的待温前阶段，并分别放置于相应的待温区进行待温，在每块轧件待温到第二阶段开轧温度后，重新运回轧区，进行第二阶段轧制，这样就保证轧机得到充分的利用，提高了设备生产率。

  (1)将板坯N轧制到规定的中间厚度H放到轧机后辊道进行冷却，同时开始轧制下一块板坯N；

  (2)板坯N轧制到中间坯厚度H后放到轧机前辊道上冷却，同时轧制N至成品厚度，N轧完后将N送到轧机后冷却，开始轧制N；

  除非开轧温度偏低，正常的情况下对25mm及25mm。以上规格且没有特别的条件的钢板如普碳板和低合金板，一般可采用三坯两阶段轧制法。每块板坯的轧制节奏时间相同，终轧温度稳定，钢板厚度容易控制，终轧温度也满足一般质量发展要求，效果较好。

  (1)将板坯N轧制到规定的中间厚度H放到轧机后辊道进行冷却，同时开始轧制下一块板坯N；

  (2)板坯N轧制到中间坯厚度H后放到轧机前辊道上冷却，同时轧制N至成品厚度，N轧完后将N轧制若干道次后(厚度巩)送到轧机后冷却，开始轧制N；

  (4)N轧完后将N轧制若干道次后(厚度H)送到轧机后冷却，开始轧制N，如此循环往复。

  (1)在轧制厚度20mm以下的倍尺板时，由于受轧机前、后辊道长度限制，中间坯若选得太厚，终轧温度降不下来，若选得太薄，中间坯太长，辊道放不开。这时可采用三坯三阶段轧制。

  (2)船板、容器板等品种板为了获得更低的终轧温度在中间坯长度许可的条件下可采用三坯三阶段轧制。

  主要是奥氏体晶粒压扁和拉长，加大道次变形量时，晶粒内部产生大量滑移带和位错带，增大了有效晶界面积，使形核位置增多和分散，所以铁索体晶粒细小。

  在完全再结晶区，每道次的变形量必须大于再结晶I临界变形量的上限，以确保发生完全再结晶。

  第一阶段是奥氏体完全再结晶区轧制；第二阶段是奥氏体未再结晶区轧制，以促使钢板的强度提高和韧性改善。在奥氏体未再结晶区，累计变形量越大，铁素体晶粒越细小，强度越高，脆性转变温度越低。

  由于较厚规格钢板不必考虑板形控制问题，所以精轧阶段应充分的发挥压下量作用，提高压下率。以25mm板为例，生产25mm板时，采用再结晶控轧。最后三道次的压下量分别为7—5—4mm，压下率均大于15％，终轧温度为1000％左右，并控制冷却速度。25mm板性能合格率达到98％以上。

  终轧温度过高，其奥氏体晶粒粗大，在快速冷却时，就易产生粗大的晶粒和混晶组织。冷却速度过快，又易产生魏氏组织或表面产生马氏体、伪珠光体等急冷组织。

  利用精轧机进行热机轧制，达到降低终轧温度的目的，以此细化晶粒，提高钢板性能。但缺点是，精轧机进行热机轧制时，需要的开轧温度要求较低，阶段压下量小，小的压下量会造成“混晶”，轧件力学性能降低。

  不控温，增加道次压下量，尤其是终轧阶段的道次压下量，保持相对变形率在12％以上，通过反复再结晶，使奥氏体晶粒细化，通过把每一道次的变形量提高到获得完全再结晶所必需的变形临界量之上。

  终轧温度过高，加上喷淋装置水嘴常堵，没有办法进行快速冷却，终矫温度过高，致使晶粒局部粗大，性能变得较差。

  可以使奥氏体再结晶更完善，铁素体晶粒变得更均匀，力学性能也就更好。同时，道次压下率的大小，对钢板的低温冲击性能影响较大，道次压下率越大，低温冲击性能越好。

  主要是因为终轧阶段温度比较高时，大的变形量可避免产生大的再结晶粗晶粒。因此对比分析研究该阶段压下率的大小，对钢板性能的影响，是完善PROC的重点。

  在于使钢板中铁素体晶粒均匀。因为此时，晶粒的大小已基本形成，不恰当的道次压下率，会造成晶粒大小不均匀，以此来降低钢板的性能。研究表明，7％～8％的压下率，晶粒的均匀度最差。

  (3)通过应变诱导从过饱和的奥氏体中析出及其微小的微合金化元素的碳、氮化合物，使再结晶过程推迟；

  随着中厚板轧机采用的坯料尺寸的加大、加重及控制轧制工艺的采用，新建的或经过重大改造的中厚板轧机应具有以下特征：

  (2)用4辊轧机代替2辊或3辊轧机，因为4辊轧机能提高薄轧件的许用压下量，并可轧制出沿宽度上厚度差更小和不平度更好的钢板；

  (3)有增大辊身长度的趋势，以便提供宽度大于5000mm的造船用厚板，以减少焊缝数量和焊接工作量，并提高船体的安全性。

  (4)增大工作辊和支撑辊的直径，加大工作机架的刚度，增大轧机立柱横断面。

  终轧温度高，晶粒会变得粗大，力学性能恶化。但较低的终轧温度又使回复再结晶过程进行不完善，残余应力大，影响塑性指标；同时，轧机负荷也会变大，钢板尺寸的控制越不稳定。

  普通管层流冷却的主要缺点是冷却能力不如水幕冷却，因此就需要较长的冷却区和更多的循环水。但自20世纪90年代以来，管层流冷却技术有了很多改进，出现了一个集管导出4排“U”形管或加密布置普通管层流的高密度管层流的形式，使管层流的缺点得以克服，冷却能力可以接近水幕冷却能力，而原有的优点得以保持，其特点是：

  (1)由于分散布置的冷却集管不像水幕冷掣那样冲击区集中，因此不易发生钢板表面的过度冷却，使板厚方向的冷却比较均匀，这一优点对厚板是很重要的。

  (2)能够最终靠冷却集管上“U”形管在宽度方向管径的变化或“U”形管间距变化，各排“U”形管的交叉布置等方法非常容易改善板宽方向上冷却的均匀性。

  (3)能够使用连续通过冷却和同时冷却两种方式，同时冷却方式的采用对于提高钢板纵向冷却的均匀性，尤其是对逐步扩大冷却钢板的厚度有利。

  (4)管层流的设备制造工艺简单，维修简单，由于没水幕成型的问题，“U”形管管径又远大于水幕缝隙，因此，管层流对供水要求不高，管层流的流量调整范围宽，水流的稳定性好。

  (5)冷却能力的调节灵活，由于高密度管层流集管在保证喷射水呈层流状态下的流量调节范围宽，并能灵活选用开闭集管数、调整集管水流量等手段，提高终冷温度的控制精度。

  层流就是使低水头的水从水箱或集水管中通过弯曲管的作用形成一无旋和无脉动的流股，这种流股从外观上看如同透明的棒一样，液体质点无任何混杂现象。这样的层流态的水从一定高度降落到钢板表面上会平稳地向四周流去，从而扩大了冷却水同板材的有效接触，大幅度的提升了冷却效率。层流冷却的特点是冷却设备的流量范围绝大多数都是一定的。

  水幕冷却装置在中厚板控制冷却中有较广泛的应用。水幕冷却采用缝隙式喷嘴，属于板状层流冷却。水幕冷却的板状层流冷却水沿宽度方向无干扰，冷却能力强。因此，冷却区较短，减少了喷头数量，投资小。水幕冷却出水口沿钢板方向为连续的整体板状层流，因此钢板宽向冷却比较均匀。但是因为水流通过又长又宽的缝隙，一旦水中含有气体、较大杂质，或者由于导流板锈蚀、沾附油污等，均可导致幕状层流破断。同时因为幕状层流的调节有限，水幕冷却的冷却速度调节范围较窄。

  气雾冷却是将长条形喷嘴喷出的水吹散成液滴，液滴均匀地喷在钢板上下表面。由于气雾冷却使用微小液滴进行冷却，液滴容易均匀地喷在钢板表面，因此钢板冷却比较均匀。这种冷却方式的调整范围较大，可以由风冷调到水冷。但是这种装置需要水和高压风两套系统，雾气较大，使周围设备容易遭受腐蚀，而且噪声也较大。气雾冷却效果不好，水的回收率也低，消耗的能量多。这些坏因限制了气雾冷却在中厚板控制冷却中的使用。

  轧后钢板加速冷却工艺(ACC)是经过控制轧后钢板的冷却速度达到改善钢板组织和性能

  的目的，它可使厚板强度提高而不减弱韧性，并因含碳量或合金元素的减少而改善钢的塑性和焊接性能。近年来，轧后钢板加速冷却工艺已大范围的应用于管线钢、高强度结构钢、船用钢板、能承受压力的容器钢板的生产中并取得了很好的效果。

  (1)同时冷却方式：钢板进入冷却装置后，同时向钢板全长喷水使钢板达到规定的温度。

  (2)连续冷却方式：钢板在经过控制冷却装置的过程中，边前进，边冷却，使之从头到尾渐次达到规定的终冷温度。

  (3)兼容冷却方式：当钢板较厚较短时，可采用同时冷却方式；当钢板较长时，可采用连续冷却方式。

  冷却状态是指钢板的控制冷却是否处于压力约束状态。钢板在辊压状态下称为约束型冷

  却。反之，称为非约束型冷却。约束型冷却装置大多数都用在直接淬火处理。通过改善冷却均匀性，一些新建的控制冷却装置实现了在线非约束型冷却方式下对钢板的直接淬火处理。

  为满足中厚板轧后快速冷却的要求，不论什么形式的冷却装置，都应具备以下特点：

  (2)控制冷却的范围要宽，以满足多种钢种、不同厚度钢板的不同冷却速度要求，必须设置几个特定流量控制阀；

  (3)具有钢板厚度方向、宽度方向和长度方向上温度控制措施，确保各方向温度均匀；

  (4)高的冷却效率，即对一定规格的钢板，能用最少的冷却水，达到目标冷却速度，从而节省冷却水和缩短输出辊道长度；

  (5)具有对控制信号快速响应的冷却系统，以便在钢板进入冷却区之前调整流量，并能在线进行流量的改变和调节

  (6)在大规模生产中，在同样轧制条件下，冷却装置一定要保证在大量重复操作中，保持同样的冷却效果，冷却条件稳定；

  (5)冷却方式。采用同时冷却方式时，钢板完全进入冷却段后才开始喷水冷却，冷却装置更易于靠近轧机布置；采取连续冷却方式时，钢板应以较快速度进入冷却段，冷却装置和轧机之间应留出钢板减速需要的辊道长度。

  连续冷却方式冷却装置的长度主要根据要求的冷却速率和钢板的移动速度。冷却速率可由产品的厚度方向的硬度梯度、碳当量、钢板厚度等参数确定。

  可阻止奥氏体晶粒长大，从而细化铁素体晶粒；对控制压下量轧制方式更为有利。

  分为加速冷却和直接淬火两种工艺。加速冷却工艺的主要参数有：开冷温度、终冷温度和冷却速度。

  一次冷却是指从终轧温度开始到奥氏体向铁素体开始转变温度Ar或二次碳化物开始析出温度Ar范围内的冷却。控制开始快冷温度、冷却速度和快冷终止温度。一次冷却的目的是控制热变形后的奥氏体状态，阻止奥氏体晶粒长大或碳化物析出，固定由于变形而引起的位错，加大过冷度，降低相变温度，为相变做组织上的准备。相变前的组织状态直接影响到相变机制和相变产物的形态和性能。一次冷却的开始快冷温度越接近终轧温度，细化奥氏体和增大有效晶界面积的效果越明显。

  二次冷却是指热轧钢板经过一次冷却后，立即进入由奥氏体向铁素体或碳化物析出的相变阶段，在相变过程中控制相变冷却开始温度、冷却速度和停止控冷温度。控制这些参数，就能控制相变过程，进而达到控制相变产物形态、结构的目的。参数的改变能得到不同的相变产物、不同的钢板性能。

  三次冷却是指相变之后直到室温这一温度区间的冷却。对于一般钢板，相变完成，形成铁素体和珠光体。相变后多采用空冷，使钢板冷却均匀、不发生因冷却不均匀而造成的弯曲变形，确保板形质量。另外，固溶在铁素体中的过饱和碳化物在空冷中不断弥散析出，产生沉淀强化。

  控冷区尺寸、冷却速度、上下喷水比、钢板终冷温度、冷却水温度、处理钢板尺寸、上下集管数、总用水量、钢板开冷温度和辊道运行速度。

  要想获得性能的均匀性必须实现冷却的均匀性，通过调整上、下水量比及边部遮蔽量在厚度和宽度上达到了较好的效果。

  冷却后的平直度不仅取决于冷却参数，而且取决于前面轧制工艺，通过有效调整上、下水比能够找到不使控冷后的板形恶化的办法。同时能适应后部矫直设备对板形的要求。

  (1)残余应力缺陷。它是因为钢板内部各种应力由于内外冷速不一致而产生的热应力。预防的办法是对有产生这种缺陷倾向的钢，在冷却时要严控临界冷却速度，并采用堆冷缓冷工艺。

  (2)组织缺陷。钢板终轧温度比较高，其奥氏体晶粒粗大，在慢速冷却时，就易产生粗大的晶粒和混晶组织。冷却速度过快又易产生不均匀而粗糙的魏氏组织或在表面产生马氏体、伪珠光体等激冷组织。这就使钢板综合力学性能和再加工性能大幅度的降低。预防办法是控制冷却速度，使之不产生上述组织。

  1)波浪。它是由于钢板终冷温度过高，塑性较好，在冷床上自然冷却时，受冷床的平坦度和支点距离等因素的影响，使钢板在长度方向产生了多个弯曲而形成的，为防止波浪缺陷，必须严控终冷温度和终矫温度。

  2)瓢曲。钢板在轧后冷却过程中，上、下表面及各部位冷却不均匀，造成收缩不一致而产生瓢曲，后又因终冷温度过低而难以矫平。厚度越大的钢板在轧后冷却过程中越容易产生瓢曲。防止瓢曲的措施是轧后合理调整冷却装置的上、下和各部位冷却水量及比例。在冷却装置中应建立流量检测和数字显示系统，以便操作人员正确操作。较适宜的上、下水量比是1：1．6～l：2．2。

  3)划伤。钢板经过拨爪式冷床时，由于温度比较高、强度偏低，下表面易被划伤。防止办法是控制钢板进入冷床的温度。根本防止划伤的办法是改变冷床的结构。

  为了实现钢板纵向温度控制的均匀性，对钢板头部和尾部采取特殊控制处理，同时对钢板纵向进行物理分区，在冷却过程之中对钢板进行分段跟踪。根据不同区段的钢板温度，对该区段的冷却控制参数进行微调处理。通过对冷却钢板进行分段控制处理，可以轻松又有效地控制钢板上异常温度波动的情况，如钢板表面黑印和轧机辊身水造成的温度偏低现象。对于钢板纵向上的整体温度梯度，通过控冷辊道的微加速控制减小或消除钢板纵向上的整体温度梯度。

  钢板宽度方向上的温度均匀性主要靠冷却装置的中部与边部的出水量不同性设计和边部遮蔽保证：

  (1)中部与边部的出水量不同性设计：宽向温度均匀性主要是靠上部集管采用横向不均匀的水量分布，如采用集管直径变化或间距变化，形成中凸形的水量分布，有资料介绍，当钢板边部的水流速度约为中心的75％时，可达到近似横向冷却均匀的目的。

  (2)边部遮蔽：钢板边部的冷却既要保证水流量减小，又要保证边部受到一定的冷却，为确保上述两相原则，采取边部遮蔽的式，即各个遮蔽挡板的位置参差交错，以边部温度的陡降位置为基准左右分列。

  钢板厚度方向的温度梯度是由冷却环境及钢板的材质决定的。当冷却环境(如冷却水流量，冷却水温，钢板的表面温度)和钢板的材质一定时，钢板厚度方向的温度梯度也就确定了。因此，当钢板材质确定后，要控制钢板厚度方向的温度梯度就必须改变冷却条件。主要靠减小冷却速度和实行缓冷来达到改善厚度方向温度均匀性的目的，如在高密集管层流冷却中在冷却速度许可的情况下尽量使用集管稀疏排列的冷却方式。合理调节控冷系统的上下水量比，可以使钢板上下两部分温度冷却一致，对钢板厚度方向的温度均匀性也有利。

  控制轧制后的快速冷却之所以受到重视，是因为它比直接由再加热后的等轴奥氏体加速冷却能产生更大的强韧化效果，有更好的实际生产效果，并且在能更加进一步细化铁素体的同时，珠光体分布均匀，可消除带状珠光体，并且有可能形成细贝氏体组织。一般认为，控制轧制后的快速冷却能增加钢板的强度，而不损害其韧性。韧脆转化温度取决于快速冷却以前的控制轧制效果。

  科研结果和生产实践表明，控制轧制之后，对钢板来控制冷却，能够达到提高强度而不损害钢板韧性的要求。控轧控冷工艺制度配合合理，在提高钢板强度的同时，还能更加进一步改善钢板的韧性。

  经过控制冷却后钢板的温度一般低于600℃，高牌号管线℃，因而对加速冷却装置、热矫直机的能力及钢板平直度确保功能提出了很高的要求。为了使钢板在长度、宽度和厚度方向上冷却均匀，一般要采用计算机控制管理系统，并且有特殊的控制功能。为了能够更好的保证钢板热矫直后拥有非常良好的平直度，对矫直机的能力提出了较高的要求，矫直机的能力要满足钢板矫后平直和消除钢板的单边浪、双边浪及中浪。由于经过控轧控冷后钢板的强度较高，因此剪切线设备的能力也应相应提高。控制冷却的计算机系统，至少必须由两级计算机实施生产的基本工艺过程全自动控制，同时必须设置大量的钢板位置检验测试仪表及测温仪表。

  中厚板的控制冷却装置一般安装在精轧机和矫直机之间。中厚板从终轧后到矫直机前，要经历空冷、水冷、再空冷的过程。在此过程中钢板的传热有：钢板向空气辐射放热，钢板与空气的对流换热，钢板与传输辊道的热传导，钢板与冷却水的对流传热，钢板内部的热传导，钢板内部相变时的相变潜热。

  钢板静止时与层流冷却水发生对流换热。随着钢板表面温度的不同，钢板和冷却水对流换热的形式也不相同。静态钢板的换热情况有以下几种：

  (1)当钢板的表面温度不足以让冷却水沸腾时，钢板和冷却水之间的传热属于自然对流传热。

  (2)随着钢板温度的升高钢板的表面开始产生气泡，但这时产生的气泡只是孤立的气泡，气泡之间并无相互影响。钢板表面的温度进一步升高，气泡间会相互影响，并合并成气块及气柱。这种形式的换热成为核沸腾换热，核沸腾的换热效率非常高，在工业上有广泛的应用。

  (3)当钢板表面的温度再进一步升高时，热流密度不再升高反而降低。这是因为气泡覆盖在钢板表明产生汽膜，使得蒸汽的排除环境恶化。钢板的这段沸腾传热称为过渡沸腾换热。

  (4)钢板表面的温度继续升高，这时钢板的表明产生稳定的蒸汽膜，产生的蒸汽有规则地排离膜层。此时的热流密度会随着钢板温度的增加而提高。

  层流冷却过程影响钢板冷却效率的因素很多，主要有：冷却水流量，钢板表面温度，冷却水温度，水流雷诺数，钢板的运行速度。

  (1)冷却水流量的影响。冷却水流量越大换热效率越大，但是流量较小时的增大幅度要比流量较大时的增大幅度大。

  (2)钢板表面温度的影响。钢板表面低温区的导热系数随钢板表面温度上升而增大，在某一温度范围(100~300℃)时，导热系数达到最大值。钢板表面温度继续增大时，导热系数随钢板表面温度的升高而减小。

  (4)水流雷诺数的影响。雷诺数越大，表明层流状态越差，冷却效率越低。反之，雷诺数越小，层流状况越好，冷却效率越高，导热系数越大。

  (5)钢板工作速度的影响。实践表明钢板的工作速度越大冷却效率越高。这是因为工作速度增大使得钢板表面的蒸汽膜厚度变薄，产生的气泡更容易排除。

  现代中厚板的层流冷却系统均采用计算机来控制。中厚板厂的层流冷却控制管理系统一般由二级计算机系统构成，即一级基础自动化级和二级过程控制级。控制冷却基础自动化级接受控制冷却过程机和操作员的设定信号，实现控冷设备各阀门精确定时开闭、冷却水流量的闭环自动控制以及辊道速度和加速度调整控制等。控制冷却过程控制级的基本功能是冷却方式的确定、阀门开闭的数量和分布和控制冷却模型的优化和自适应。过程机和基础自动化的PLC通过工业以太网相连，通过PLC控制层流冷却的传动机构。

  中厚板厂控制冷却系统的控制模式有手动、半自动和自动三种。层流冷却系统在不同的现场情况下可以再一次进行选择不同的控制模式，以提高生产效率。系统在正常状态下运行于半自动或者自动状态。在轧制环境经常变化时(如钢板换规格轧制，钢板终轧气温变化较大等)，系统一般运行在自动状态。自动状态下，层流冷却系统采用模型计算的控制参数进行过程控制。在自动状态下，通过轧线仪的检测信号，过程跟踪判断轧件的具置，并发出实时控制指令。自动状态下模型的设定参数根据轧件的实际状态不断地进行调整。

  在中厚板控制冷却系统中要实现对钢板的计算机控制，必须知道钢板的目前状态、钢板在轧线上的位置和轧线上检测仪表的状态等，这些都是由过程跟踪来实现的。控制冷却的过程跟踪主要有如下功能：对控冷辊道上的钢板位置及其状态进行跟踪；对控冷设备状态进行跟踪；对一级计算机所传递的轧件测量数据来进行管理；根据钢板在控冷辊道上的位置，触发控冷模型预设定计算、修正计算和自学习计算；将模型计算的结果传给基础自动化执行；对人机界面的指令和一级计算机传递的消息做出相应的响应；协调轧机过程机的轧制节奏；生成冷却报告。

  过程跟踪起着二级系统管理者的作用，它对一级计算机的检测消息做出响应，同时根据模型计算结果向一级计算机发出操作指令。模型计算依赖于跟踪逻辑的触发。过程跟踪还必须对模型计算结果进行保存和打印。

  在中厚板的轧线上，存在着多块钢进行交叉轧制，多块钢等待冷却的情况。因此，如何标记每块钢的身份和跟踪每块钢在轧线上的位置成为过程跟踪的关键问题。为了实现对轧件的精确跟踪，需要对轧线进行合理分区，原则上每个区段最多只能有一块钢板。通过轧线上的检测仪表监视该区段钢板的状态，并对该区段钢板的信息来管理，触发模型计算。如果控制轧制系统和控制冷却系统并行工作，控制冷却系统需要对轧件全线进行跟踪。为了节省计算机资源，控制冷却过程跟踪需要联合轧机的过程跟踪，对轧件在轧制期间的状态变化由轧机过程机进行跟踪。钢板终轧的最后一个道次前，轧机过程机将钢板轧后的过程信息传递给控冷过程机。以后控冷过程机将对轧件进行单独跟踪。

  中厚板在控制冷却过程之中由于钢较短，控制冷却系统不能采用反馈控制对钢板的在线冷却做出调整，只能采用前馈控制。因此，温度计算模型对提高中厚板的控制冷却精度具有重要意义。温度计算模型是根据假定的冷却条件计算钢板经过一定的冷却时间后钢板内部的温度场，以达到控制冷却速度和终冷温度的目的。当假定的冷却条件能够实现钢板既定的冷却速度和终冷温度时(或冷却速度和终冷温度在可接受的误差范围内)，认为假定的冷却条件就是系统的控制条件。因此，温度计算模型关系到控冷系统控制参数的设定，决定着控制冷却系统的精度。

  中厚板控制冷却的温度模型是基于传热学的基本理论。传热学是研究热量传递规律的一门学科，在轧钢生产中主要考虑的是钢板的传热，包括钢板内部的传热和钢板与周围介质的传热。根据Fourier定律和能量守恒定律，推导出钢板层流冷却过程的导热方程：

  解方程(1)即可得到钢板冷却过程的温度场。该方程的求解必须引入初始条件和边界条件，初始条件是钢板开始冷却时的温度场为已知条件。在钢板的层流冷却过程中，假设钢板温度场沿钢板厚度方向对称，引入中心绝热条件和表面对流换热条件，即：

  中厚板在层流冷却过程之中，无论采用什么冷却方式和冷却介质，钢板与冷却介质的对流换热系数都是反映冷却能力的重要指标。计算钢板冷却过程的温度场与换热系数有直接关系。从钢板层流冷却的微观过程分析，对流换热系数与一系列的因素有关系，包括：冷却水温度、冷却水量、钢板温度、钢板运行速度等。目前对流换热系数很难从物理上准确描述，在实际的应用过程之中多用经验公式表达。在工程应用中根据工厂的实际条件对经验公式进行一些修正，或采取层别细化使之比较符合冷却实际。

  在中厚板的控制冷却过程之中，由于控制系统是前馈系统，系统的控制精度严重的依靠前馈模型。但是前馈模型很难精确的反映现场实际，特别是对流换热系数模型是基于经验公式而得到的，必然存在着偏差。此外，还存在着以下误差：

  (1)量测误差为了进行设定计算需要测取钢板有关参数的实际值，如控冷轧线的测温仪读数等。由于检验测试仪表都存在一定的误差，因此设定模型中的“已知”参数也存在误差，这将影响预报精度。

  (2)系统特性的变化模型的建立，特别是模型参数的定量化，需要通过大量实测数据的统计处理才能实现，数据少了不能保证精度(测量值存在误差)，数据多了又会产生新的问题，即如何保证大量数据的“环境相同”。

  通过对冷却后钢板实际冷却数据进行处理，找出与控制目标之间的差距，对控制冷却的模型参数进行自学习，可以提高模型的控制精度。

  模型参数自学习分为短期自学习和长期自学习。短期自学习用于轧件到轧件的参数修正，学习后的参数值自动替代原先的参数值，用于下一块同种轧件，主要是与轧件有关的模型参数自学习。长期自学习用于大量同种轧件长期参数修正，学习后的参数值可以选择性地替代原先的参数值，主要是与层流冷却有关的模型参数自学习。加入自学习功能使得模型参数有了自我调整的能力，提高了模型的控制精度。

  切头剪设置在自动划线机和组合剪之间，主要负责对钢板两端头部的剪切及分切钢板的工作；剪体的下方设有随动辊道和板头处理装置。

  下剪刃的坐架与固定靠坐间留有5mm的间距，目的是在调整剪刃间隙过程中为调整垫板保留一定的调整范围。

  这是由于轧件的温度不均、变形不均及轧后冷却和其他因素的影响而出现弯曲的缺陷。

  根据钢材反向弯曲／拉伸方式和结构的不同将其分为：压力矫直机、辊式矫直机等类型。

  钢板矫直机按矫直钢板的温度分为热矫直机和冷矫直机；按结构可分为辊式矫直机和压力矫直机；多辊式矫直机按有无支撑辊可分为二重；式矫直机与四重式矫直机。

  热矫直机是中厚板厂的重要设备，为了满足。提高热矫直机的生产率和生产高质量钢板的要求，现代化的热矫直机应具有以下特点：

  (1)用数字控制管理系统精确调整上矫直辊位置，并借助测厚仪自动控制矫直辊负荷和在线过程计算机进行全自动操作；

  (2)为了更好的提高矫直效果，矫直机进出口处的辊(或下辊)可以单独调整，且在矫直过程中也可进行调整；

  (3)上矫直辊可以横向移动，能分别调整各段支承辊，以改变矫直辊的挠曲，消除钢板的单侧或双侧波浪形；

  (5)装备液压安全保护装置和快速松开装置以便在设备过载、卡钢和停电时快速松开矫直辊；

  (6)矫直辊和支撑辊分别组装在各自的框架 上，框架连同辊子可以侧向移动进行快速换辊；

  (7)矫直机进口处装备水或压缩空气的除鳞装置，以除掉轧后残留在钢板上的氧化铁皮；

  (8)在矫直机入口处安装一弯头压直机，消除钢板头部的上翘，或安装一个能单独上下调整的辊，使其与辊道的辊子一起夹住钢板，以压直其头部；

  热矫直机的工艺制度主要是根据矫直钢板的钢种、规格、性能以及钢板的外形质量的要求来确定矫直工艺参数，如：

  (1)矫直温度。一般矫直温度规定在600～750℃之间，温度过高，钢板到冷床上又会重新产生瓢曲和波浪形；温度过低钢的屈服点上升，矫直效果不好，而且矫后钢板表面残余应力高，降低了钢的性能，特别是冷弯性能。

  (2)矫直道次。矫直道次取决于每一道次的年直效果，操作者要根据钢板外形情况、轧制周月、轧件长度和终轧温度等因素来确定矫直童次。

  (3)矫直压下量。矫直压下量也即过矫量，三的大小直接影响钢板矫直弯曲变形的曲率值。置下量过小，曲率值满足不了变形要求，钢板的刚余曲率没有降到规定值以下，此时即使增加矫苴道次也不能使钢板平直；若压下量太大，虽司或少矫直道次，但会造成端部粘辊的事故。

  在矫直操作中，常有两种不足：一是只能有效地将钢板的曲率缺陷控制在一定的范围以内，或者控制在产品质量标准所允许的范围内，也就是说，钢板多少还存在一定的残余曲率值。二是司能产生压痕、硬伤等缺陷，问题大多是异物压人板面和由于操作不当，用温度较低的钢板头尾部，撞伤矫直辊，产生凹凸，从而使钢板表面产生硬伤，出现凹凸状缺陷。

  预防的方法是加强吹扫氧化铁皮、降低矫直辊温度、提高矫直辊辊面硬度、改进操作，以避免撞伤矫直辊。若出现上面讲述的情况，可临时用专用夹具将砂轮片压在有缺陷处，转动矫直辊将其磨去，缺陷严重时要换掉矫直辊。

  精整工序在中厚板生产的全部过程中占有非常非常重要的地位。它的作业线长、功能多，而且复杂。精整工序包括钢板的轧后冷却、矫直、划线、剪切或火焰切割、表面上的质量和外观尺寸的检查、缺陷的修磨、取样及试验、钢板的钢印标志及钢板的收集、堆垛、记录、判定入库等环节。每一个环节对钢板的产量和品种、内部质量和外形质量、力学性能和工艺性能，以及钢材的成材率和企业的经济效益等都会产生举足轻重的作用。

  中厚板的精整工序包括：轧后冷却、矫直、划线、剪切或火焰切割、质量检查、修磨、取样检验、标记及包装等。

  (1)轧后冷却。根据所生产的品种，轧后冷却能够使用自然空冷、控制冷却、堆冷和缓冷。

  (2)钢板矫直。为消除钢板的外形不良，如瓢曲、波浪等，使钢板达到、卜直，应对钢板进行矫直。轧制后钢板产生的瓢曲和波浪，可由热矫直机矫直，而在冷却后或热处理过程产生的瓢曲和波浪可用冷矫直机矫直。

  (3)划线。划线是为钢板切边做准备的，在剪切之前，预先在钢板表面划好线，然后按线剪切，这样子就能够保证钢板剪切尺寸精度高，去掉缺陷，提高成材率。划线有人工划线、小车划线和光标投影等方法。

  厚度大于50mm的厚钢板一般都会采用火焰切割，也叫氧气切割。其工艺大体如下：

  (3)用切割点火器点燃预热焰，接着慢慢打开预热氧气阀，调节火焰白心长度，使火焰成中性焰，预热起割点；

  (4)在切割起点上只用预热焰加热，割嘴垂直于钢板表面，火焰白心尖端距钢板表面1．5～2．5mm；

  (5)当起点达到燃烧温度(辉红色)时，打开切割氧气阀，瞬间就可进行切割；

  (6)在确认已割至钢板下表面后，就沿着切割线以适当的速度移动割嘴继续往前切割；

  可以实现厚板宽度及长度方向上的切割作业。对板厚为4．5～300mm的钢板可进行相对有效宽400～4100mm，最大有效长27000mm的切割作业。

  影响火焰切割的因素有割嘴大小及形状、使用气体种类、纯度及压力、切割钢板材质与厚度及表面状况、切割速度、预热焰的强度、切割钢板的温度、割嘴与钢板的距离、割嘴的角度等。

  (6)用单侧铡刀剪剪切钢板的第一边时，应以剪直为主要要求，剪切第二边时，应以宽度精度为主要要求；

  (5)单侧铡刀剪切边时，首先剪切的一边以平直为要求，剪切另一边时，应以宽度精度与平行度为主要要求；

  (1)分开布置的斜刃剪；(2)圆盘剪；(3)滚切式双边剪；(4)滚切式定尺剪；(5)滚切式剖分剪；(6)火焰切割机。

  滚切式双边剪剪切质量好，切边整齐，剪刃间隙自动调整，自动快速更换上下刀片，具有激光划线装置，钢板磁力堆中装置，剪切过程由计算机自动控制，目前已成为中厚板新建或改建的主要的剪切设备。

  滚切式定尺剪剪切钢板质量好，切口光洁，板形好，剪切频率高，可自动调整上下刀片间隙，自动更换上下刀片时间不长于30min，剪切过程和钢板定尺由计算机自动控制。

  钢板在剪切时主要的缺陷有毛边、塌边、剪裂、压痕、接痕及剪切尺寸和形状不良等。

  产生毛边、塌边的原因是：上下剪刃的间隙不合适、剪刃磨钝、润滑不良等原因。

  产生压痕的原因是：在剪切时有异物或剪切毛刺被剪刃带入钢板和剪台之间，剪切时造成压痕。

  产生接痕的原因是：铡刀剪剪刃固定螺丝松动，造成剪刃间的间隙；多次剪切时，钢板位置不准使得两次剪切线有错位。

  产生尺寸和形状不良的原因有：测量长度不准；钢板运行停止定位不准；剪切钢板温度比较高，收缩量计算不准等。

  其作用是对需要正火调质的钢板实行炉内滚动加热，以达到常化淬火、回火、退火的目的及所要求的钢板温度。

  钢板热处理生产线主要由辊道输送台车，炉前输入辊道、辊底式热处理炉、连接辊道、辊压淬火机等设备所组成的。

  为了生产具有高抗拉强度、高屈服点、耐冲击、耐腐蚀、耐磨等性能的调质板材。

  由两段组成，第一段是辊压淬火段，也是高压和中压段，第二段是低压段(冷却段)。其任务是对热处理炉加热后的钢板进行淬火处理。处理钢板厚度一般为6～50mm，最厚不超过100mm，处理钢板最大长度为18000mm。

  将中厚板加热到所要求的温度后并且保持一段时间，然后用选定的冷却速度和冷却办法来进行冷却，从而得到所需要的组织和性能，这一过程叫做热处理工艺。热处理工艺是由加热、保温和冷却三个阶段组成。根据不同的目的可采用不一样的加热温度和冷却速度。中厚板热处理常用的有正火、退火及调质三种工艺。

  正火是将钢板加热到上临界点A以上约30～50℃或更高的温度，使钢奥氏体化，并保温均匀化后，在自然的大气中冷却，得到珠光体型组织的热处理工艺。正火可以细化晶粒，均匀组织，提高冲击功和延伸性，消除轧制内应力。

  退火是将钢板加热到临界点A以上或以下的一定温度，保温一段时间，然后缓慢冷却，以获得接近于平衡状态的组织的热处理工艺。其实质就是将钢板加热与保温，使其内部形成均匀的奥氏体，然后随炉冷却。

  调质处理是淬火和高温回火，或中温回火，或正火的联合热处理，其目的是使钢板达到较高的综合性能。调质处理多用于中碳钢板和合金结构钢板等。调质处理时对一些淬火后应力较大的钢板，应及时进行回火，以免产生裂纹。调质处理进行高温回火时对一些钢板应控制冷却速度，以免产生回火脆性。

  淬火是把钢板加热到A以上，保温后以大于临界冷却速度进行快速冷却，以使过冷奥氏体转变为马氏体组织。对过共析钢需加热到A与A之间保温，然后快冷。