钢板在变形区内的流动规律及平面形状控制.doc

中厚板轧
制变形理论及钢板平面形状控制
1．沿轧件断面高向上变形的分布
1.1 中厚板轧制变形理论
中厚板轧制变形是一种不均匀变形。不均匀变形理论认为，沿轧件断面高度方向上的变形、应力和金属流动分布都是不均匀的，如图1所示。其主要内容为：
(1) 沿轧件断面高度方向上的变形、应力和流动速度分布都是不均匀；
(2) 在几何变形区内，在轧件与轧辊接触表面上，不但有相对滑动，而且还有粘着。所谓粘着系指轧件与轧辊间无相对滑动；（前滑现象是轧件出口速度大于轧辊在该处的线速度）
(3) 变形不但发生在几何变形区内，而且也产生在几何变形区以外，其变形分布都是不均匀的。这样就把轧制变形区分成变形过渡区、前滑区、后滑区和粘着区，见图1；
(4) 在粘着区内有一个临界面，在这个面上金属的流动速度分布均匀，并且等于该处轧辊的水平速度。

1-按不均匀变形理论金属流动速度和应力分布（>0.5-1.0时，）
金属流动速度分布：1-表面层金属流动速度；2-中心层金属流动速度；3-平均流动速度；4-后外端金属流动速度；5-后变形过渡区金属流动速度；6-后滑区金属流动速度；7-临界面金属流动速度；8-前滑区金属流动速度；9-前变形过渡区金属流动速度；10-前外端金属流动速度。
应力分布： +拉应力，—压应力；1-后外端；2-入辊处；3-临界面；4-出辊处；5-前外端。

图2沿轧件断面高度上变形分布 图3- 轧制变形区（>0.8）
1-表面层；2-中心层；3-均匀变形 1—易变形区；11—难变形区（粘着区）；111—自由变形区
A-A——入辊平面；B-B——出辊平面
A．由图2可看出，在接触弧开始处靠近接触表面单元体的变形，比轧件中心层单元本变形要大。这不仅说明沿轧件断面高度方向上的变形分布不均匀，而且还说明表面层的金属流动速度比中心层的要快。
B．图2中曲线l与曲线2的交点是临界面的位置，在这个面上金属变形和流动速度是均匀的。在临界面的右边，即出辊方向，出现了相反现象。轧件中心层单元体的变形比表面层的要大，中心层金局流动速度比表面层的要快。
C．在接触弧的中间部分，曲线上有一段很长的平行于横坐标轴的线段，这说明在轧件与轧辊相接触的表面上确实存在着粘着区。
D．从图中还可以看出，在入辊前和出辊后轧件表面层和中心层都发生变形，这充分说明了在外端和几何变形区之间有变形过渡区，在这个区域内变形和流动速度也是不均匀的。
1.2 沿轧件断面高度方向上的变形不均匀分布与变形区形状系数的关系
1. 当变形区形状系数>0.5-1.0时，即轧件断面高度相对于接触弧长度不太大时．压缩变形完全深入到轧件内部，形成中心层变形比表面层变形要大；
粗轧阶段，包括精轧前几道次，大压下量深入到轧件内部，可以改善晶粒尺寸。
2. 当变形区形状系数＜0.5-1.0时，随着变形区形状系数的减小，外端对变形过程影响变得更为突出，压缩变形不能深入到轧件内部，只限于表面层附近的区域；此时表面层的变形比中心层要大，金属流动速度和应力分布都不均匀，如图2所示。
在精轧阶段最后几道次，因为压下量小，温度低，变形深入不到内部。

图4-＜0.5-1.0时金属流动速度与应力分布
（a）金属流动速度分布：1、6外端；2、5-变形过渡区；3-后滑区；4-前滑区
（b）应力分布：A-A 入辊平面；B-B 出辊平面
1.3. 沿轧件宽度方向上的流动规律
根据最小阻力定律，由于变形区受纵向和横向的摩擦阻力、的作用(见图3)，大致可把轧制变形区分成四个部分；即ADB及CGE和ADGC及BDGE四个部分，ADB及CGE区域内的金属沿横向流动增加宽展，面ADGC及BDGE区域内的金属沿纵向流动增加延伸。
a. 外端对变形区金属流动分布也产生一定的影响作用，前后外端对变形区产生张应力。
b. 另一方面由于变形区的长度小于宽度，故延伸大于宽展，在纵向延伸区中心部分的金属只有延伸而无宽展，因而使其延伸大于两侧，结果在两侧引起张应力。这两种张应力引起的应力以表示，它与延伸阻力方向相反，削弱了延伸阻力，引起形成宽展的区域ADB及CGE收缩为adb和cge。事实证明，张应力的存在引起宽展下降，甚至在宽度方向上发生收缩产生所谓“负宽展”（连轧中均存在）。在轧件头部张应力较小，使得宽展较大。
c. 沿轧件高度方向金属横向变形的分布也是不均匀的，一般情况下接触表面由于摩擦力的阻碍，使表面的宽度小于中心层，因而轧件侧面呈单鼓形。当小于0.5时，轧件变形不能渗透到整个断面高度，因而轧件侧表面呈双鼓形，在粗轧机上可以观察到这种现象。
所以济钢，因为粗轧的压下量小，变形深入不到内部，使得轧件侧面呈双鼓形。

图5 轧件在变形区的横向流动

2．轧制过程的横变形——宽展
定义：沿横向移动的体积所引起的轧件宽度的变化称为宽展。在习惯上，通常将轧件宽度方向线尺寸的变化，即绝对宽展直接称为宽展。
2.1 宽展分类
在不同轧制条件下，坯料在轧制过程中的宽展形式不同。根据金属沿横向流动的自由程度，宽展可分为：自由宽展、限制宽展和强迫宽展。
（1）自由宽展
材料在轧制过程中,被压下的体积往横向流动时，具有沿垂直于轧制方向朝两侧自由流动的可能性,此时不受其金属流动除受接触摩擦的影响外，不受其他任何的阻碍和限制，如孔型侧壁、立辊，结果明显地表现出轧件宽度上线尺寸的增加。这种情况为自由宽展。如平辊上轧制矩形断面轧件，以及宽度有很大富裕的扁平孔型内轧制。板带轧制，展宽表现为自由宽展，中厚板轧制亦是。在开轧阶段，有30-40%体积用于宽展，到较薄时，宽展很少。
（2）限制宽展
金属横向流动，除了受接触摩擦的影响外，还承受孔型侧壁的限制作用。
（3）强迫宽展
金属横向流动不仅不受任何阻碍，且有强烈的推动作用，使轧件宽度产生附加的增长，此时产生的宽展为强迫宽展。如凸型孔型中轧制。
2.2 宽展沿轧件横断面高度上的分布
由于轧辊与轧件的接触表面上存在着摩擦，以及变形区几何形状和尺寸的不同，因此沿接触表面上金属质点的流动轨迹与接触面附近的区域和远离的区域是不同的。它一般由以下几个部分组成：滑动宽展、翻平宽展和鼓形宽展，如图3所示。
(1) 滑动宽展：变形金属在与轧辊的接触面产生相对滑动所增加的宽展量,以宽展后轧件由此轧件达到的宽度为：

(2 ) 翻平宽展是由于接触摩擦阻力的作用，使轧件侧面的金属，在变形过程中翻转到接触表面上。使轧件的宽度增加，增加的量以表示，加上这部分展宽的量之后轧件的宽度为；

(3) 鼓形宽展是轧件侧面变成鼓形而造成的展宽量，用表示，此时轧件的最大宽度为：

显然，轧件的总展宽量为：
通常理论上所说的宽展及计算的宽展是指将轧制后轧件的横断面化为同厚度的矩形之后，其宽度与轧制前轧坯宽度之差，即
因此，轧后宽度是一个为便于工程计算而采用的理想值。
滑动宽展、翻平宽展和鼓形宽展的数值，依赖于摩擦系数和变形区的几何参数的变化。它们有一定的变化规律，但至今定量的规律尚未掌握。只能依赖实验和初步的理论分析了解它们之间的一些定性关系。
例如摩擦系数越大，不均匀变形就越严重，此时翻平宽展和鼓形宽展的值就越大，滑动宽展越小。
各种宽展与变形区几何参数之间有如图7所示的关系，由图中的曲线可见，
当越小时，则滑动宽展越小，而翻平和鼓形宽展占主导地位。这是因为越小，粘着区越大，故宽展主要是由翻平和鼓形宽展组成。而不是由滑动宽展组成。

图6. 宽展沿轧件横断面高度的分布 图7. 各种宽展与的关系
2.3 宽展沿轧件宽度上的分布
关于宽展沿轧件宽度分布的理论，基本上有两种假说：
第一种假说认为宽展沿轧件宽度均匀分布。这种假说主要以均匀变形和外区作用作为理论的基础。因为变形区与前后外区彼此是同一块金属，足紧密联结在一起的。因此对变形起着均匀的作用，使沿长度方向上各部分金属延伸相同，宽展沿宽度分布自然是均匀的，它可用图8来说明。
第二种假说，认为变形区分为四个区域，即在两边的区域为宽展区，中间分为前后两个延伸区，它可用图9来说明。

图8. 宽展沿宽度均匀分布的假说 图9. 变形区分区图示
2.4 影响宽展的因素
（1）相对压下量的影响
压下量是形成宽展的源泉，是形成宽展的主要因素之一，相对压下量愈大，宽展愈大。很多实验表明，随着压下量的增加，宽展量也增加，如图10(b)所示，这是因为压下量增加时，变形区长度增加，变形区水平投影形状也增大，因而使纵向塑性流动阻力增加，纵向压缩主应力值加大。根据最小阻力定律，金属沿横向运动的趋势增大，因而使宽展加大。另一方面，增加，高向压下来的金属体积也增加，所以使也增加。
应当指出，宽展量随压下量的增加而增加的状况由于的变换方法不同，使的变化也有所不同，如图10(a)所示，当H＝常数或h＝常数时，压下率增加，的增加速度快，而＝常数时，增加的速度次之。这是因为，当H或h＝常数时，欲增加，需增加，这样就使变形区长度增加，因而纵向阻力增加，延伸减小，宽展增加。同时增加，将使金属压下体积增加，也促使增加，二者综合作用的结果，将使增加得较快。

图10. 宽展与压下量的关系
a. 当、H、h为常数，低碳钢轧制温度为900和速度为1.1m/s时，与的关系
b. 当H、h为常数，低碳钢轧制温度为900和速度为1.1m/s时，与的关系
图11所示为相对压下率与宽展指数之间关系的实验曲线，对上述道理可以完满地加以解释。当增加时，增加，故会直线增加；当h或H等于常数时，增加是靠增加来实现的，所以增加得缓慢，而且到一定数值以后即增加超过了的增大时，会出现下降的现象。

图11.在、H、h为常数时宽展指数与压下率的关系
（2）轧制道次的影响
实验证明，在总压下量一定的前提下，轧制道次愈多，宽展愈小，如表3—1所示的数据可完全说明上述结论，因为在其他条件及总压下量相同时，一道轧制时变形区形状比值较大，所以宽展较大；而当多道次轧制时，变形区形状值较小，所以宽展也较小。
因此，不能只是从原料和成品的厚度来决定宽展，而总是应该按各个道次来分别计算。

（3）轧辊直径对宽展的影响
由实验得知，其他条件不变时，宽展随轧辊直径D的增加而增加。这是因为当D增加时变形区长度加大，使纵向的阻力增加，根据最小阻力定律，金属更容易向宽度方向流动，如图3-15所示。
研究辊径对宽展的影响时，应当注意到轧辊为圆柱体这一特点，沿轧制方向出于是圆弧形的，必然产生有利于延伸变形的水平分力，它使纵向摩擦阻力减小，有利于纵向变形，即增大延伸。所以，即使变形区长度与轧件宽度相等，延伸与宽展的量也不相等，而受工具形状的影响，延伸总是大于宽展。
（4）摩擦系数的影响
实验证明，当其他条件相同时，随着摩擦系数的增加，宽展也增加，如图3-16所示，因为随着摩擦系数的增加，轧辊的工具形状系数增加，因之使比值增加，相应地使延伸减小，宽展增大。摩棕系数是轧制条件的复杂函数，可写成下面的函数关系：

式中：分别为轧制温度；轧制速度；轧辊材质及表面状态、轧件的化学成分。

凡是影响摩擦系数的因素，都将通过摩擦系数引起宽展的变化。这主要有：
(a) 轧制温度对宽展的影响 轧制温度对宽展影响的实验曲线如图3-17所示。分析此图上的曲线特征可知，轧制温度对宽展的影响与其对摩擦系数的影响规律基本上相同。在此热轧条件下，轧制温度主要是通过氧化铁皮的性质影响摩擦系数，从而间接地影响宽展。在较低阶段由于温度升高，氧化皮的生成，使摩擦系数升高（精轧阶段须除鳞），从而宽展亦增。而到高温阶段由于氧化铁皮开始熔化起润滑作用，使摩擦系数降低，从而宽展降低。

(b) 轧制速度的影响 轧制速度对宽展的影响规律基本上与其对摩擦系数的影响规律相同，因为轧制速度是影响摩擦系数的，从而影响宽展的变化，随轧制速度的升高，摩擦系数是降低的，从而宽展减小，见图3-18所示。
(c) 轧辊表面状态的影响 轧辊表面愈粗糙，摩擦系数愈大，将导致宽展愈大，实践也完全证实了这一点，譬如在磨损后的轧辊上轧制时产生的宽展较在新辊上轧制时的宽展为大。轧辊表面润滑使接触面上的摩擦系数降低，相应地使宽展减小。
(d) 轧件的化学成分的影响 轧件的化学成分主要是通过外摩擦系数的变化来影响宽展的。热轧金属及合金的摩擦系数所以不同，主要是由于其氧化皮的结构及物理机械性质不同，从而影响摩擦系数的变化和宽展的变化。但是，目前对各种金届及合金的摩擦系数研究较少，尚不能满足实际需要。一般是，合金钢表面的摩擦系数比普碳钢表面的摩擦系数大点。
（5）轧件宽度对宽展的影响
如前所述．可将接触表面金属流动分成四个区域：即前滑、后滑区和左、右宽展区，用它可以说明轧件宽度对宽展的影响。假如变形区长度一定，当轧件宽度B逐渐增加时，由到如图3-19所示，宽展区是逐渐增加的，因而宽展也逐渐增加，当由到时，宽展区变化不大，而延伸渐渐增加。因此，对于绝对量上来讲，宽展的变化也是先增加，后来区域不变。这已是试验证实的。

从相对量来说，则随着宽展区和前滑、后滑区的比值不断减小，而逐渐减小。同样若B保持不变，而增加时，则前滑、后滑区先增加，而后接近不变；而宽展区的绝对量和相对量均不断增加。
一般说来，当增加时，宽展增加，亦即宽展与变形区长度成正比，而与其宽度B成反比，此比值越大，宽展亦越大。的变化，实际上反映了纵向阻力及横向阻力的变化，轧件宽度B增加，减小，当B值很大时，趋近于零，即b／B＝1，现平面变形状态。
2.5 宽展计算公式

式中：变几何因素——形区高度、长度、轧辊直径、变形区横断面积、压下量和压下率；物理因素——摩擦系数、温度、金属化学成分、变形抗力、轧辊线速度和变形速度。
简化后公式很多，其下面的公式适合于中厚板的宽展计算：

式中：宽展率、轧前轧后厚度、轧前轧件宽度、轧辊直径。

3．轧制过程的纵变形——延伸
3.1 轧制过程中的前滑与后滑
在轧制过程中轧件在高度方向受到压缩的金属，一部分纵向流动，使轧件形成延伸，而另—部分金届横向流动，使轧件形成宽展。轧件的延伸是由于被压下金属向轧辊入口和出口两个方向流动的结果。在轧制过程中，轧件出口速度大于轧辊在该处的线速度v 的现象称为前滑现象。而轧件进入轧辊的速度小于轧辊在该处线速度v的水平分量。的现象称为后滑现象。在轧制理论中，通常将轧件出口速度与对应点的轧辊圆周速度的线速度之差与轧辊圆周速度的线速度之比值称为前滑值，即

轧件尺寸为冷尺寸，故必须用下面公式换算成热尺寸（Lh)

分别表示：轧件冷却后测得的尺寸、轧件轧制时的温度和测量时的温度、膨胀系数。
碳素钢膨胀系数表

用刻痕法测量前滑
同样，后滑值是指轧件入口断面轧件的速度与轧辊在该点处圆周速度的水平分量之差同
轧辊圆周速度水平分量之比值来表示，即

3.2 中性角
中性角是决定变形区内金属相对轧辊运动速度的参量。由图2可知，根据在变形区内轧件对轧辊的相对运动规律，中性面nn’所对应的角为中性角。在此面上轧件运动速度同轧辊线速度的水平分速度相等。而由此中性面nn’将变形区划分为两个部分，前滑区和后滑区。在中性面和入口断面间的后滑区内，在任一断面上金属沿断面高度的平均运动速度小于轧辊圆周速度的水平分量，金属力图相对轧辊表面向后滑动；在中性面和出口断面间的前滑区内，在任一断面上金属沿断面高度的平均运动速度大于轧辊圆周速度的水平分量，金属力图相对轧辊表面向前滑动。由于在前滑、后滑区内金属力图相对轧辊表面产生滑动的方向不同，摩擦力的方向不同。在前滑、后滑区内，作用在轧件表面上的摩接力的方向都指向中性面。
中性角公式：

图3. 轧制过程速度图
3.3 前滑的计算公式
欲确定轧制过程中前滑值的大小，必须找出轧制过程中轧制参数与前滑的关系式。此式的推导是以变形区各横断面秒流量体积不变的条件为出发点的。变形区内各横断面秒流量相等的条件，即＝常数，这里的水平速度认是沿轧件断面高度上的平均值。按秒流量不变条件，变形区出口断面金属的秒流量应等于中性面处金属的秒流量，由此得出：
由图可知几何关系：由上式得：

由前滑的定义得到：

由上式可知，影响前滑值的主要工艺参数为轧辊直径、轧件厚度、中性角。
当中性角很小时，可取，故上式可以简化为：
，又，
所以：
3.4 影响前滑的因素
很多实验研究和生产实践表明，影响前滑的因素很多。但总的来说主要有以下几个因素：压下率、轧件厚度、摩擦系数、轧辊直径，前、后张力，孔型形状等等，凡是影响这些因素的参数都将影响前沿值的变化。下面分别论之。
1．压下率对前滑的影响
前滑随压下率的增加而增加，其原因是由于高向压缩变形增加，纵向和横向变形都增加，因而前滑值增加。
2．轧件厚度对前滑的影响
轧后轧件厚度减小，前滑增加。当轧辊半径和中性角不变时，轧件厚度越减小，则前滑值愈增加。
3．轧件宽度对前滑的影响
轧件宽度小于40mm时，随宽度增加前滑亦增加；但轧件宽度大于40mm时，宽度再增加时，其前滑值则为一定值。这是因为轧件宽度小时，增加宽度其相应地横向阻力增加，所以宽展减小，相应地延伸增加，所以前滑也因之增加。当大于一定值时，达到平面变形条件，轧件宽度对宽展不起作用，故轧件宽度再增加．宽展为一定值，延伸也为定值，所以前滑值也不变。
4．轧辊半径
从E．芬克的前滑公式可以看出，前滑值是随辊径增加而增加的，这因为在其他条件相同的条件下．当辊径增加时，咬人角就要降低，而摩擦角保持常数，所以稳定轧制阶段的剩余摩擦力相应地就增加，由此将导致金属塑性流动速度的增加，也就是前滑的增加。
5．摩擦系数对前滑的影响
实验证明，在压下量及其他工艺参数相同的条件下，摩擦系数越大，其前滑值越大。这是由于摩擦系数增大引起剩余摩擦力增加，从而前滑增大。利用前滑公式同样可以证明摩擦系数对前滑的影响，由该公式看出摩擦系数增加将导致中性角增加，因此前滑也增加。
6．张力对前滑的影响
前张力增加时，则使金属向前流动的阻力减少，从而增加前滑区，使前沿增加。反之，后张力增加时，则后滑区增加。

4．平面形状控制
5.1 概述
中厚板用途广泛，因此产品尺寸规格也多种多样。为了获得不同尺寸规格的产品，板坯不仅要在长度方向上轧制，也需要在宽度方向上轧制。由于板坯在长度和宽度方向的端部都要产生不均匀变形，使轧后的钢板平面形状一般不为矩形，从而造成钢板的切头、切尾和切边量增加，严重影响中厚板成材率。
早在1976年，日本就开始了中厚板平面形状控制技术的研究，在平面形状控制的基本原理、工艺技术及平面形状检测等领域进行了许多工作。
随着液压控制技术和计算机控制技术在中厚板轧机上的成功应用，使中厚板的成材率得到了显著的提高。据报道，日本多家中厚板生产厂的成材率在80年代初期，就已经普遍达到90%以上，切头尾及切边损失控制在4%以下。
a. 日本名古屋中厚板厂采用立辊轧边法，除了对钢板的平面形状实施控制外，还能对钢板的宽度进行控制，生产出齐边的钢板，使中厚板的成材率达到96.8%的高指标。
b. 日本川崎水岛厂开发了MAS轧制法，在中厚板轧制初始的成形道次和展宽道次轧制时，沿轧制方向将轧件两端轧成楔形，使轧件的四角在随后的轧制过程中被充满，整个轧件呈近似矩形，从而减少了切头尾及切边的损失。
先进的平面形状控制方法的共同特点是，需要四辊轧机和近接配置的立辊轧机的相互配合。在成形及展宽阶段，通过平辊或立辊的连续压下，适当改变轧件的形状，控制金属的横向流动和纵向流动，使轧件在延伸轧制阶段获得最佳的矩形“充满度”。同时，立辊轧机根据测宽仪的测量，对轧件进行AWC控制，提高了宽度控制精度，使以此为基础的平面形状控制技术更加完善。
国内外的许多中厚板工厂在控制钢板平面形状即钢板的矩形化方面开展了大量卓有成效的工作。总结出符合各自工艺及装备特点的控制方法，都不同程度地达到了减少切损的目的，国外主要中厚板厂采用的平面形状控制技术见表 3－1。
表 3－1 国外主要中厚板厂采用的平面形状控制技术
厂家
住友鹿岛
川崎水岛
NKK京浜
NSC君津
浦项2#
迪林根
平面形状控制技术
立辊轧边法
MAS法
类似MAS
类似MAS
立辊
无
5.2 平面形状形成过程
重要性: 研究轧制过程中的平面形状变形规律，使平面形状矩形化，减少切头尾与切边损失，提高成材率
在中厚板生产中，影响成材率的因素有切头尾、切边、氧化铁皮、轧废、质量缺陷等，其中平面形状不良（切头尾与切边）造成的损失占了很大的比例。中厚板轧制过程的特殊性造成其轧后的平面形状多不呈矩形，在交货以前必须进行切头尾和切边处理。
中厚板轧制过程中，轧制完成后的钢板平面形状，是成形轧制、展宽轧制及延伸轧制各个过程中平面形状变化量叠加的结果。
成形和展宽轧制阶段头尾端产生的不均匀变形合成起来，导致轧后钢板的平面形状不是真正的矩形。
成形和展宽轧制过程中发生的平面形状变化如图3－5所示。图中C1和C3部分那样的凹形是由于头尾端局部展宽造成的，而C2和C4部分那样的凸形是因为在宽度方向上，两边部分比中间部分展宽大，因而在长度方向上发生延伸差，再加上C1和C3部分局部展宽的影响而产生的。所以轧制结束时的平面形状是由板坯尺寸、成品尺寸及影响展宽的诸多因素决定的。
就影响平面形状的因素而言，除了横向轧制比（轧制宽/板坯宽，即展宽比）和长度方向轧制比（轧制长/板坯长）之外，还有压下率、变形区接触弧长等因素。一般来说，在展宽比大和长度方向轧制比小的情况下，轧件头尾端部显凸形，而边部显凹形，变形结果如图3－6（a）所示，在展宽比小和长度方向轧制比大的情况下，轧件头尾端部显凹形，而边部显凸形，结果如图3－6（b）所示。

（a）成形轧制后 （b）展宽轧制后
图3－5 轧制过程中的平面形状改变 图3－6 轧制结束时的钢板平面形状
5.3平面形状控制技术
平面形状控制技术是成品钢板的矩形化技术，平面形状控制的实质是实现中间道次的变断面轧制。当前已经开发出许多平面形状控制手段，如MAS法、狗骨轧制法（DBR法）、薄边展宽轧制法、立辊轧边法等。（合成照相法、激光测量法）
（1）厚边展宽轧制法（Mizushima Automatic Plan View Pattern Control System，即MAS）
日本川崎制铁公司水岛中厚板厂开发并于1978年开始用于生产的平面形状控制技术。这种技术通过预测每块钢板轧制终了的平面形状变化量，给出相应的压下量来控制辊缝的开度以改变轧材的厚度，最终使钢板的平面形状成为矩形。这种技术的控制过程如下：
① 由预报模型求得边部和端部形状的变化量，把它换算成成形轧制最终道次的板厚分布；
② 在成形轧制的最后一个道次中，给沿长度方向相应各点以规定的厚度差；
③ 将板坯回转90o进行展宽轧制，由于宽向厚度不同，从板边到板中心的压下率也不同，从而使平面形状得以改善。
厚边展宽轧制法的原理如图3－7所示。实线表示采用厚边展宽轧制法轧后的钢板形状，虚线为采用传统轧制法轧后的钢板形状。
厚边展宽轧制法（MAS轧制法）的要点
a. 正确预报终轧后的形状，定量取得轧制过程中阶段的平面形状变化。
b. 在控制方面，为了实现在轧制中板坯的厚度变化，不仅需要大负荷响应性能良好的液压AGC控制，而且需要对厚度变化模型的偏移的设定和厚度变化量的高精度控制系统。

图3－7 厚边展宽法(MAS) 轧制原理
(2) 狗骨轧制法（DBR法）
狗骨轧制法（Dog Bone Rolling）是日本钢管福山中厚板厂开发的一种平面形状控制技术，该技术:
将预测到的长度方向的平面形状变化量都补偿到宽度方向的厚度截面上，将轧件先轧成两边厚、中间薄的“狗骨”形状，然后再沿坯料的长度方向一直作延伸轧制，直到轧出成品钢板。该方法与MAS法的补偿原理基本相同，不同之处在于，狗骨轧制法只能解决轧件头尾的“舌形”，不能补偿轧件边部的不均匀变形。此外，DBR法在确定“狗骨”量时，考虑了“狗骨”部分在压下时的宽展。图3－8为DBR法原理示意图。
DBR断面（宽展后的宽度截面）
90º
DBR
普通轧制

图3－8 DBR法轧制原理
(3) 薄边展宽轧制法
薄边展宽轧制法也称差厚展宽轧制法，是日本川崎制铁公司千叶中厚板厂采用的平面形状控制技术。该技术是将展宽轧制后的不均匀变形量折算成轧辊水平倾斜的角度，在展宽轧制后，紧接着倾斜轧辊，追加两道次变形，对板坯的两边进行轧制，使薄边展宽轧制后的板坯形状接近矩形，以消除成形轧制与展宽轧制阶段不均匀变形而形成的头尾凸形。然后将轧件转动90度，延伸轧制为平面形状较好的成品钢板。
薄边展宽轧制法的生产过程如图3－9所示，虚线为未实施该技术时成品钢板的平面形状。
转动900

本方法轧制的最终形状
转动900
板坯
普通展宽轧制结束时的形状
传统方法轧制的最终形状
轧制方向
薄边轧制结束时的形状

图3－9 薄边展宽轧制法的原理

(4) 立辊轧边法
立辊轧边法控制平面形状的过程如图10所示，该方法利用立辊的侧压来消除边部的局部展宽和端部的不均匀变形。同时，对钢板的宽度进行控制，以生产出齐边的钢板。
立辊轧边法是日本新日铁名古屋中厚板厂开发的技术，是在采用MAS轧制法的基础上，辅之以立辊轧边。该方法既可以控制钢板的平面形状，又使钢板齐边。
板坯
成形轧制
无立辊轧制的板坯形状
展宽轧制
转90℃
转90℃

图3－10 立辊轧边法的原理
轧制力影响因素

5.中厚板轧制力矩

空转力矩：

弹跳曲线在零压力下对应的数值就是弹跳曲线的零点。该零点不是一成不变的,而会在轧制过程中逐渐漂移。漂移量的大小与轧辊的磨损、热膨胀和各种间隙等有关
5．中厚板轧制过程的变形特点
中厚板的轧制一般需要三个阶段：成形阶段、展宽阶段、伸长阶段。
因为中厚板轧机的产品宽度范围和厚度范围很大，而中厚板的坯料规格是有限的。所以中厚板的轧制过程需要进行成形轧制和展宽轧制来适应终轧产品的尺寸要求。不同的产品可能需要的轧制阶段不一样，为此需要根据实际情况制定中厚板的轧制策略。轧制策略的好坏直接影响最终产品的平面形状和成材率，同时它还影响到轧制节奏。一般来说，中厚板的轧制策略有5种，如图1。
4.1 轧制策略类型
a. 纵－横－纵轧制策略表示坯料先进行成形轧制，然后进行展宽轧制，最后进行伸长轧制；
b. 横－纵轧制策略表示坯料先进行横向展宽轧制，然后进行伸长轧制；
c. 纵－横轧制策略表示坯料先进行纵向展宽轧制，然后进行伸长轧制；
d. 全纵轧制策略表示坯料直接进行伸长轧制；
e. 全横轧制策略表示坯料旋转90度后进行伸长轧制。

4.2 各阶段的作用及压下要求
a. 成形阶段的作用
一般认为是消除板坯表面不平或由于剪断引起的端部压扁的影响，使得展宽轧制前获得准确的坯料厚度，减少横轧时的桶形，为提高展宽轧制阶段的板厚精度和展宽精度打下良好的基础，而且成形阶段道次不宜过多，一般为1～4个道次。主要是1-2道次。但是成形阶段还有一个重要作用没有得到重视，就是它可以改善最后产品的平面形状。实践证明展宽比越大时，要想获得良好的板形和平面形状，必须增加展宽前轧件的长度，故需进行纵轧如图3。但是国内中厚板生产过程中为了抢产量，忽视了成形阶段的作用，直接进行横－纵轧制。总体来说，成形阶段轧件温度比较高，轧件厚度值也较大，板形不是制约轧制规程的因素，所以在设备能力范围内尽量采用大压下量。
b. 展宽阶段的作用
为了满足成品宽度的要求，将成形后的轧件在宽度或长度方向上得到展宽，直至获得成品钢板的毛边宽度为止。目前国内的中厚板生产过程主要采用横向展宽或纵向展宽法进行展宽轧制（对应轧制策略中的横－纵轧和纵－横轧）。展宽轧制使得轧件在纵、横两个方向上都得到变形，有助于改善钢板的各向异性。但是如果纵向变形和横向变形的分配比不合适，会造成轧件成材率降低。
展宽轧制时钢板展宽量的变化受板坯形状、展宽量、展宽比和成形轧制的影响，展宽变化量与展宽比（展宽轧制后的板宽与坯料板宽的比值）之间的关系如图4所示。从图中可以看出：展宽比在1.4左右时展宽变化量最小，小于1.4时，成品板呈凹形，大于1.4时，成品板呈桶形。因此如果展宽比远离1.4，钢板切边损失增大。
此外，展宽轧制时板坯越厚，道次压下量越小，展宽轧制后板坯的侧边折叠量越大。试验证明：当展宽轧制开始时板坯厚度小于200mm、道次压下量为20～30mm时，板坯侧边折叠量较小。总体来说，展宽阶段轧件温度比较高，轧件厚度值也较大，板形已不是制约轧制规程的因素，所以在设备能力范围内尽量采用大压下量。

展宽轧制后，板坯需要旋转90度进行伸长轧制，直至满足成品钢板的厚度、板形和性能要求。伸长轧制直接涉及产品最终的厚度精度、板形精度和综合性能，所以该阶段的轧制规程的分配至关重要。
综合考虑中厚板坯料尺寸、成品尺寸以及成材率对要求，给出中厚板轧制策略对制定方法，其计算流程图如图4所示。通过流程图可以看出，纵－横－纵的轧制策略是优先考虑的轧制策略，同时还要兼顾展宽比接近1.4时展宽量最小的条件。
c.伸长阶段作用
使钢板达到成品钢板所要求的厚度，并精确控制轧件的厚度精度和板形精度。
其轧制规程的分配不能简单的采用等负荷分配。根据现场轧制经验可知，伸长阶段最后几个道次的压下量对轧件的板形有很大的影响，其轧制力在最后几个道次基本呈线性下降。这与采用恒比例凸度原则进行轧制规程分配是基本吻合的。
钢板轧制时获得良好板形的条件是钢板的比例凸度基本为一恒定值。根据对四辊轧机轧辊弹性变形分析已知，在不考虑轧件横向流动的情况下，道次钢板出口凸度与轧制力之间基本呈线性关系：

式中，是第i道次的轧制力、是其它因素对道次出口凸度的影响、是模型参数。

宽度收缩量(mm)=温度值(以百度计)×长或宽(m)
厚度冷缩量简单公式