為了在高壓下率條件下也能夠高效率、低成本制造高強度帶鋼，需要采用自由程序軋制技術。高強度帶鋼的軋制負荷大，使帶鋼具有高精度尺寸有很大困難。并且由于高強度帶鋼尾部容易發(fā)生跑偏，通板性較差，容易發(fā)生通板故障。
為解決上述問題，建立高強度熱軋帶鋼高質(zhì)量高效率制造技術，新日鐵住金對以下技術進行了研究開發(fā)。①采用在水冷過程中可以進行測溫的溫度計，對帶鋼熱軋工藝進行全面控制，從而使帶鋼性能均勻化。②提高生產(chǎn)效率的自由程序精軋技術和控制，從而帶鋼跑偏的高速通板技術。③使生產(chǎn)效率******化的軋機節(jié)奏控制技術。
1、高強度帶鋼高質(zhì)量制造技術（全面溫度控制）
高強度帶鋼的力學性能在很大程度上受熱精軋過程熱履歷的影響，所以本開發(fā)工藝中的全面精細溫度控制對提高高強度帶鋼的力學性能十分重要。圖2是新日鐵住金開發(fā)的全面溫度控制系統(tǒng)圖。該系統(tǒng)通過對帶坯加熱溫度控制、精軋機架間的冷卻控制和輸出輥道（ROT）冷卻控制，實現(xiàn)了從精軋前到卷取全過程的溫度全面控制。
在對帶鋼性能有很大影響的ROT冷卻中，新日鐵住金采用了自主開發(fā)的、在冷卻帶水環(huán)境下可以高精度測量帶鋼溫度的溫度計，對卷取溫度進行前饋控制（FF）。
為了制造高強度和高加工性兼?zhèn)涞母邚姸葞т?，必須對ROT冷卻過程中的帶鋼溫降進行精細控制，使帶鋼具有相應的組織。為此開發(fā)出使用上述新型溫度計對軋件急冷終止溫度、中間空冷時間和卷取溫度同時進行控制的技術。
2、高強度帶鋼的高效率制造技術
為實現(xiàn)高強度帶鋼的高效率制造，不僅需要高速通板技術縮短軋制時間，而且需要有自由程序軋制技術，并且對軟鋼和高強度帶鋼應采用不同的自由程序軋制技術。
下面對進行自由程序軋制所需要的鋼板斷面輪廓高精度在線預測技術、帶鋼跑偏防止技術以及軋機空轉時間最小化、提高生產(chǎn)效率的軋機節(jié)奏控制技術進行介紹。
2.1、鋼板斷面輪廓在線預測技術
在對軋制負荷有很大不同的軟鋼和高強鋼進行自由程序軋制時，軋制帶鋼使帶鋼輪廓達到目標值并且保持帶鋼平坦度良好的技術十分重要。為此，需要鋼板斷面輪廓高精度在線預測技術。
過去采用組合模型對鋼板斷面輪廓進行預測計算，利用組合模型反復進行軋輥變形計算和軋制負荷計算，可以高精度對鋼板斷面輪廓進行預測。但在實際生產(chǎn)中，由于時間的制約，不能進行獲得高精度預測的反復計算，因此組合模型不適用于在線生產(chǎn)。為此，新日鐵住金開發(fā)出不必進行反復計算的、在線鋼板斷面輪廓預測計算方法。該方法利用軋機出入口板厚分布偏微分系數(shù)和軋機前后拉伸應力分布偏微分系數(shù)對鋼板寬度方向的軋制負荷分布進行計算。為了提高對軋制負荷大的高強度帶鋼輪廓預測的精度，利用三維FEM模型（CORMILL）對高強鋼板寬度方向軋制負荷分布的特點進行了詳細研究，開發(fā)出軋制負荷預測離模型（見圖3），可以獲得與三維FEM解析相同的帶鋼寬度方向軋制負荷分布。將該方法用于在線預測模型，提高了高強帶鋼薄邊預測精度（見圖4）。
利用上述方法提高預測精度的、在線鋼板斷面輪廓預測模型納入帶鋼精軋機組的HORP（熱帶軋機在線軋制工藝）模型（見圖5），在高強鋼和軟鋼交替軋制時，帶鋼在精軋機的通板形狀良好，獲得了要求的鋼板斷面輪廓。
此外，利用該模型對帶鋼平坦度控制參數(shù)進行******化處理，形成了帶鋼前端的ROT通板形狀早期穩(wěn)定化技術。
2.2、精軋機帶鋼跑偏控制技術
帶鋼在穿帶時發(fā)生跑偏，沖撞到導板，使帶鋼邊部產(chǎn)生折疊，造成穿帶故障。特別是高強度帶鋼在軋制中，由于軋制負荷大，容易出現(xiàn)左右負荷不對稱狀態(tài)。因此防止帶鋼跑偏是實現(xiàn)高強度帶鋼穩(wěn)定、高效率生產(chǎn)的重要問題。
過去防止帶鋼跑偏的方法是基于跑偏引起的負荷差的簡單控制方法，該方法不使用檢測裝置。但是這種傳統(tǒng)方法并沒有獲得很好的防止跑偏效果。新日鐵住金開發(fā)出基于跑偏計測定值的防止帶鋼跑偏技術。
利用沿軋制方向具有多條掃描線的CCD照相機拍攝帶鋼穿帶圖像，對圖像進行處理，檢測出帶鋼跑偏情況。即使在帶鋼邊部有水蒸氣和煙塵的情況下，也可以對跑偏情況進行準確檢測。為了補償跑偏測定位置的跑偏量和軋機下面的帶鋼跑偏量的差異，采用對下架軋機跑偏量預測模型，使下架軋機的矯平量達到******化。
采用上述各種技術，使帶鋼沖撞導板的次數(shù)降低為原來的1/5。
2.3、軋機節(jié)奏控制技術使生產(chǎn)效率******化
在熱軋帶鋼生產(chǎn)線上，從加熱爐出口到地下卷取機之間有許多軋件。這些軋件的長度、壓下率和軋制速度各不相同。特別是在軟鋼和高強鋼交替軋制時，每個軋件的處理時間有很大差異。新日鐵住金開發(fā)出使軋機空轉時間最小化的軋機節(jié)奏控制技術，該技術通過對加熱爐抽出鋼坯時間、鋼坯和軋件在生產(chǎn)線上的移動速度以及進入軋機時間的控制，縮短了軋機空轉時間，提高了生產(chǎn)效率。
該軋機節(jié)奏控制模型不僅可以用于軋機控制，而且也用于提高瓶頸生產(chǎn)工序效率的在線生產(chǎn)模擬系統(tǒng)。
生產(chǎn)模擬系統(tǒng)按軋機節(jié)奏控制模型的要鋼要求進行出鋼，確定鋼坯出爐時間。然后利用軋機節(jié)奏控制模型對鋼坯和軋件在生產(chǎn)線上的移動速度進行計算。
鋼坯出爐判定模型根據(jù)是否發(fā)生待料、步進梁的往復運動時間等決定鋼坯出爐時間。其中，鋼坯在爐時間和待料時間的關系用基于實機數(shù)據(jù)的概率模型表示，用蒙特卡羅法對是否發(fā)生待料進行概率判斷。
該模擬系統(tǒng)對實際冷鋼坯在爐時間分布進行模擬計算，從計算結果可以看出，該系統(tǒng)可以很好地模擬冷鋼坯在爐時間分布，并且該系統(tǒng)對精軋機平均空轉時間的預測誤差為0.1s，對計算生產(chǎn)效率具有很高的精度。利用該生產(chǎn)模擬系統(tǒng)可以確定提高生產(chǎn)效率的切入點和對提高生產(chǎn)效率措施的效果進行測算，從而更有效地進行設備改造投資。利用這些技術，使鹿島廠熱軋機組的產(chǎn)能由670t/h提高到800t/h，增加了20%。
3、結語
新日鐵住金開發(fā)出高強度帶鋼的高質(zhì)量制造技術，該技術對帶鋼軋制進行了帶坯加熱溫度控制、精軋機架間冷卻控制和ROT冷卻控制等對軋件的全面溫度控制。該技術提高了對帶鋼斷面輪廓和平坦度的控制效果，使高強度帶鋼的尺寸精度和平坦度達到了軟鋼帶鋼的水平，并實現(xiàn)了自由程序軋制。利用軋制節(jié)奏控制技術對高強鋼和軟鋼交叉軋制進行時間管理，使鹿島廠熱軋機組的產(chǎn)能由670t/h提高到800t/h，增加了20%，實現(xiàn)了高尺寸精度和高效率的生產(chǎn)。帶鋼跑偏控制技術的開發(fā)和實用化，使跑偏故障浪費的能耗大大減少，全年節(jié)能70TJ，產(chǎn)量增加1%。并且由于軋輥壽命延長降低了帶鋼的制造成本。由于上述的熱軋高強鋼高質(zhì)量、高效率生產(chǎn)技術的開發(fā)，使鹿島廠熱軋機組熱軋帶鋼年產(chǎn)量達到550萬t，其中包括220萬t的高強度帶鋼。
