控軋控冷技術(shù)在品種鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、控軋控冷技術(shù)在品種鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用張洪濤 吳影亮 白玉紅（唐山建龍實(shí)業(yè)有限公司熱軋二廠）【摘 要】主要介紹溫度控制在生產(chǎn)過程中對(duì)組織性能的影響，目前生產(chǎn)過程中存在的問題及解決辦法【關(guān)鍵詞】控制軋制 控制冷卻 終軋溫度 卷取溫度1.前言中寬帶廠從籌建到現(xiàn)在生產(chǎn)已有3年多的歷史，隨著工藝、設(shè)備的完善及激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的影響，我們經(jīng)歷了一條曲折、艱難的前進(jìn)道路。目前在公司各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的支持下，我廠成功開發(fā)了SPA-H、08AL、510L、345B等品種鋼，為企業(yè)帶來了無限生機(jī)。從品種鋼開發(fā)工作中我們回過頭來進(jìn)行總結(jié)，如何進(jìn)一步提高品種鋼產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化性能應(yīng)是目前的關(guān)鍵，從我們軋鋼廠來講今后如何利用控軋控冷技

2、術(shù)來提高品種鋼質(zhì)量應(yīng)列入工作日程中。2.控制軋制與控制冷卻的定義2.1 控制軋制的定義：控制軋制從理論上講是適當(dāng)?shù)乜刂其摰幕瘜W(xué)成分、加熱溫度、變形溫度、變形條件（包括每個(gè)道次的變形量、總變形量、變形速度）及冷卻速度等工藝參數(shù)，從而大幅度提高鋼材綜合性能，控制軋制的主要優(yōu)點(diǎn)是改善鋼材的組織，提高鋼材的綜合力學(xué)性能。2.2 控制冷卻的定義：控制冷卻是指控制軋制之后，對(duì)奧氏體向鐵素體相變溫度區(qū)間進(jìn)行某種程度的快速冷卻，使相變組織細(xì)化，甚至相變成新的組織，以獲得更高的強(qiáng)度和更優(yōu)良的韌性。從我廠現(xiàn)有設(shè)備和生產(chǎn)過程看，控制軋制與控制冷卻主要講的是指生產(chǎn)過程中的溫度控制。3.溫度控制對(duì)組織性能的影響溫度是熱

3、連軋生產(chǎn)過程中的幾個(gè)重要的工藝參數(shù)之一，由于溫度將直接影響到熱軋軋制力，特別是精軋機(jī)組各機(jī)架的軋制溫度是保證厚度、板形及寬度的關(guān)鍵，帶鋼全長(zhǎng)上的溫度分布的均勻性將直接影響產(chǎn)品的厚度、板形和寬度的均勻性。依據(jù)鋼的內(nèi)部組織對(duì)不同的鋼種、不同的性能要求，有不同的軋制溫度范圍，最重要的是保證終軋溫度和卷取溫度。3.1 終軋溫度對(duì)帶鋼質(zhì)量有直接影響終軋溫度的高低，在很大程度上決定了軋后鋼材的內(nèi)部金相組織和力學(xué)性能。為了得到細(xì)小而均勻的鐵素體晶粒，終軋溫度應(yīng)略高于Ar3相變點(diǎn)，此時(shí)鋼的晶粒為單相奧氏體晶粒，組織均勻，軋后帶鋼有良好的力學(xué)性能。若終軋溫度在Ar3相變點(diǎn)以下，不僅在兩相區(qū)中軋制金屬塑性不好，還

4、會(huì)產(chǎn)生帶狀組織，再加上卷取后的退火作用，結(jié)果會(huì)得到不均勻的混合晶粒組織，對(duì)力學(xué)性能造成一定的影響；終軋溫度過高，會(huì)導(dǎo)致軋后的奧氏體晶粒過分長(zhǎng)大，降低鋼材的力學(xué)性能，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量的次生氧化鐵皮，影響鋼帶表面質(zhì)量，所以控制終軋溫度是關(guān)鍵。從帶鋼熱連軋來說，從板坯出爐到帶鋼軋制結(jié)束，中間要經(jīng)過運(yùn)輸和軋制兩大環(huán)節(jié)，帶鋼的終軋溫度取決于加熱溫度、板坯的厚度、運(yùn)輸時(shí)間和壓下制度、速度制度等以及冷卻水的數(shù)量與溫度等一系列因素，其中板坯厚度、運(yùn)輸時(shí)間和壓下制度，在原料與成品帶鋼規(guī)格確定的條件下，是一些較穩(wěn)定的因素，而加熱溫度、機(jī)架間冷卻水的數(shù)量以及速度制度等，則可以作為控制終軋溫度的手段。在實(shí)際生產(chǎn)過程中

5、，用加熱溫度控制終軋溫度，對(duì)某些規(guī)格的產(chǎn)品存在著熱能消耗加大、加熱爐能力降低及過熱、過燒等加熱缺陷，速度制度受設(shè)備能力及其他因素限制，因此充分利用機(jī)架間冷卻水來加強(qiáng)對(duì)終軋溫度的調(diào)控能力，是控制的最佳手段。從以前我廠品種鋼的生產(chǎn)過程中的溫度控制情況看，存在著終軋溫度偏低現(xiàn)象，我們通過調(diào)整加熱溫度和提高加速度、穿帶速度等辦法，但終軋溫度控制的效果不佳，目前我們正著手實(shí)驗(yàn)控制機(jī)架間冷卻水的方法來保證終軋溫度的控制。3.2 卷取溫度對(duì)帶鋼質(zhì)量的影響卷取溫度和終軋溫度一樣，對(duì)帶鋼金相組織影響很大，是決定成品帶鋼加工性能、力學(xué)性能、物理性能的重要工藝參數(shù)之一。卷取溫度的控制實(shí)質(zhì)上是熱軋帶鋼生產(chǎn)中的軋后控制

6、冷卻，軋后控制冷卻影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素是冷卻開始和終了溫度、冷卻速度及冷卻的均勻程度。一般情況下卷取溫度應(yīng)在670以下，約為600-650，在此溫度段內(nèi)，帶鋼的金相組織已定型，可以緩慢冷卻，而緩慢冷卻對(duì)減小帶鋼的內(nèi)應(yīng)力也是有利的。過高的卷取溫度，將會(huì)因卷取后的再結(jié)晶和緩慢冷卻而產(chǎn)生粗晶粒組織及碳化物積聚，導(dǎo)致力學(xué)性能變壞，以及產(chǎn)生堅(jiān)硬的氧化鐵皮，使酸洗困難。若卷取溫度過低，一方面使卷取困難，且有殘余應(yīng)力存在，容易松卷，影響成品帶鋼質(zhì)量，另一方面卷取后沒有足夠的溫度使過飽和的碳氮化合物析出，影響鋼材性能，因此，將帶鋼卷取溫度控制在內(nèi)部金相組織所確定的范圍內(nèi)是帶鋼質(zhì)量的又一控制關(guān)鍵措施。為保證帶

7、鋼的最終冷卻效果，一般在層流輥道上設(shè)有層流冷卻裝置，對(duì)帶鋼上下表面噴水，進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，對(duì)水量進(jìn)行準(zhǔn)確控制，保證滿足卷取溫度的要求。卷取溫度控制的目的，就是通過層流冷卻水段的長(zhǎng)度的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，將不同情況的帶鋼從比較高的終軋溫度迅速冷卻到所要求的卷取溫度，使帶鋼獲得良好的組織性能和力學(xué)性能?？刂凭砣囟炔⒉皇且患苋菀椎氖拢绊懢砣囟鹊囊蛩睾芏?，主要包括帶材的材質(zhì)、厚度、速度、冷卻水水量、水壓、水溫、終軋溫度的高低、帶鋼熱傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射的條件、層流冷卻裝置的設(shè)備狀況，這些都直接影響卷取溫度的控制。我廠因場(chǎng)地原因，層流冷卻線比較短僅40米，同時(shí)，卷取與精軋間距也較短，在軋制過程中從穿帶到正常軋制有

8、升速過程，對(duì)變速及高速運(yùn)行的帶鋼進(jìn)行控制冷卻也是很復(fù)雜的問題。隨著品種鋼的不斷開發(fā)，對(duì)卷取溫度的控制要求越來越高，既要保證卷取溫度達(dá)到規(guī)程的規(guī)定，又要求鋼帶全長(zhǎng)溫度的均勻性，這就要求層流冷卻模型的進(jìn)一步完善和優(yōu)化，最終達(dá)到提高控制產(chǎn)品精度的目的。4.目前品種鋼生產(chǎn)過程中存在的問題4.1 全員思想重視程度不夠，生產(chǎn)過程中盲目追求產(chǎn)量，操作工對(duì)溫度控制對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響還缺乏理性認(rèn)識(shí)；4.2 自動(dòng)化水平相對(duì)較低，一些自動(dòng)化數(shù)學(xué)模型還不夠成熟，對(duì)生產(chǎn)過程中的溫度控制還需人為進(jìn)行干預(yù)，溫度控制的精度不高，直接影響帶鋼橫向、縱向的溫度均勻性，影響了帶鋼的組織性能的均勻性。例如，510L用戶在使用過程中反映

9、頭中尾抗拉強(qiáng)度波動(dòng)較大，特別是中部有抗拉強(qiáng)度低于標(biāo)準(zhǔn)下線的現(xiàn)象。接到用戶的意見反饋后，我們組織了相關(guān)人員進(jìn)行了開卷試驗(yàn)，開卷結(jié)果見表1。表1爐號(hào)編號(hào)實(shí)測(cè)厚度力學(xué)性能化學(xué)成分屈服強(qiáng)度MPa抗拉強(qiáng)度MPa伸長(zhǎng)率%冷彎CSiMnPSNbALs105622生產(chǎn)5.0348557026.5不合格0.100.201.370.0210.0160.02215.0349056527.0裂紋0.090.191.340.0210.0180.0190.003824.9647555525.5完好0.090.191.320.0210.0180.0190.005034.9343552526.5裂紋44.9246053025

10、.0完好54.8946053525.5完好64.9442551031.0完好0.0080.191.330.0200.0150.0180.003674.8744552029.5完好84.8544052028.0完好94.8343552029.5裂紋104.8346053529.5完好114.8045053029.5完好124.8943552028.0裂紋135.0048056525.0裂紋0.090.191.340.0210.0180.0200.0040從表1數(shù)據(jù)可以看出，1號(hào)、13號(hào)為帶鋼的頭尾，冷卻速度快，溫度偏低，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度明顯高于帶鋼中部。從精軋歷史趨勢(shì)看，帶鋼的終軋溫度曲線和卷取溫度曲線波動(dòng)較大，勢(shì)必對(duì)整條帶鋼的組織性能造成一定的影響。5.結(jié)論品種鋼生產(chǎn)過程中關(guān)鍵控制點(diǎn)就在終軋溫度和卷取溫度的控制，只有做到控制軋制、控制冷卻，控制好關(guān)鍵點(diǎn)，才能保證品種鋼具有較好的力學(xué)性能，滿足用戶的要求。我們今后應(yīng)針對(duì)生產(chǎn)中存在的問題，找出解決問題的辦法