高强度薄规格中厚板板型控制工艺研究

高强度薄 规格 视频线规格配置磁共振要求常用水泵型号参数扭矩规格钢结构技术规格书 中厚板板型控制工艺研究 刘晓东 　宋绪轲 　王 　杰 　王绍禄 (济南钢铁股份有限公司 ) 摘 　要 　本文针对影响高强度薄规格中厚板变形的主要工序进行分析 ,通过实施精轧机辊凸度控制、ACC 冷却均匀性控制、高温剪切 +全程回火等工艺措施 ,解决了高强度薄规格中厚板在生产线上的严重变形问题 , 研究出一种流程短、热处理产量高、能耗低的高强度薄规格钢的生产组织 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 关键词 　高强度薄规格钢 　板型控制 　内应力 Study on Plate Shape Control Practice of L ight Gauge High Strength M edium Plate L iu Xiaodong, Song Xuke, W ang J ie and W ang Shaolu (J inan Iron and Steel Group Co. L td) Abstract　This paper analyzes the major p rocedures affecting the deformation of light gauge high strength medium p late, resolves the severe deflection p roblem of light gauge high strength medium p late on the p roduction line by per2 form ing technological solution like roll crown control of finishing m ill, ACC cooling uniform ity control, high tempera2 ture shearing + whole p rocess tempering, works out the p roduction control schedule for light gauge high strength steel which combines the advantages of short flow rolling, high heat treatment throughput and low energy consump tion. Keywords　L ight gauge high strength steel, Plate shape control, Inner stress 0　前言 随着高强度钢板的广泛应用 ,高强钢的板型 问题越来越受到关注。由于高强钢强度大 ,精轧 温度低 ,各机架轧制力普遍较大 ,板型难以控制。 济钢在σs ≥420 MPa级别高强钢生产初期 ,遇到 了板型不良的难题 ,特别是 20 mm以下薄规格板 板型很难控制 ,矫直后板型很好 ,但在后序的冷却 过程中钢板会产生严重的波浪及横向弯曲 ,不平 度严重超标 ,板型一次合格率不足 70%。板型不 良问题不仅给后序生产组织带来巨大困难 ,增加 生产成本 ,而且严重影响产品的合格率和交货期。 为此 ,探索一种改善高强度薄规格钢板平直度的 工艺显得尤为重要。 1　原因分析及改进措施 生产工艺路线 :铁水预处理 →转炉冶炼 → CAS吹炼 →LF精炼 →连铸 →下线缓冷 →加热 → 控轧 →控冷 →矫直 →剪切 →回火。 影响板型质量的因素几乎涉及到中厚板生产 的各个环节 ,各因素之间相互影响。根据变形产 生的生产环节 ,重点对精轧机辊凸度控制及变形 速率、ACC冷却均匀形、回火工艺等三个关键控 制点进行分析。 1. 1　精轧工序 精轧后板型平直是保证 ACC冷却后钢板平 直的先决条件 ,精轧后板型的好坏直接决定了最 终产品的板型质量。在精轧工序主要通过对辊系 冷却的改造和精轧最后 2道次的变形率和变形速 度进行合理控制 ,使钢板终轧后保持平直。 1. 1. 1　改变轧辊冷却的冷却方式 精轧机辊系冷却为辊身均匀冷却 ,只有一条 冷却管路。当轧钢时 ,工作辊就会产生挠度 ,使钢 板产生较大的横向同板差 ,尤其是当生产 20 mm 以下规格的高强钢时 ,由于终轧温度低、钢板薄 , 极易产生中浪和边浪。为此 ,将冷却水系统改为 双管路控制 ,一条管路对辊身中间冷却 ,另一条管 ·01· 　 第 15卷第 1期 2009年 2月 　 宽厚板 W IDE AND HEAVY PLATE Vol. 15. No. 1　 　 February　2009　 路对辊身两端冷却。 沿辊身长度冷却水量的分布进行分段控制 后 ,生产时就可根据实际需要的凸度 , 对初始辊 型和磨损后的空量进行有效的补偿 , 使初始辊型 有凸度的轧辊能够得到使用 , 工作辊在磨损量较 大的情况下仍能满足轧制的需要 , 既延长了轧辊 使用寿命 , 又改善了钢板板型。辊型决定板型 , 通过控制冷却轧辊工艺 , 可以控制工作辊热凸 度 , 避免不良板型的产生。 1. 1. 2　降低变形速率 在精轧过程中要尽可能降低钢板的变形速 度 ,提高其塑性。为此制定 20 mm以下厚度规格 高强钢的最大轧制力和最大轧制速度 ,见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1。 表 1　最大轧制力和最大轧制速度参数 轧制参数 普通钢种 高强钢 最大轧制力 / kN 55 000 40 000 最大轧制速度 / (m·s - 1 ) 6. 4 4 通过调整轧制参数 ,使厚度 20 mm以下的高 强钢板由原来的 5个道次增加到 7个道次 ,最末 2个道次的总压下率低于 20% ,大大低于以前的 40%的总压下率。同时也使精轧的开轧温度提高 了约 40 ℃,增加了精轧过程中钢板的塑性。 通过改善精轧机轧辊冷却方式以及降低变形 速率后 ,钢板的横向同板差缩小到了 0. 4 mm以 下 ,终轧后板型平直 ,无明显中浪或边浪。 1. 2　ACC冷却均匀性控制 高强钢一般要求较高的强度和良好的低温冲 击韧性 ,这需要低温轧制和高速冷却来实现。由 于薄规格高强钢终轧温度低 ,而相同水量下 ,冷速 高 ,容易导致钢板冷却后板型不好 ,主要有边浪、 头尾下扣等不良板型 ,如图 1所示。 图 1　典型板型不良情况 1. 2. 1　钢板纵向温度均匀性控制 控制冷却过程中钢板长度方向温度的不均匀 主要是由于钢板的头尾存在低温区、钢板纵向温 度梯度以及纵向温度的异常波动等造成的。 对出 ACC后 16 mm厚度规格的 Q550D长度 方向进行测量 ,其纵向温度分布如图 2所示。 图 2　钢板纵向温度分布图 由图 2可见 ,除了钢板头部稍低外 ,从头部至 尾部温度逐渐下降 ,最大温差达到 120 ℃。 产生温度不均匀的主要原因有 :钢板在轧制 过程中 ,由于轧辊冷却水不均匀地流淌到钢板表 面 ,使得钢板进入冷却区前就存在长度方向的温 度波动 ;钢板进入水冷区的时间不同 ,造成入水冷 时钢板沿长度方向存在温度梯度。 改进措施 :采用钢板微跟踪控制技术 ,减小钢 板纵向温度异常波动对控冷均匀性的影响。对 ACC区域分为 8段 ,在钢板头部经过喷嘴后 400 mm喷箱截止阀再打开 ,钢板尾部离最后一组喷 嘴仍有 400 mm时喷箱截止阀提前关闭 ,补偿钢 板头、尾的过冷 ;采用辊道微加速控制 ,消除钢板 长度方向的整体温度梯度。按照两根辊道为一 组 ,把 ACC一区和二区的辊道分为八段控制。在 设定辊道速度时 ,给第 1～8组辊道一个 0. 05 m / s 2 的加速度 ,使钢板呈微加速通过 ACC区域 ,从 而补偿由于钢板进入水冷区的时间不同以及冷却 水向尾部方向流动等因素造成的钢板沿长度方向 的温度梯度。 实施后重新对钢板的纵向温差进行测量 ,钢 板纵向温度差减小到 30 ℃以下 ,见图 3。 图 3　改善后钢板纵向温度分布图 ·11·　第 1期 刘晓东等 :高强度薄规格中厚板板型控制工艺研究 　 　 1. 2. 2　钢板横向温度均匀性控制 对出 ACC后 16 mm厚度规格的 Q550D宽度 方向进行测量 ,其横向温度分布如图 4所示。 图 4　钢板横向温度分布图 由图 4可以看出 ,钢板出 ACC后宽度方向的 冷却很不均匀 ,钢板中部温度高 ,而两侧温度低。 钢板宽度方向冷却不均匀的原因 :钢板在冷 却过程中除了水从喷嘴直接喷出与热钢板发生对 流换热外 ,还存在钢板上表面滞留水层横向流动 的冷却水的二次冷却 ,造成钢板横向端部水流速 度急剧增大 ,产生额外的冷却效果 ;该厂的侧喷安 装在轧线的同一侧 ,侧喷开启时钢板表面冷却水 流被喷向同一侧 ,导致钢板的单侧边部过冷更严 重 ;尽管该厂 ACC喷嘴在 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 时采用中凸型水量 控制 ,边部仍然存在着一段很小的过冷区 ,大约占 钢板宽度的 1 /10左右 ,这一段过冷区传热效率大 于其中心处。 改进措施 :改变入口侧喷和分区侧喷的安装 方式 ,改单侧为两侧同时喷 ,把出口侧喷的水喷去 掉 ,在其位置上增加了两个压缩空气喷管 ;重新恢 复了 ACC的边部遮蔽挡板。通过对钢板边部的 水量进行一定的遮蔽 ,改变钢板边部的换热特性 来消除边部的过冷 ,并专门制定了 10～20 mm厚 度规格高强钢的边部遮蔽参数 (表 2)。 表 2　ACC边部遮蔽参数 规格 /mm 遮蔽量 /mm 遮蔽组数 10～15 150～180 6 16～20 120～150 5 措施实施后 ,钢板的横向温度均匀性得到了 较大的提高 ,横向温差基本控制在 20 ℃以内 ,如 图 5所示。 1. 2. 3　钢板厚度方向温度均匀性控制 首先测量了 10～20 mm厚度规格高强钢板 同一位置的上下表温度 ,用测量数据做直方图 ,如 图 6所示。 经统计发现 ,大部分钢板的上下表温度相差 40 ℃以上 ,个别相差 60 ℃以上。 影响厚度方向均匀性的因素分析 :由于钢板 表面的换热远大于钢板内部的传热 ,如果冷却速 度过大 ,则钢板表面层的温降将会更大 ,使得钢板 表面到中心的温度梯度变大 ;由于钢板上下表面 的对流换热系数不同 ,造成钢板上下表面冷却不 均匀。 改进措施 :在满足性能要求的前提下 ,改集中 开启方式为分散开启方式 ,改少开大水量方式为 多开小水量方式 , 20 mm以下钢板必须采用弱水 冷方式进行冷却 [ 1 ] ,尽量降低由于冷速过大引起 的钢板厚度方向温度不均。措施实施后钢板的上 下表温差大部分控制在 20 ℃以内 ,见图 7。 图 7　改善后钢板上下表温度分布图 ·21·　 宽厚板 第 15卷 　 通过以上措施 ,钢板经 ACC冷却后钢板纵 向、横向、厚度方向温差明显缩小 ,钢板不平度由 实施前的 20～40 mm /m降低到 5～15 mm /m。 1. 2. 4　高温剪切 +全程回火工艺 需要回火处理的高强钢 ,当堆垛缓冷的钢板 温度降至 100 ℃以下时 ,原先平直的整垛钢板在 轧制方向上出现严重波浪和横向弯曲 ,不平度严 重超标。变形的钢板进热处理炉实行 650 ℃以下 足够时间保温的回火处理后 ,板型缺陷仍不能消 除 ,产品的平直度达不到交货条件。 原因分析 :薄规格高强钢在轧制及随后的冷 却过程中 ,由于控轧控冷带来的剧烈相变效应以 及相变的体积膨胀效应 ,从而在钢板内部产生巨 大的内应力。钢板经热矫后初始应力会得到一定 程度的消除 ,但由于矫直过程中的应力变化 ,在矫 直过后又会产生新的残余应力 ,当这个内应力足 够大时 ,就可能破坏钢板内部维持平直的稳定性 条件 ,使钢板出现浪形、翘曲等板型缺陷。 改进措施 :采取高温剪切 +全程回火工艺 ,即 矫直完后的钢板不经过冷床冷却 ,快速进入剪切 区 ,在 550～400 ℃左右进行剪切、收集 ,钢板快速 收集后以较高的温度 (250 ℃以上 )直接进入热处 理炉 ,进行 600 ℃以上温度的短时间回火。 采用该工艺后 ,不但变形问题得到彻底解决 , 而且钢板在入炉前已经保持了一段时间的高温自 身回火 ,紧接着以较高温度进入热处理炉 ,可以缩 短加热的温度和时间 ,提高炉子产量 ,有效降低了 热处理能耗。 2　应用效果 2. 1　解决了长期以来困扰该厂的高强度薄规格 钢板的板型难题。新工艺实施后 ,薄规格高强钢 板平均不平度由初期的 15 mm /m减小到实施后 的 4 mm /m以下 ,板型一次合格率由初期的不足 70%提高到 98%以上。 2. 2　钢板性能指标明显改善。由于该工艺使控 制轧制更精准 ,控冷更均匀 ,使得钢板内部组织更 加均匀。以 20 mm厚度规格的 Q550D为例 ,实施 前和实施后的金相照片如图 8所示。 图 8　工艺改进前后 Q550D金相对比 　　从金相照片对比情况可以看出 ,项目实施后 高强钢的晶粒更加细化 ,组织更加均匀 ,从而获得 良好的力学性能 ,钢板性能合格率进一步提高。 3　结语 通过控制精轧机的辊凸度、ACC冷却均匀 性、优化矫直工艺、实施高温剪切 +全程回火等工 艺措施 ,有效防止了钢板在生产线上的变形 ,实现 了高强度薄规格中厚板板型平直的目标。该工艺 具有工艺流程短、热处理产量高、能耗低的优点 , 同时可以减少设备损害 ,提高生产效率和设备使 用寿命 ,是高强度薄规格中厚板生产中的重要控 制手段。 参考文献 1　刘晓东 ,孙玮 ,夏佃秀. ACC水冷工艺分析及在生产中的应用 [ J ]. 山东冶金 , 2007 (5) : 5～7. 刘晓东 , 男 , 1991年毕业于武汉科技大学金属压力加工 专业 ,高级工程师。 收稿日期 : 2008 - 11 - 11 ·31·　第 1期 刘晓东等 :高强度薄规格中厚板板型控制工艺研究