第34卷第7期1999年7月钢铁I RON AND ST EELV o l.34.N o.7Ju ly1999酒钢中厚板轧机的控制轧制与控制冷却马占华董世文(酒泉钢铁(集团有限责任公司摘要依据酒钢中厚板轧机引进的ADCO加速冷却技术,对国内外控轧控冷技术进行了述评和比较,并分析了生产高性能钢板的主要环节。

关键词中厚板控轧控冷高性能钢板分析αCONTROLL ED-ROLL ING&CONTROLL ED-COOL INGPERFOR M ED ON J ISCO PLATE M I LLM A Zhanhua DON G Sh i w en(J iuquan Iron and Steel(GroupCo1,L td.ABSTRACT T h is article is m ain ly focu sed on the analysis&com p arison fo r the con tro lled2 ro lling&con tro lled2coo ling techno logy sup lem en ted bo th at hom e and ab road on the basis of the i m po rted ADCO accelerated coo ling techno logy fo r J ISCO P late M ill.T he p roducti on of p late is also discu ssed b riefly.KEY WORD S m edium2heavy p late,con tro lled2ro lling and coo ling,quality p late,analysis.1前言由控制轧制与控制冷却技术所组成的形变热处理工艺是当前控轧控冷技术发展的最高阶段。

与普通控轧板相比,控轧+控冷钢板的抗拉强度和屈服强度平均提高约40~60M Pa,在低温韧性、焊接性能、节能、降低碳当量、节省合金元素以及冷却均匀性、保持良好板形方面都有无可比拟的优越性。

因而,近年来日本、美国、欧共体等工业强国广泛应用控轧+控冷技术生产各种高强结构板、船用钢板、压力容器钢板等。

酒泉钢铁公司2800mm中厚钢板轧机现已投产,这套轧机采用了90年代世界先进的控轧控冷技术,为生产高性能品种钢板奠定了坚实的设备技术基础。

本文对这套中厚钢板轧机的控轧控冷技术进行了述评,分析了生产高性能品种钢板的主要环节。

1控制轧制的工艺特点中厚钢板轧机一般是由单机架或双机架轧机组成,其控轧工艺制度基本上是相同的,只是具体操作略有差异。

111控制轧制工艺制度板坯加热温度、终轧温度和最终变形程度是控轧中最重要的三个工艺参数,直接影响相变、再结晶、沉淀强化等冶金过程。

板坯在加热炉内加热温度一般为1050~1150℃,基本上不超过碳氮化物的溶解温度。

如果加热温度较高,除了恶化韧性、强度外,还增加了燃料消耗。

对含微合金元素的控轧板,加热时间不宜过长,一般为8~10m in c m。

否则将导致氧化铁皮增加,奥氏体晶粒增大。

由于控轧是在一定的温度和变形范围内完成的,轧制过程的中间停歇必不可少。

一般分2~3个阶段轧制。

对二阶段轧制来说,由板坯轧至中间坯为粗轧阶段,中间坯降温冷却为待温阶段,经过待温的中间坯轧至成品为精轧阶段。

各阶段变形量亦有较严格控制,粗轧阶段总变形量一般为60%~80%。

由于较大的变形量轧件蓄积了足够的转变能量,每α((道次轧制后将产生完全再结晶,从而获得均匀、细化的晶粒。

对同样厚度的中间坯,如果采用较厚的板坯,则粗轧变形量相应增加,产生细晶粒奥氏体组织,提高屈服强度和降低脆性转变温度。

此外,还应控制粗轧各道次间隙时间,使轧制终了温度一般比出炉温度低50~100℃,约为950℃。

粗轧和精轧之间的冷却时间取决于中间坯厚度、开始冷却温度和终冷温度。

一般中间坯开始冷却温度为950~1100℃,终冷温度为850℃左右。

终轧温度是由所需的强度和韧性决定的,但轧机的负荷限制因素也必须予以考虑。

一般终轧温度为750℃左右。

由于终轧温度较低,抑制了奥氏体再结晶过程,形成具有高位错密度和部分取向的碳氮化物沉淀的极细长的奥氏体晶粒,从而强化了铁素体组织。

精轧变形程度对成品钢板的机械性能有重要影响。

增加精轧变形程度,可很大程度地细化晶粒和降低脆性转变温度。

但是较高的变形程度导致大量碳氮化物在奥氏体中沉淀析出,削弱了铁素体沉淀强化作用。

因此,控轧工艺要求合理地分配精轧变形量,一般为60%~70%。

控轧板中含有强化组织的微合金元素N b、V、T i等,故各阶段变形抗力是不同的。

以轧制St37和控轧X70钢为例,变形抗力在粗轧阶段增加约30 %~40%,精轧阶段增加约200%。

112控轧对轧机产量的影响由于控轧对温度有较严格限制,尤其中间的待温冷却占用一定时间。

轧机产量较普通轧制有所下降。

故轧机的产品方案中应有合适的控轧板比例。

为了消除或减少由于中间坯冷却造成的时间和产量损失,应采用同时轧制几块板的方案,即在中间坯冷却时进行下一块板的轧制。

酒钢中厚板轧机在机后设置专门的旁侧辊道用于中间坯待温冷却,而不影响轧机正常轧制,见图1。

图1旁侧辊道布置图F ig11Ho lding ro ller tab le1—机前辊道;2—四辊轧机;3,5—拉钢机;4—旁侧辊道;6—机后辊道当第一块板坯轧到中间坯厚度时,由拉钢机将其拉入侧辊道降温,这样轧机可轧制第二块板坯。

当第一块中间坯冷却到规定的温度后,由拉钢机将其拉入机后辊道再进行精轧。

此方案可将2~3块板坯作为一组同时轧制,达到最佳产量。

113控轧对轧机的要求控轧是在低温下轧制,轧件变形抗力大,因此要求轧机具有很高的轧制压力,机架要求强度很高。

单位轧制压力不小于12kN mm。

目前最高单位轧制压力已达25kN mm。

酒泉钢铁公司的中厚板轧机与国内同类轧机的单位轧制压力对比见表1。

表12800mm中厚板轧机单位轧制压力T ab le1U n it ro lling fo rceof2800mm p late m ill轧机名称酒钢安阳钢铁公司武钢柳钢邯钢单位轧制压力kN・mm-1191601719071141719014130为提高轧制精度,新建轧机设置两套轧辊定位系统。

第一套是电动机械轧辊定位系统,在无负荷情况下调节道次间辊缝,由两台直流电机驱动蜗轮蜗杆、压下螺丝和螺母进行调整。

酒钢2800mm中厚板轧机电动机械轧辊定位系统主要参数为轧辊开口度:280mm;压下螺丝直径:680mm;螺距:40mm;压下减速机总速比:14159;定位速度:0~25~37 mm s;传动电机:2×320k W,50~1000r m in。

第二套轧辊定位系统可在负荷下调节辊缝,利用测厚仪原理进行自动厚度控制,以保证钢板长度方向上厚度的均匀性,即A GC。

自动厚度控制可以由一个锁定系统来执行,它可将轧件前段厚度一直保持到尾端(相对厚度控制,或者由计算机提前给出每道次的与目标厚度相对应的基准轧制力,以获得理想的均匀目标厚度(绝对厚度控制。

由于在低温下使用大压下量会影响板厚的一致性,因而快速、高效的液压A GC 在控轧中具有特殊的重要性。

液压A GC的特点是压下速度、加速度和精度较高,死区小,响应时间快,即使在很高轧制压力下也有调节的可能性。

酒钢2800mm中厚板轧机采用的是由英国公司引进的稀油液压系统。

・63・钢铁第34卷主要参数为最大额定轧制力:55000kN;最大安全过负荷力:60000kN;最大油缸直径:1180mm;最大液压缸行程:40mm;最大额定压力:27M Pa;最大系统压力:3015M Pa;32000kN作用力时定位速度:8mm s;液压缸加速度:700mm s2;响应速度:≥10H z;响应时间:≤40m s;该液压A GC系统配有相关的数字模型和控制软件,除进行轧件厚度控制外,还具有变断面轧制、轧件纠偏等功能。

2控制冷却工艺特点由于受轧制温度和变形量影响,变形诱发相变,使A r3温度提高,铁素体在高温下提前析出,铁素体晶粒很容易长大,因此控轧后必须配控冷。

控轧板轧后控冷是提高机械性能的重要手段。

大量科研和生产实践表明,控轧之后对钢板进行快速冷却,可以达到提高强度而不损害钢板韧性的目的。

控轧与控冷制度匹配合理,在提高强度的同时还可改善钢板韧性。

控冷钢板的强韧性取决于轧制条件和控制冷却条件;钢在控冷之前的组织状态又取决于控轧工艺参数、奥氏体状态、晶粒大小、碳氮化物析出状态。

而控冷条件(开冷温度、冷却速度、终冷温度对变形后、相变前的组织也有影响,对相变机制、析出行为、相变产物更有直接影响。

因此控制冷却工艺参数对理想的钢板组织、性能是极其关键的。

加速冷却使钢板强度增加的原因是晶粒细化、贝氏体数量增加和微合金元素碳化物的沉淀强化。

实验证明,钢板强度随快速冷却终止温度降低而提高。

终冷温度在500~600℃,强度变化较小。

在450℃以上钢的韧性变化不大,与控轧基本相同,而在450℃以下则韧性急剧恶化。

比较合适的快冷工艺参数是:开冷温度应接近终轧温度,冷却速度为3 ~15℃ s,快冷终止温度为500~600℃。

可在不降低钢板韧性条件下提高强度。

由于中厚板轧机产品范围较大,采用的快冷设备有较大的适应性。

酒钢采用的控冷设备为ADCO。

主要参数为冷却钢板厚度:15~40mm;设备全长:约21m;冷却段长:约16m;最大水量:6000m3 h;钢板通过速度:012~1m s;开冷温度:850℃;终冷温度:500℃;冷却速率:215~25℃ s。

ADCO设备由以下部分组成:①上、下喷雾组件,共4个,每个组件有各自供风、供水单元;②供风系统,共8个,分别向各个组件的上下喷嘴供送空气;③供水系统,设于主厂房外,最大供水能力6000 m3 h;④抽气系统,共4个,设于每个组件上由排汽风机将冷却时产生的水汽排出组件;⑤入、出口气阻,设在ADCO设备入、出口,防止组件水汽逸出。

操作时,先把必要的数据输入计算机,根据测得的轧件入、出口温度,由计算机控制组件的起用数量、水量及边部遮蔽的开闭。

3酒钢中厚板轧机在国内处于领先地位酒钢中厚板轧机采用了九十年代先进的控制轧制与控制冷却技术,在国内处于领先地位。

而国内几家中厚板轧机均采用轧后热处理工艺,才能达到各种专业板的使用要求,酒钢中厚板轧机控制轧制和控制冷却工艺技术的特点:(1代替常化、节约能源、能直接生产综合性能优良的许多专用板,如造船、容器、锅炉、桥梁、汽车大梁板等,能降低成本;(2有效提高一般热轧钢板的强度和韧性,充分挖掘钢的性能潜力;(3与正火的同等强度级别钢相比,能降低钢的合金含量,节约合金。