熱軋帶鋼邊部質(zhì)量控制及研究

曹國嶼

本鋼板材股份有限公司熱連軋廠 遼寧 本溪 117021

在熱軋帶鋼生產(chǎn)過程中,帶鋼的質(zhì)量問題是我們關(guān)注的主要問題,它直接影響到板帶材的力學(xué)性能和工藝性能。其中,在應(yīng)力集中和溫度變化劇烈的板帶邊部,更易在軋制過程中產(chǎn)生各種邊部缺陷,從而影響板帶的整體質(zhì)量,降低產(chǎn)品的成材率,進(jìn)而降低了生產(chǎn)效益。

因此,對于板帶材邊部缺陷問題,國內(nèi)學(xué)者進(jìn)行了眾多的研究與討論。目前,國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)對于帶鋼邊部質(zhì)量控制根據(jù)各自機(jī)組實際情況不同,采取的方式也不近相同,大致歸納為通過調(diào)整板坯化學(xué)成分、減少鑄坯夾雜物、提高板坯加熱均勻性、防止板坯過熱過燒和優(yōu)化冷卻模式等。本文主要是研究本鋼1700mm 熱連軋機(jī)組在生產(chǎn)含Cr帶鋼過程中出現(xiàn)的邊部破損問題。

1 熱軋含Cr帶鋼破邊缺陷形成機(jī)理

1.1 含Cr帶鋼破邊缺陷介紹 含Cr帶鋼帶鋼破邊缺陷形貌主要為鋼板邊部有掉肉或者缺肉,呈現(xiàn)鋸齒狀,如圖1 所示。這種缺陷影響產(chǎn)品的外觀及下游用戶的生產(chǎn),邊部質(zhì)量不良處由于鋼板寬度不夠,會造成下游用戶生產(chǎn)時斷帶和切邊不良。破邊缺陷位于頭、尾部分的帶鋼通過平整機(jī)組返修切除可以修復(fù)；產(chǎn)生在鋼卷中間部位的破邊缺陷。

圖1 破邊缺陷Fig.1 Edge Defect

1.2 含Cr帶鋼破邊形成機(jī)理 Cr作為鋼中常用的添加元素,在組織形成的過程中溶于鐵素體中,會造成晶格畸變,會降低位錯的易動性,產(chǎn)生固溶強(qiáng)化的效果,不僅能提高鋼的強(qiáng)度和硬度,改善鋼的抗腐蝕性和抗氧化性,而且還能降低塑性和韌性。

國內(nèi)外學(xué)者經(jīng)過大量分析后得出,對鋼種添加Cr元素后使A1和A3溫度升高,使S點、E點向左上方移動,如圖2所示Cr含量對奧氏體區(qū)域的影響。

隨著金屬中Cr含量的增加奧氏體體區(qū)是不斷在減小,當(dāng)Cr＞13%時,在室溫下得到單相鐵素體。這種現(xiàn)象對于熱軋軋制過程主要是A3線的提升,首先生產(chǎn)含Cr帶鋼時終軋溫度在產(chǎn)品設(shè)計階段對比同含碳量的帶鋼終軋溫度需要有所提高。其次就是對于熱軋帶鋼邊部質(zhì)量的影響,也就是為什么生產(chǎn)含Cr帶鋼時易出現(xiàn)破邊的原因。

板坯經(jīng)過加熱和粗軋兩個環(huán)節(jié)后進(jìn)入到精軋機(jī)前溫度降約為150～200℃,在加上熱軋中間坯邊部溫降較邊部相差約50～80℃,在精軋終了前就進(jìn)入到兩相區(qū)軋制。此時,帶鋼與導(dǎo)尺等部位略發(fā)生刮碰就會出現(xiàn)破邊缺陷。

圖2 Cr含量對奧氏體區(qū)域的影響Fig2 Effect of Cr Content on Austenite Region

2 熱軋含Cr帶鋼破邊缺陷控制措施

2.1 優(yōu)化加熱溫度 提高帶鋼整體溫度使其在精軋過程中的邊部溫度高于A3線,避免在兩相區(qū)軋制是控制Cr帶鋼破邊缺陷的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。確定出合適的加熱溫度需要結(jié)合粗軋區(qū)溫降、加工成本和加熱工藝要點等方面,確定出實際出爐溫度應(yīng)在1200～1240℃,加熱出爐溫度控制公差為±10℃,選定目標(biāo)出爐應(yīng)在1210～1230℃中選取,通過單因素優(yōu)選法,最終確定1220℃為目標(biāo)出爐溫度。

2.2 工藝?yán)鋮s水控制 在提高加熱溫度后還需要控制精軋區(qū)的溫度降,主要就是控制工藝?yán)鋮s水。精軋區(qū)域工藝?yán)鋮s水有機(jī)架間冷卻水、下表面除鱗水和精除鱗機(jī)三種工藝?yán)鋮s水。

首先,機(jī)架間冷卻水參與終軋溫度的模型控制并投入自動,根據(jù)實際帶鋼的速度和溫度進(jìn)行水量調(diào)節(jié),不對其進(jìn)行優(yōu)化；其次,下表面除鱗水位于活套下方,主要目的是抑制氧化鐵皮的產(chǎn)生,含Cr帶鋼屬不易產(chǎn)生氧化鐵皮的鋼種,生產(chǎn)時可將其摘除,可減少帶鋼表面溫度降10～20℃；最后,研究表明精軋機(jī)除鱗水可增加表面溫降20～50℃,部分時段精軋機(jī)投入雙排除鱗,優(yōu)化投入方式在生產(chǎn)含Cr帶鋼時只投入單排除鱗水。

2.3 優(yōu)化導(dǎo)尺短行程控制 導(dǎo)尺短行程控制分為三個部分,頭部穿帶段、穩(wěn)定段和尾部拋鋼段,各段導(dǎo)尺開度=基礎(chǔ)開度+設(shè)定參數(shù),表現(xiàn)為“大、小、大”,如圖三所示。在穩(wěn)定控制段開度最小且時間長,如果開度設(shè)定過小易發(fā)生刮碰。導(dǎo)尺短行程原控制模式“50 10 50”,根據(jù)現(xiàn)場導(dǎo)尺實際控制控制特點,若實現(xiàn)導(dǎo)尺 功能導(dǎo)尺中部穩(wěn)定段控制參數(shù)需設(shè)定在10～40之間,通過單因素實驗法選定“50 30 50”。

圖3 導(dǎo)尺短行程控制模式Fig3 Guide short stroke control mode

3 結(jié)語

(1)含Cr帶鋼的破邊缺陷原因是Cr元素加入后造成奧氏體區(qū)域減少,帶鋼邊部溫降低于A3 線后進(jìn)入到兩相區(qū)軋制和邊部刮碰導(dǎo)致。

(2)通過增大導(dǎo)尺短行程穩(wěn)定段的設(shè)定、提高出爐溫度、減少除鱗投入排數(shù)和不投入活套下表面除鱗水等優(yōu)化,含Cr帶鋼破邊缺陷得到有效控制,邊部質(zhì)量得到改善。