小規(guī)格高合金鋼品種開發(fā)及新工藝研究

文漢云　朱立兵

[摘要]大冶特殊鋼股份有限公司在500/半連軋機(jī)組上開發(fā)出∮30以下小規(guī)格的高合金鋼品種,實(shí)現(xiàn)小規(guī)格高合金鋼的連軋生產(chǎn),同時(shí)開發(fā)高合金鋼以剪代鋸工藝、紅送退火工藝。

[關(guān)鍵詞]小規(guī)格高合金鋼加熱制度 軋制工藝優(yōu)化 以剪代鋸 紅送退火

中圖分類號(hào):TF0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0910117-01

大冶特殊鋼股份有限公司自2003年拆除了原有的300、250橫列式的小機(jī)組后,小規(guī)格高合金鋼出現(xiàn)斷檔,削弱了其高合金鋼市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力,為此決定在500/半連軋機(jī)組開發(fā)生產(chǎn)小規(guī)格的高合金鋼。在原有300、250小機(jī)組生產(chǎn)的小規(guī)格高合金的工藝及多年生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,針對(duì)500半連軋機(jī)組的工藝及設(shè)備現(xiàn)狀,制定了小規(guī)格高合金鋼生產(chǎn)的工藝。經(jīng)過近2年的探索,工藝已基本成熟,達(dá)到了預(yù)期目的。

一、工藝攻關(guān)所做的主要工作

(一)加熱工藝的優(yōu)化。加熱工序向來是高合金鋼軋制的難點(diǎn),我廠500軋機(jī)配套的加熱爐又是較落后的推鋼式加熱爐,更增加了生產(chǎn)操作的難度;主要難點(diǎn)有:

1.爐內(nèi)鋼坯前后緊挨,只有上下兩個(gè)面能受到火焰直接加熱。

2.加熱爐較短,且預(yù)熱段無燒咀,鋼坯預(yù)熱效果不好。

3.爐前易吸入冷風(fēng),生產(chǎn)暫停時(shí),最前面的幾支鋼溫度下降,影響正常軋制。

4.沒有中間再加熱設(shè)備,軋制規(guī)格較小時(shí),軋件溫降快,易劈頭纏輥。

5.高合金鋼鋼種多,特性各異,容易過熱、過燒。

針對(duì)這些問題,經(jīng)摸索,采取以下應(yīng)對(duì)措施:

1.增加煙道閘門開口度,由開口度原來的20%-40%提高到45%-70%,加大爐內(nèi)煙氣向爐后流動(dòng)的流量,加強(qiáng)預(yù)熱鋼坯。

2.高合金鋼的加熱段、預(yù)熱段溫度都提高,詳見下表。

3.嚴(yán)格控制風(fēng)煤配比,控制范圍1:0.75-1:0.60確保爐內(nèi)還原氣氛(極少數(shù)超低碳鋼除外)。

4.按加熱溫度順序進(jìn)爐生產(chǎn),不同加熱溫度的鋼坯之間安排足夠的調(diào)溫坯。

5.生產(chǎn)暫停時(shí)間超過5分鐘時(shí),除按規(guī)定降溫外,視情況將最前面的幾支鋼撈爐不軋,防止劈頭纏輥。

主要鋼種加熱制度如下[1]:

經(jīng)過多輪生產(chǎn)考驗(yàn),對(duì)加熱高合金鋼規(guī)律的認(rèn)識(shí)逐步加深,對(duì)爐溫、鋼溫的動(dòng)態(tài)判斷、調(diào)節(jié)水平逐步提高,目前高合金鋼各鋼種坯料加熱溫度合適,軋件變形抗力低、塑性好,操作方便,過熱、過燒、欠熱、劈頭沖尖、纏輥等現(xiàn)象大為減少,為順利生產(chǎn)起到了關(guān)鍵作用。

(二)軋制工藝的優(yōu)化。500/半連軋機(jī)組軋制高合金鋼時(shí)存在的主要問題與難點(diǎn)有:軋件不進(jìn)、劈頭、纏輥較多;部分鋼種、規(guī)格易產(chǎn)生拉絲、重皮、耳子等缺陷;連軋機(jī)軋輥、導(dǎo)衛(wèi)消耗大等等。

針對(duì)這些問題,摸索出了以下應(yīng)對(duì)措施:

1.在孔型設(shè)計(jì)上和實(shí)際調(diào)整中,適當(dāng)減少部分道次的壓下量,以幫助軋件咬入,防止軋件拉絲或出耳子。

2.嚴(yán)格執(zhí)行孔型預(yù)熱工藝,每輪生產(chǎn)高合金鋼時(shí)在不同規(guī)格、不同鋼種之間安插生產(chǎn)一些普通碳合結(jié)鋼生產(chǎn),既方便爐子調(diào)溫,又可預(yù)熱孔型、軋輥,幫助高合金鋼咬入,減少不進(jìn)。

3.500軋機(jī)的孔型系統(tǒng)中,在橢圓孔型前用萬能孔型過渡。萬能孔型調(diào)整余地大,可以適應(yīng)部分鋼種寬展系數(shù)大的變形特點(diǎn),防止軋件拉絲或出耳子。

4.針對(duì)500軋機(jī)多道次來回穿梭軋制,軋件易卡阻不進(jìn)的特點(diǎn),執(zhí)行堵水工藝:在軋輥兩端車制防水臺(tái),堵住軸承座內(nèi)側(cè)的空隙,使冷卻水只能淋在輥頸上,不能濺到孔型及軋件上,減少軋件頭部溫降,從而減少不進(jìn)。

5.為方便寬厚比較大的軋件咬入,淘汰舊式滑動(dòng)導(dǎo)衛(wèi),選用成熟適用的滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi),并優(yōu)化導(dǎo)輥形狀設(shè)計(jì);170#、110#、85#等型號(hào)的滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)配合相應(yīng)的導(dǎo)輥,在生產(chǎn)中起到了較好作用。

6.連軋機(jī)嚴(yán)格執(zhí)行中間坯切頭工藝,毛頭、爛尾切凈,防止軋件劈頭或爛尾子打壞孔型、導(dǎo)衛(wèi)。

7.在連軋機(jī)組采用圓→橢圓→圓孔型系統(tǒng),既可簡(jiǎn)化孔型配置,又可使軋件變形平滑,無尖銳棱角,減少溫降,防止裂紋,適應(yīng)高合金鋼的變形特點(diǎn)。

8.針對(duì)連軋機(jī)連續(xù)過鋼時(shí)間長(zhǎng),軋輥易燒裂、滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)的導(dǎo)輥軸承易燒壞等問題,摸索了連軋機(jī)組冷卻工藝,先是只給水冷卻滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)的導(dǎo)輥軸承,后來擴(kuò)展到成品K1孔及成品前K2孔給水冷卻。現(xiàn)在,生產(chǎn)正常時(shí)連軋各道次都可以給水冷卻,控制水量為單臺(tái)機(jī)架10m3/h-12m3/h,水流入水角度與給水部位成30°,并且水流要集中的正確方式,就可以達(dá)到冷卻、保護(hù)孔型及導(dǎo)衛(wèi)的作用,同時(shí)又不會(huì)出現(xiàn)不進(jìn)、劈頭等問題。

9.為現(xiàn)場(chǎng)減少報(bào)廢,改進(jìn)了500軋機(jī)所出的中間坯坯型,將方坯和萬能坯改為圓坯,并按成品要求控制圓坯的公差和表面質(zhì)量。這樣當(dāng)連軋機(jī)組出現(xiàn)故障停軋時(shí),500軋機(jī)所出的中間坯就可以作為成品圓鋼利用,從而減少了現(xiàn)場(chǎng)報(bào)廢,提高了成材率(方坯和萬能坯因外形不規(guī)矩,無法利用)。出圓坯工藝如下:

(三)以剪代鋸工藝開發(fā)。我廠高合金鋼生產(chǎn)原設(shè)計(jì)用砂輪鋸鋸切,由于砂輪鋸的水平夾緊裝置設(shè)計(jì)有一定缺陷,動(dòng)作慢,鋸一支鋼平均費(fèi)時(shí)

5-8分鐘,生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)軋機(jī)停車等砂輪鋸鋸鋼的現(xiàn)象;其次受砂輪鋸結(jié)構(gòu)影響,其切頭尾的長(zhǎng)度偏長(zhǎng)(300-400mm),浪費(fèi)了一部分鋼材。另外砂輪鋸鋸片是從奧地利進(jìn)口的,成本消耗也較高。為打破這一生產(chǎn)瓶頸,我廠冷床寬度較小,紅鋼通過后溫度仍然較高。我廠經(jīng)研究論證發(fā)現(xiàn),若加快冷床運(yùn)行速度,紅鋼通過冷床后溫度仍然在600-750℃左右,高合金鋼在這個(gè)溫度下用現(xiàn)有的500噸大剪剪切是可行的[2]。為此積極試行了以剪代鋸工藝,并設(shè)計(jì)應(yīng)用了相應(yīng)的大剪刀片孔型,試驗(yàn)證明大剪運(yùn)行安全正常,鋼材端部剪切變形小,符合標(biāo)準(zhǔn)要求。現(xiàn)已推廣到∮30-90所有規(guī)格。

附:大剪成型刀片示意圖

(四)紅送退火工藝開發(fā)

以前9Cr18等馬氏體鋼在我廠軋后需先緩冷,再轉(zhuǎn)下工序退火。隨著生產(chǎn)批量的擴(kuò)大,我廠緩冷能力不足的矛盾日漸突出。經(jīng)論證9Cr18等馬氏體鋼軋后紅送退火是可行的[3],這樣就可以解決我廠緩冷能力不足的矛盾,并可以縮短生產(chǎn)周期。在各方面通力協(xié)作下,實(shí)施高合金鋼的軋后紅送退火工藝:我廠在高合金鋼軋后快速收集到砂箱中,并在6-12小時(shí)內(nèi)轉(zhuǎn)移到下工序退火。實(shí)踐證明高合金鋼的軋后紅送退火質(zhì)量穩(wěn)定,未出現(xiàn)炸裂等質(zhì)量問題。

二、工藝開發(fā)取得的成果

(一)產(chǎn)品開發(fā)達(dá)到預(yù)期效果

二軋鋼廠半連軋機(jī)組的500軋機(jī)可穩(wěn)定生產(chǎn)∮60-90規(guī)格高合金鋼,連軋機(jī)組已成功開發(fā)出了∮30-58mm小規(guī)格高合金鋼,并形成批量生產(chǎn)能力。從開發(fā)至今,已生產(chǎn)Cr12、4Cr5MoSiV1、3Cr2W8V、9Cr18等22個(gè)鋼號(hào)、17個(gè)規(guī)格的小規(guī)格民用高合金鋼,完善了公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu),滿足了市場(chǎng)需求。

在開發(fā)民品的同時(shí),開發(fā)生產(chǎn)了1Cr11Ni2W2MoV、1Cr12Ni2WmoVNb、1Cr17Ni2、4Cr14Ni14W2Mo、2Cr15Mn15Ni2N等12個(gè)鋼號(hào)、15個(gè)規(guī)格的小規(guī)格特殊用途鋼種,更加拓寬了市場(chǎng)需求。

(二)生產(chǎn)效率明顯提高

高合金鋼軋制過程中的不進(jìn)、劈頭、纏輥、沖鋼等問題得到有效解決,大剪剪切節(jié)奏與軋機(jī)生產(chǎn)節(jié)奏匹配,鋼材收集后外轉(zhuǎn)迅速,這些都促進(jìn)了效率的提高,最高班產(chǎn)可達(dá)90噸;生產(chǎn)批量由每輪不足300噸,提高到500噸。方便了生產(chǎn)組織,提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn):

[1]大冶特殊鋼股份有限公司,二軋鋼廠技術(shù)規(guī)程(內(nèi)部資料).

[2]黃慶學(xué),軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì),北京:冶金工業(yè)出版社,2007.

[3]張強(qiáng),合金鋼軋制,北京:冶金工業(yè)出版社,1993.

作者簡(jiǎn)介:

文漢云(1963-),女,漢族,湖北漢陽人,大冶特殊鋼股份有限公司二軋鋼廠,工程師,1987年畢業(yè)于武漢工學(xué)院,特殊鋼生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)管理與技改。