厚鋼板軋制過程變形滲透規(guī)律試驗研究

馬興云

（濟鋼集團有限公司技術中心，山東濟南 250101）

試驗研究

厚鋼板軋制過程變形滲透規(guī)律試驗研究

馬興云

（濟鋼集團有限公司技術中心，山東濟南 250101）

通過單道次模擬軋制試驗，研究了不同壓下率和形狀比時坯料厚度中心的變形滲透規(guī)律，結果表明，隨形狀比增加，中心滲透變形率增大；試驗條件下，當形狀比達到0.7時，軋件中心滲透變形率已達到50%以上。在特厚板實際生產中，要根據(jù)軋機及原料條件盡量提高單道次軋制形狀比，并在最少道次內保證將形狀比提高到0.5以上。

厚板軋制；壓下率；形狀比；滲透變形率

1 前言

優(yōu)質特厚鋼板應用于國民經(jīng)濟各個重要領域，國內多家鋼鐵生產企業(yè)都致力于特厚鋼板生產工藝的研究和實踐。特厚鋼板軋制過程中對坯料厚度中心變形滲透的要求很高，中心變形滲透的程度直接影響到特厚鋼板的力學性能和探傷結果等。為保證特厚鋼板的各項性能達到要求，特別是要實現(xiàn)沿厚度方向性能的均勻性，并保證壓合厚度中心位置的疏松或顯微氣孔等缺陷，目前在特厚鋼板的生產工藝中，有關文獻［1-2］均強調要采用高形狀比軋制方法。形狀比S（也稱變形滲透系數(shù)），是指軋輥和材料的接觸弧的投影長度與所軋制材料的平均厚度之比，即

式中：R為軋輥半徑，H為軋機入口側軋件厚度，h為軋機出口側軋件厚度。

一般認為［1-2］：形狀比S越大，軋制過程中特厚板坯中心部位變形滲透越理想。有資料介紹：為壓合微細孔隙而采用大形狀比軋制方法。當形狀比超過0.5時，板厚內的壓縮應力區(qū)域即達到90%，壓下會充分滲透到鋼板的內部，有利于改善特厚規(guī)格鋼板綜合性能［3］。本試驗研究的目的就是通過實驗室模擬軋制，研究不同形狀比、壓下率時的厚板中心變形滲透規(guī)律，為特厚板的生產提供技術支撐。

2 試驗方案

利用試驗軋機（軋輥半徑R=250 mm）進行不同壓下率的單道次軋制試驗，以研究不同形狀比時的中心變形滲透規(guī)律。試驗采用8塊80 mm×120 mm×150 mm（厚×寬×長）Q345B坯料進行軋制。

為直觀地觀察坯料中心在軋制變形過程中應力應變滲透效果，分別在坯料側面沿厚度方向鉆取5行小孔，每行3個；距離坯料上表面的距離分別為10、25、40、55、70 mm，依次記為第1、2、3、4、5行；孔徑Φ6 mm，深度30 mm。坯料孔洞分布如圖1所示。

圖1 厚度方向鉆孔示意圖

由于小孔的深度僅有30 mm，而坯料寬度為120 mm，對坯料軋制基本沒有影響，又可以保證在軋制過程中小孔隨坯料的整體變形而發(fā)生相對變形，同時可以直觀地觀察和測量厚度中心的變形滲透情況。試驗共設計了8種軋制方案，表1列出了各種軋制方案的軋制壓下參數(shù)和形狀比。

表1 不同軋制試驗方案控制參數(shù)

試驗坯料按不同的壓下量均進行1道次軋制，再對軋制后的鋼板進行解剖，以觀察和測量各孔洞的變形情況，最終通過計算小孔在厚度方向上的相對變形率，得到鋼板中心變形滲透的情況。

3 試驗結果分析及應用

坯料在實驗室室狀加熱爐內按相同工藝加熱，加熱溫度1 150℃。分別按照表1軋制方案軋制后，將各試塊鉆孔側面沿軋制方向進行解剖切割并進行表面處理，不同壓下率下各試塊的軋制變形滲透情況對比見圖2。隨著單道次壓下量（壓下率）的增大，也即形狀比的增加，可以明顯地觀察到鋼板上小孔的相對變形越來越大。通過對比還可以看到，形狀比越大，坯料與軋輥的接觸弧變大，表面變形受到的與軋輥摩擦的影響變大，使表面變形受限。

圖2 不同壓下率時側面小孔變形解剖情況

對圖2中在不同壓下率條件下軋制的1～8號鋼板分別測量孔洞在厚度方向的變形情況，每行計算平均變形量作為該厚度位置的變形量，進一步計算出孔洞在軋件厚度方向的相對變形率。重點對第2、3、4行的數(shù)據(jù)進行分析，取這3行的平均值作為衡量整個軋件中心滲透變形情況的參考值，試驗結果如表2所示。當形狀比為0.5時，孔洞在厚度方向的平均變形率達到25%；當形狀比為0.74時，孔洞在厚度方向的平均變形率達到55.6%；當形狀比為1時，孔洞在厚度方向的平均變形率達到96%以上。取得了明顯的效果。以軋制厚度200 mm的特厚鋼板為例，寬厚板軋機軋輥半徑為550 mm，不同厚度坯料道次壓下量與形狀比的關系見表3。

表2 不同形狀比時孔洞厚度方向的變形量及變形率

對表2的數(shù)據(jù)進行分析，繪制出形狀比S與中心滲透變形率Y之間的關系見圖3；同時進行回歸分析，得出回歸經(jīng)驗公式：Y=47.81eS/0.82-64.99。

從圖3中可以清楚地看出，隨著形狀比S的增加，中心滲透變形率明顯逐步增大。在試驗條件下，當形狀比達到0.7時，軋件中心滲透變形率已達到50%以上，說明此時軋件的中心滲透變形已經(jīng)達到較理想的狀態(tài)。在實際生產中，應該參考上述參數(shù)并結合軋機和產品實際情況，制定具體的軋制規(guī)程，以保證特厚鋼板中心滲透變形。

以試驗結果為指導，濟鋼在生產特厚鋼板過程中，在粗軋階段對軋機單道次壓下量進行了調整，

圖3 形狀比與中心變形率的關系

表3 濟鋼寬厚板軋機壓下量與對應形狀比

實際生產結果表明，采用400 mm以下坯料生產時，粗軋階段頭道次軋制形狀比控制在0.5以上，軋后鋼板心部質量及各項性能良好；采用400 mm以上坯料生產時，由于軋機條件限制，單道次軋制形狀比很難保證0.5以上，此時要保證在盡量少的軋制道次下達到這一要求，同樣也能夠得到良好心部質量的特厚鋼板。

4 結論

4.1在試驗條件下，要獲得良好的中心滲透變形，軋制形狀比要達到0.7以上。

4.2實際生產中，根據(jù)軋機及原料條件盡量提高單道次軋制形狀比，并在最少道次內保證將形狀比提高到0.5以上，可得到心部質量良好的特厚鋼板。

［1］Yutaka OKA YAMA，梁慧智，潘秀蘭.使用新型鑄機生產優(yōu)質超厚鋼板［J］.鞍鋼技術，2005（5）：52-57.

［2］孫決定，龍莉.立式連鑄機鑄坯制造特厚板述評［J］.冶金管理，2011（5）：51-55.

［3］熊小強，熊文名，陳英俊，等.E690級海洋結構特厚高強度鋼板的試制［J］.江西冶金，32（6）：21-24

［4］Sun Weihua,Zhao Qian,Cui Jian,etal.Application of Heavy Steel Plate by Cladding Rolling［C］//University of Wollongong. AMPT 2012,NSW,Australia：2012.

Study on theDeformation Extension of Heavy PlateRolling Process

MA Xingyun
（The Technology Center of Jinan Iron and Steel Group Corporation,Jinan 250101,China）

By single pass rolling simulation test,the relationship of pass reduction and deformation extension was studied.The results showed that with the increase of the shape ration,the deformation extension turned higher;In the test condition,when the shape ration is bigger than 0.7,the deformation extension rate of the plate center reaches 50%above.In the practice production of super thick plate,the single pass shape ration should be increased under the up limit permission of the mill ability,and assuring get the shape ration bigger than 0.5 in fewest passes.

heavy steel plate rolling;degree of reduction;shape ration;deformation extension rate

TG335.5+1

：A

：1004-4620（2014）01-0034-02

2014-01-09

馬興云，男，1973年生，1996年畢業(yè)于包頭鋼鐵學院冶金工程專業(yè)?，F(xiàn)為濟鋼技術中心高級工程師，從事產品研發(fā)工作。