邊部加熱器對低碳軟鋼產(chǎn)品性能的影響

白麗楊，夏小勇，孫照陽，戴思源

(1.馬鋼股份有限公司 安徽馬鞍山 243000；2.圣戈班管道股份有限公司 安徽馬鞍山 243000)

熱軋帶鋼生產(chǎn)過程中，中間坯邊部散熱較快，邊部溫降要明顯大于中部，中間坯在進入精軋機前中間坯邊部典型溫差為100 ℃左右，此值取決于軋制、冷卻條件以及粗軋軋制時間[1]、[2]。國內(nèi)一些鋼廠在生產(chǎn)低碳軟鋼部分牌號產(chǎn)品時出現(xiàn)了翹皮、邊裂等缺陷，造成下游生產(chǎn)切邊量的增加，進而降低了產(chǎn)品的成材率及毛邊軋制比例。

邊部加熱器(以下簡稱EH)是一種中間坯邊部加熱裝置，用于對邊部溫度補償，可以防止因板坯邊部溫度低、塑性差而導致的后續(xù)軋制過程中邊部缺陷的產(chǎn)生，降低帶鋼邊部與軋輥的過度磨損，防止混晶組織及粗晶粒結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，提高綜合成材率[3]。目前使用邊部加熱器的廠家較少，國內(nèi)對于EH對產(chǎn)品性能影響的研究也較少。陳少杰等論述了邊部加熱對熱軋帶鋼板形的影響，劉洋等探究了邊部加熱器在熱軋硅鋼生產(chǎn)中的應用與優(yōu)化，崔建利等介紹了某廠邊部加熱器的改造前后的問題并加以改造，劉獻東等論述了熱軋帶鋼寬向硬度波動的原因及改善措施[3]-[6]。對于邊部加熱與組織性能的研究，國內(nèi)目前少有公開發(fā)表的文獻可查，因此這是一個值得研究的課題。

1 試驗方案

選取低碳軟鋼A01、A02各兩卷做試驗，每個鋼種選取煉鋼同一爐次的兩塊鑄坯，在熱軋同一生產(chǎn)批次中生產(chǎn)同規(guī)格的試驗卷，一卷投用EH，一卷不投EH。

1.1 溫度測量

通過熱成像儀分別對投用與未投用EH卷進行熱成像，并通過對熱成像圖片進行數(shù)據(jù)處理后進行溫度對比。

1.2 力學性能及組織檢測

在板寬方向，距操作側(cè)與傳動側(cè)邊部10 mm、20 mm、30 mm、40 mm、50 mm、1/4板寬處以及中部設為取樣及檢驗點，進行金相、硬度等測量分析，對比未投用與投用EH后帶鋼組織及力學性能的變化。取樣及檢驗位置如圖1所示，將試樣按圖示位置進行編碼，從左至右為D1-D13。

圖1 取樣位置及方法

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 溫度測量分析

四個試驗卷溫度控制情況優(yōu)良，實際終軋溫度與卷取溫度整卷100%命中，可以看出EH對軋制方向的溫度控制沒有明顯影響。

鋼種A01、A02通過熱成像儀進行了溫度測量，熱成像圖如圖2所示。

圖2 試驗卷熱成像圖

圖3是通過相關軟件對熱成像儀的圖片處理后，得到溫度曲線，將投用EH和未投用EH所得的溫度曲線做對比。曲線左側(cè)對應的是傳動側(cè)，右側(cè)對應的是操作側(cè)，從圖(a)(b)中可以看出A01與A02投用EH后中間坯的邊部溫度快速上升到最高點，約為1070 ℃，而未投用EH的中間坯上升速度稍緩慢。

表1給出的是試驗卷的邊部溫降值ΔT和溫降區(qū)域的寬度值ΔL，通過這兩個參數(shù)也可以反應出EH投用前后的中間坯寬度方向溫度情況的差別。

圖3 試驗卷投入EH前后溫度對比圖

卷號鋼種是否投用EH傳動側(cè)操作側(cè)ΔT/℃ΔL/mmΔT/℃ΔL/mm1A01未投用14075148852A01投用9245102523A02投用9041100504A02未投用1387615084

從上表中可以看出當投用EH后板坯寬度方向的邊部溫降值和溫降區(qū)域?qū)挾戎刀济黠@的下降了，ΔT從未投用時的140 ℃左右下降到90 ℃，ΔL從未投用時得80 mm下降到45 mm左右。

2.2 金相組織與力學性能分析

分別對A01、A02進行了金相組織和晶粒度分析。

EH的投用對組織晶粒度有影響，A01、A02鋼種未投用EH，邊部的晶粒度分別在7.5-9.0級之間與9.0-10.5級之間，而中間位置在8.0級與12級；投用EH的帶鋼其邊部組織晶粒度為8.5級與10.0級左右，和中間位置相近。結(jié)合圖3，由于EH的投用，帶鋼邊部溫降及溫降寬度均減小，可使得邊部晶粒組織得到細化，晶粒度提升。

圖4為試驗卷投入EH前后中部與邊部金相組織，EH的投用并未對兩個牌號的金相組織的造成變化，A01兩卷組織均為鐵素體，A02兩卷組織均為鐵素體+少量珠光體。

由圖4中1號、2號卷與3號、4號卷對比可見，帶鋼中部與邊部晶粒大小存在明顯差異，1號卷3號卷未投入EH生產(chǎn)，邊部出現(xiàn)粗晶及混晶現(xiàn)象；投入EH生產(chǎn)的2號卷、4號卷帶鋼中部與邊部晶粒大小存在差異較小，并且邊部晶粒較1號、3號邊部有明顯細化。4號卷未投入EH生產(chǎn)，邊部出現(xiàn)混晶現(xiàn)象，投入EH生產(chǎn)的3號卷混晶現(xiàn)象得到明顯改善。說明EH的投入可以細化邊部晶粒，改善粗晶或混晶現(xiàn)象，使晶粒大小跟均勻。

對A01、A02根據(jù)圖3方法取樣并進行了硬度測試，結(jié)果如圖5所示。

從硬度測試的結(jié)果來看，EH的投用與否對于硬度影響較為明顯。圖5的(a)A01鋼種(b)A02鋼種未投入EH的硬度曲線兩側(cè)呈下降趨勢，投入EH的硬度曲線兩側(cè)呈平穩(wěn)趨勢。

結(jié)合圖4中1-4號帶鋼的金相樣分析，由于1號、4號帶鋼未投入EH生產(chǎn)，邊部出現(xiàn)混晶，部分晶粒粗大，造成硬度偏低，故(a)(b)中未投入的曲線兩側(cè)呈下降趨勢。2號、3號投入EH生產(chǎn)，邊部晶粒得到細化，硬度升高，故(a)(b)中投入的曲線邊部與中部處于平穩(wěn)趨勢。說明EH的投用，對帶鋼邊部硬度有明顯影響，邊部硬度升高，與中部性能差異減小。

圖4 試驗卷中部與邊部金相組織

圖5 試驗卷投入EH前后硬度數(shù)據(jù)對比

3 結(jié)論

邊部加熱器對提高中間坯邊部溫度、減小邊部溫降區(qū)域?qū)挾扔泻艽笞饔?，ΔT從未投用時的140 ℃左右下降到90 ℃，ΔL從未投用時的80 mm下降到45 mm左右。

邊部加熱器的使用對于帶鋼邊部硬度有較明顯的影響，邊部硬度明顯提高，與中部硬度差異變小。

投用邊部加熱器能夠一定程度改善邊部組織的混晶現(xiàn)象，防止邊部出現(xiàn)粗大晶粒，使帶鋼寬度方向組織更均勻。