用爐卷軋機生產(chǎn)高強韌管線鋼的生產(chǎn)技術(shù)

殷 杰

（南京鋼鐵股份有限公司，江蘇 南京 210000）

20 世紀(jì)80 年代以來，由于采用了一系列成熟的熱軋帶鋼新技術(shù)，不僅提高了生產(chǎn)效率，也提高了產(chǎn)品質(zhì)量，此為“新一代爐卷軋機”。爐卷軋機受到廣泛關(guān)注，主要是由于爐卷軋機比較小型鋼廠的生產(chǎn)環(huán)境，能夠滿足板材市場的需要，尤其是中厚板材市場，對這種機械設(shè)備非常需要。新一代的爐卷軋機與傳統(tǒng)的機械設(shè)備相比較，技術(shù)水平提高了，產(chǎn)品在市場中更有競爭力。新一代爐用軋機所生產(chǎn)的鋼材包括碳結(jié)構(gòu)鋼板、造船鋼板以及低合金結(jié)構(gòu)鋼板等等。生產(chǎn)的產(chǎn)品具有很高的附加值，不僅強度高，而且韌性也比較高。下面針對爐軋機的發(fā)展情況簡要介紹，分析生產(chǎn)技術(shù)，以促進(jìn)爐軋機更好地生產(chǎn)。

1 新一代爐卷軋機的發(fā)展情況

最新開發(fā)的新一代爐用軋機生產(chǎn)線是一條四合一的短流程生產(chǎn)線，具有先進(jìn)的煉鋼工藝技術(shù)、爐外精煉工藝技術(shù)、連鑄工藝技術(shù)以及軋鋼工藝技術(shù)。進(jìn)入到20 世紀(jì)80 年代，將熱連軋廠采用了相對成熟的新技術(shù)，如CVC 技術(shù)、HAGC 技術(shù)、WR 秒技術(shù)、WRB 技術(shù)以及PC 技術(shù)都移植到加熱爐軋機上，使加熱爐軋機的產(chǎn)品質(zhì)量接近連續(xù)軋機的水平，甚至可以達(dá)到這個水平。相比較于熱連軋寬帶鋼軋機，熱連軋生產(chǎn)管線鋼所具備的優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)更加緊湊，成本比較低，采用厚板坯生產(chǎn)的帶鋼不僅薄，而且寬。

1.1 新一代爐卷軋機的軋制方法

新一代爐卷軋機的使用中，通常會采用兩種軋制方法：第一種方法是薄板軋制；第二種方法是軋制軋制。在布局上，單機投資相對較低一些，裝機容量比較小，空間要求也不是很嚴(yán)格。使用條件上來看，使用100 毫米至150 毫米的中厚板, 軋制道次要少一些，通過這種方式，生產(chǎn)線也相對減少, 不需要更多的粗軋機完成工作。在常規(guī)平板厚度的情況下, 投資少, 工廠的生產(chǎn)效率有效提高。另外，在生產(chǎn)4.5 毫米厚度至50 毫米厚度的板材以及100毫米厚度至150毫米厚度的的板材的時候，壓縮比足夠，能夠有效地保證一般強度等級的產(chǎn)品對力學(xué)性能的要求，還可以生產(chǎn)強度很高的低合金鋼板材。見圖1。

1.2 新一代爐卷軋機所具備的新性能

新一代爐卷軋機與傳統(tǒng)爐卷軋機復(fù)制件相比較，所存在的不同之處在于，各項性能有所改進(jìn)，主要體現(xiàn)在如下幾個方面。

其一，軋機的功率提高，運行速度也提高。傳統(tǒng)爐卷軋機在運行的過程中，速度的最大值為每秒5m，新一代爐卷軋機的運行速度明顯加快，可以達(dá)到每秒14m，甚至更高，所以，軋制的時間大大縮短，溫度損失降降大大降低，氧化鐵皮的發(fā)生幾率減少。其二，可逆換向時間大大縮短，溫降得到有效控制。新一代爐卷軋機在運行的過程中，可逆反向加速度可以達(dá)到2.5m/s2，換向的時間不再停留在傳統(tǒng)爐卷軋機的6s 左右，僅僅3s 的時間就可以完成。比如，瑞典Avesta 廠所生產(chǎn)的新一代爐卷軋機，其可逆時間不會超過2.6s，奧鋼聯(lián)的軋機從原有的4s 減少到0.9s。其三，爐卷軋機的卷重和收得率有所增加。傳統(tǒng)的爐卷軋機卷重不足20 個小時，單重一般為5 kg/mm 至13kg/mm ；頭與尾的超差長度超過十幾米，收得率超過80%。新一代爐卷軋機的卷重超過40 噸，單重超過25kg/mm ；頭與尾的超差長度大約為2m，收得率則可以超過90%。其四，卷取爐在設(shè)計上的改進(jìn)。新一代爐卷軋機與傳統(tǒng)爐卷軋機的不同之處在于，其設(shè)計上為封閉式爐底，熱量損失大大減少，對于爐內(nèi)氣氛能夠有效控制，爐內(nèi)氧化減少，表面的質(zhì)量得以改善。其五，卷筒的使用壽命得以延長。通過采用新型材料以及爐型設(shè)計的方式，使得新一代爐卷軋機卷筒延長了使用壽命，而且可以超過500000t，運行成本達(dá)到減少。其六，板形和公差都得到改善。新一代爐卷軋機所采用的是HAGc 系統(tǒng)，該系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)金，確保板厚的規(guī)格均勻。板卷中超過99%可以達(dá)到1/2ASTM，超過97%可以的板卷可以達(dá)到1/4ASTM，兩者都能夠達(dá)到JIS 標(biāo)準(zhǔn)公差。

1.3 新一代爐卷軋機所具備的工藝特點

其一，新一代爐卷軋機的短流程生產(chǎn)線有兩個生產(chǎn)線所構(gòu)成，其一為等厚度寬板坯連鑄生產(chǎn)線，其二為軋制生產(chǎn)線。其二，使用卷軋工藝生產(chǎn)鋼板，所生產(chǎn)的中板不僅薄，而且寬，成材率有所提高。其三，所采用的生產(chǎn)工藝中，可以對軋制予以控制，而且冷卻的速度增加，所生產(chǎn)的管線鋼更加強韌。其四，為了將連鑄生產(chǎn)和軋制生產(chǎn)的節(jié)奏控制好，需要采用長行程裝鋼機，結(jié)合使用步進(jìn)梁式加熱爐，使得冷裝和熱裝都能夠滿足要求。在設(shè)計加熱爐的時候有緩沖段，對于協(xié)調(diào)非常有利。其五，爐卷軋機裝備所包括的系統(tǒng)為工作輥彎輥和液壓AGC，所生產(chǎn)出的產(chǎn)品從板型上來看，不僅厚度精度高，而且質(zhì)量優(yōu)良。其六，立輥軋機裝備所包括的系統(tǒng)為SSC 和AWC，產(chǎn)品寬度有較高的精度；其七，U 型管層流冷卻系統(tǒng)對于大流量可以分段控制，還可以保證低水壓，系統(tǒng)的運行靈活，使得帶鋼冷卻的速度和鋼板的冷卻速度增加。其八，地下卷取機所采用的是全液壓卷取機，可以發(fā)揮帶踏步控制作用，所生產(chǎn)的熱軋鋼卷就有良好卷型。其九，熱矯直機裝備和冷矯直機裝備所包括的控制系統(tǒng)為液壓輥縫控制系統(tǒng)、液壓彎輥控制系統(tǒng)、輥系傾斜調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)等等，可以使得板型所存在的缺陷消除。

2 爐卷軋機的生產(chǎn)技術(shù)

2.1 爐卷軋機的純凈鋼冶煉連鑄生產(chǎn)技術(shù)

高強韌性管線鋼的冶煉連鑄技術(shù)中所涵蓋的內(nèi)容為鐵水預(yù)處理技術(shù)、轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)、爐外精煉技術(shù)以及真空脫氣后的連鑄技術(shù)。鐵水預(yù)處理技術(shù)屬于低硫低磷管線鋼使用的一種冶金方法，為經(jīng)濟(jì)型[1]。鐵水預(yù)處理技術(shù)所涵蓋的內(nèi)容為脫硫工藝技術(shù)、脫磷工藝技術(shù)以及脫硅工藝技術(shù)，如圖2 所示。當(dāng)轉(zhuǎn)爐冶煉工藝技術(shù)的應(yīng)用中，爐頂和爐底吹出的爐渣量要少很多，可以起到降低磷含量和硫含量的作用，還可以降低氧化效應(yīng)，而且可以減少飛濺，冶煉工藝技術(shù)得到強化。主要的精煉方法有RH 真空脫氣工藝技術(shù)、LF 精煉工藝技術(shù)、鋼包除塵工藝技術(shù)、補施si-ca工藝技術(shù)和稀土線工藝技術(shù)，其中RH 處理和ca 處理已成為生產(chǎn)先進(jìn)管線鋼主要應(yīng)用的工藝技術(shù)。連鑄是一項新技術(shù)，廣泛應(yīng)用于管道鋼生產(chǎn)中。在連鑄過程中，防止鋼水從鋼包到中間包，從中間包到結(jié)晶器的二次氧化，都是需要高度重視的。在連鑄過程中，電磁攪拌技術(shù)以及輕壓技術(shù)得以應(yīng)用，使得鋼坯的成分偏析改善，管線鋼的HIC 和C 電阻性能也有所提高。

2.2 爐卷軋機的熱機械軋制+加速冷卻生產(chǎn)技術(shù)

微合金化和控制軋制+ 控制冷卻(CR+CC) 可以獲得高強度、高韌性的管線鋼，作為重要的工藝技術(shù)，在使用中需要嚴(yán)格按照規(guī)定的流程進(jìn)行。在CR 過程中，對于奧氏體再結(jié)晶區(qū)要合理空你只，避免出現(xiàn)細(xì)化組織變形的問題[2]。同時，在CR+CC 工藝中微量合金元素鈮、鈦、釩、鉬控制組織的全面細(xì)化、相變、析出，還可以起到一定的強化作用。結(jié)合CR 和CC 的具體方法，諸如熱機械軋制+ 加速冷卻(TmCP+ACC) 和CR+ACC, 其中T 米CP可以完善晶粒, 提高鋼板的屈服強度，讓鋼板更有韌性,ACC 可以減少合金元素和碳當(dāng)量, 鋼板的焊接性也會因此有所提高, 鋼板性能有所降低。T 米CP 后加入ACC 之后，可以降低γ →α 相變點，增加過冷度，從而鐵的成核速率有所提高。同時，冷卻速度的提高，這樣就可以有效地避免碳化物和氮化物的過早析出，或者延緩冷碳化物和氮化物的過早析出，容易產(chǎn)生較多分散的析出物。提高冷卻速率，可以形成貝氏體或針狀鐵素體，鋼的強度有所提高，韌性也會進(jìn)一步提高。

圖2 爐卷軋機具體結(jié)構(gòu)

2.3 爐卷軋機的典型工藝技術(shù)

某鋼廠二段軋制生產(chǎn)25 mm 規(guī)格X70 管線鋼卷的軋制工藝參數(shù)如下：鋼坯規(guī)格是140mm×2500mm×9.8m ；鋼板的規(guī)格是：25mm×2500mm×73.1m，其中母板的規(guī)格是23.6m，子板的規(guī)格是13m ；鋼坯的出爐溫度是1150℃；控制第一階段的溫度和厚度是80mm，溫度端部的溫度控制到850℃( 風(fēng)冷) ；控制第二階段終軋的厚度是25mm，終軋的溫度是760℃；加速冷卻階段的冷卻空冷溫度是760℃，最終冷卻溫度是560℃，冷卻的速度是11℃/s 至13℃/s 之間。空冷段的開啟冷卻溫度是460℃，最終冷卻溫度是35℃[3]。

3 結(jié)束語

通過對上面內(nèi)容的研究可以明確，新一代熱連軋加熱爐生產(chǎn)線已經(jīng)大量移植了熱連軋的設(shè)備，而且還采用了先進(jìn)技術(shù)。為了提高我國高強韌性管線鋼的市場占有率，有必要采用新一代爐用軋機，這就需要對高強韌性管線鋼的生產(chǎn)工藝深入研究，進(jìn)行研究。將爐卷軋機所據(jù)別的技術(shù)特點充分發(fā)揮出來，產(chǎn)品在市場中有良好的優(yōu)勢，使得中國高強韌管線鋼獲得更高的市場額度。