雙低溫控軋HRB400E盤螺Φ8.0 mm生產(chǎn)工藝實(shí)踐

溫 健

（福建泉州閩光鋼鐵有限責(zé)任公司軋鋼廠，福建 泉州 362000）

1 生產(chǎn)線概述

泉州閩光軋鋼廠高速線材的生產(chǎn)采用全連軋、高架式26架軋機(jī)布置的熱軋生產(chǎn)線，于2009年5月投產(chǎn)，年產(chǎn)量約80萬t，其中HRB400E盤螺Φ8.0 mm產(chǎn)量約35萬t，占總量的43%左右。2019年4月對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行技改，在精軋機(jī)與吐絲機(jī)之間增加2架集中傳動(dòng)加強(qiáng)型模塊機(jī)組（如圖1所示，序號(hào)10為增加的模塊軋機(jī)機(jī)組）。改造前，軋機(jī)投入為粗軋+中軋+預(yù)精軋+精軋機(jī)（投入8架，從25號(hào)出成品），控冷工藝采用預(yù)精軋后強(qiáng)穿水+軋后穿水冷卻+風(fēng)冷工藝；改造后，工藝采用粗軋+中軋+預(yù)精軋+精軋機(jī)（投入6架，19號(hào)-24號(hào)）+模塊機(jī)組（從28號(hào)出成品），控冷工藝采用預(yù)精軋后強(qiáng)穿水+精軋機(jī)后強(qiáng)穿水+模塊軋機(jī)后水冷+風(fēng)冷工藝。

圖1 改造后工藝布置圖

2 改造目的

原HRB400E盤螺Φ8.0 mm采用預(yù)精軋后強(qiáng)穿水+軋后穿水冷卻工藝，進(jìn)精軋機(jī)溫度約830℃，芯表溫差較大，精軋機(jī)負(fù)荷較高，且輥錐箱故障頻發(fā)（銅螺母斷裂、燒油膜軸承等），使得軋制速度僅為72 m/s。通過技術(shù)改造，在精軋機(jī)與吐絲機(jī)之間增加2架次集中傳動(dòng)的模塊機(jī)組，采用雙低溫控軋工藝軋制HRB400E盤螺Φ8.0 mm，適當(dāng)提高進(jìn)精軋機(jī)溫度，減少精軋機(jī)負(fù)荷及精軋機(jī)輥錐箱故障，以此達(dá)到提高軋速的目的。根據(jù)兩相區(qū)軋制的工藝特點(diǎn)，將盤螺Φ8.0mm各關(guān)鍵控制點(diǎn)溫度控制在一定溫度區(qū)間。各關(guān)鍵溫度控制點(diǎn)情況：出鋼溫度為950～1 050℃，進(jìn)精軋機(jī)溫度為850～920℃，進(jìn)模塊溫度為760～820℃，吐絲溫度為850℃左右。按此工藝，HRB400E盤螺Φ8.0 mm軋制速度可提高至85 m/s，精軋機(jī)負(fù)載下降約20%。

3 生產(chǎn)中存在的問題

根據(jù)制定的控軋控冷工藝生產(chǎn)，HRB400E盤螺Φ8.0 mm成品表面質(zhì)量及各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)均能達(dá)到廠控要求，一方面進(jìn)精軋機(jī)溫度有所提高，鋼件對(duì)精軋機(jī)的沖擊降低，另一方面軋制速度也由原來的72 m/s提高至85 m/s，實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)以下幾方面的問題：成品頭部開裂嚴(yán)重，且開裂處脫落的粒狀渣塊壓入到后續(xù)的成品中，使得成品上出現(xiàn)不規(guī)整的凹坑（見圖2、圖3）；紅鋼在軋后通道中阻力增大，引起堆鋼；由于成品脫槽后彎曲，K1沖出口故障頻繁發(fā)生（見下頁圖4）；成品輥環(huán)不耐磨、開裂或掉肉問題嚴(yán)重（見下頁圖5）。

圖2 成品頭部狀態(tài)

圖3 成品表面凹坑情況

圖4 K1出口撞擊情況

圖5 K1軋槽裂紋

4 原因分析

針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，查找問題的原因。經(jīng)分析，總結(jié)有以下幾方面：

1）精軋機(jī)與模塊軋機(jī)之間的水冷夾板內(nèi)存在一定的殘余水，且在軋制過程中，精軋機(jī)內(nèi)輥環(huán)冷卻水對(duì)鋼件頭部的冷卻強(qiáng)度較大，導(dǎo)致鋼件頭部端面溫度過低（約350℃），出現(xiàn)黑頭鋼現(xiàn)象（模塊軋機(jī)之前無切頭剪），如圖6所示。當(dāng)鋼件溫度低于400℃時(shí)，經(jīng)軋制后易出現(xiàn)藍(lán)脆現(xiàn)象。故軋件頭部經(jīng)模塊機(jī)組低溫度軋制后，成品頭部出現(xiàn)脆裂，且部分脆裂物易發(fā)生脫落。

圖6 端部黑頭樣

2）模塊軋機(jī)投入后，采用雙相區(qū)低溫（820～860℃）軋制工藝，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行細(xì)晶強(qiáng)化，精軋機(jī)與模塊軋機(jī)之間采用強(qiáng)水冷，進(jìn)模塊軋機(jī)溫度為800～820℃，因工藝布局限制精軋機(jī)與模塊軋機(jī)之間距離不足40 m，鋼件進(jìn)模塊軋機(jī)時(shí)表面溫度較低，芯表溫差較大，約為150℃，溫度模型圖如圖7所示。當(dāng)軋件芯表溫差大于80℃時(shí)，軋件經(jīng)模塊軋機(jī)軋制后，表層溫度較低，晶粒破碎后得到細(xì)化，但內(nèi)部晶粒仍然在高溫下繼續(xù)長(zhǎng)大，使得成品表面晶粒細(xì)化，晶粒向內(nèi)逐漸增加；此外，芯部的高溫逐步向外傳遞，使得表面溫度升高，也使得表面晶粒出現(xiàn)長(zhǎng)大的趨勢(shì)，最終導(dǎo)致成品晶粒度降低，影響熱機(jī)軋制下的細(xì)晶強(qiáng)化效果。

圖7 進(jìn)模塊軋機(jī)鋼件回溫距離與芯表溫差變化模型

3）模塊軋機(jī)顆粒物集中在吐絲機(jī)前夾送輥進(jìn)口處脫落，經(jīng)夾送輥輥環(huán)二次壓入，造成成品缺陷。

5 改進(jìn)措施

5.1 增加水冷夾板吹氣功能

在精軋機(jī)與模塊軋機(jī)之間的水箱水冷夾板上增加進(jìn)氣孔（見圖8），并與空壓氣連通。通過程序控制，在鋼件尾部離開水箱后，冷卻水停止供應(yīng)，進(jìn)氣閥開啟，對(duì)水冷夾板內(nèi)的殘余水進(jìn)行吹掃，吹掃時(shí)間短于軋制間隙，以解決水箱夾板內(nèi)殘余水的問題。

圖8 夾板對(duì)比圖

5.2 優(yōu)化控冷模式

根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)整2號(hào)、3號(hào)水箱來水修正距離，確保軋件頭部完全通過水箱后，快切閥開啟進(jìn)行冷卻，以此提高鋼件頭部進(jìn)入模塊軋機(jī)的溫度。此外，通過調(diào)節(jié)預(yù)精軋后水箱及模塊軋機(jī)后水箱的閥門開度來保證成品頭部的力學(xué)性能，做到少切廢。

5.3 優(yōu)化導(dǎo)衛(wèi)結(jié)構(gòu)尺寸

修改K1出口夾板喇叭及舌尖的尺寸（見圖9），將出口喇叭內(nèi)腔尺寸改小，由原來的20°改至15°，并將斜線段長(zhǎng)度由原來的65mm加長(zhǎng)至73.6mm，使得出口過渡更為平緩；增大舌尖厚度，同時(shí)將出口舌尖長(zhǎng)度由原來的16 mm改至4 mm，使K1出口盡可能的貼近軋槽；提高K1出口的更換頻率，解決成品頭部彎曲引起的沖出口問題。

圖9 K1出口對(duì)比圖

5.4 優(yōu)化吐絲機(jī)開口度

優(yōu)化吐絲機(jī)夾送輥張開狀態(tài)時(shí)的開口度，同時(shí)加大夾送輥進(jìn)口夾板的尺寸，讓脫落的渣塊能在此處掉落，以解決渣塊在夾送輥處二次壓入成品的問題。

5.5 更改輥環(huán)材質(zhì)

更改輥環(huán)材質(zhì)，使得輥環(huán)單槽軋制量與抗裂紋性相匹配；適當(dāng)修改商標(biāo)及數(shù)字的加工深度和角度，使得成品在商標(biāo)處脫槽更為順暢。

6 改進(jìn)后的效果

通過技改及工藝優(yōu)化，軋件進(jìn)模塊軋機(jī)頭部溫度由原來的400℃以下提高至700℃以上，成品頭部開裂的情況得到較大的改善，大部分成品頭部較為圓滑（見圖10）；少部分成品頭部開裂產(chǎn)生的渣塊在夾送輥位置脫落后，直接掉落到夾送輥外，較少出現(xiàn)渣塊二次壓入問題。此外，通過對(duì)K1出口夾板尺寸進(jìn)行更改及按時(shí)更換下線，基本杜絕了K1沖出口的故障。軋槽單槽軋制時(shí)間在8 h以上，基本未出現(xiàn)商標(biāo)裂紋及輥環(huán)開裂的問題。

圖10 改進(jìn)后成品頭部情況

7 結(jié)語

將優(yōu)化后的生產(chǎn)工藝應(yīng)用于HRB400E盤螺Φ8.0 mm生產(chǎn)過程中，雙低溫控軋HRB400E盤螺Φ8.0 mm生產(chǎn)有效解決了成品頭部開裂、成品表面缺陷、K1沖出口頻發(fā)等方面的問題，軋制速度也提高至85 m/s，實(shí)現(xiàn)了改造的目的，生產(chǎn)效率及各項(xiàng)關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均處于較好水平。