拓寬熱軋超薄超寬2205 系雙相不銹鋼船板極限規(guī)格研究

武文青， 張 雷， 楊厚琳

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司臨汾分公司， 山西 臨汾 041000）

1 研究背景

2205 系雙相不銹鋼是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22%的鉻、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的鉬及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～6%的鎳氮合金構(gòu)成的雙相不銹鋼。它具有高強(qiáng)度、良好的沖擊韌性以及良好的整體和局部的抗強(qiáng)腐蝕能力。與奧氏體不銹鋼相比，2205 系雙相不銹鋼的耐壓強(qiáng)度是其兩倍，熱軋時變形抗力大。2205 系雙相不銹鋼是鐵素體和奧氏體含量各占50%的不銹鋼（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下），在實際制造中，要求最高相含量比值在60%以內(nèi)，在軋制時其特殊的組織邊部容易開裂，特別是軋制超薄、超寬極限規(guī)格不銹鋼時，存在熱軋板形較差，成功率低的問題。

近幾年，2205 系雙相不銹鋼板合同量不斷增加，特別是2205 系雙相不銹鋼船板的合同量更是逐年增加，訂單中2205 系雙相不銹鋼船板超薄、超寬極限規(guī)格越來越多，如7.5 mm×2 500 mm×Lmm、8 mm×2 500 mm×Lmm、8.5 mm×2 500 mm×Lmm、9.5mm×2600mm×Lmm、11.5mm×2800mm×Lmm，而熱軋板形合格率只有20%以下。超薄、超寬2205 系雙相不銹鋼船板極限規(guī)格在軋制時板形難以控制，容易產(chǎn)生中浪、邊浪板形缺陷，更有甚者會出現(xiàn)直接“刮框”軋廢的情況。因此，需要分析造成板形不良的影響因素，查找具體原因并予以改進(jìn)，以提高軋制板形，從而保證軋制超薄、超寬2205 系雙相不銹鋼船板極限規(guī)格生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定和質(zhì)量穩(wěn)定控制。

2 熱軋超薄、超寬2205 系雙相不銹鋼船板極限規(guī)格影響因素分析

2.1 超薄、超寬2205 系雙相不銹鋼船板坯料設(shè)計

在對超薄、超寬2205 系雙相不銹鋼船板極限規(guī)格軋制時，結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備的工況，對坯料設(shè)計這一影響因素分析如下：

1）熱軋超薄、超寬2205 系雙相不銹鋼船板極限規(guī)格坯料設(shè)計時，若鋼板倍尺長度設(shè)計不合理，在軋制時易造成鐮刀彎，軋制過程中也易出現(xiàn)鋼板“刮框”軋廢的情況；

2）熱軋超薄、超寬2205 系雙相不銹鋼船板極限規(guī)格坯料設(shè)計時，鋼板倍尺長度太長，軋機(jī)往復(fù)軋制時軋輥受熱，熱凸度增大，易導(dǎo)致鋼板產(chǎn)生中浪；

3）熱軋超薄、超寬2205 系雙相不銹鋼船板極限規(guī)格坯料設(shè)計時，通過二火改軋，直接改軋到成品寬度，一是改軋坯料通不過高壓水除鱗箱，二是由于加熱爐到精軋機(jī)距離為133.935 m，改軋中間坯厚度薄、溫降快，無法保證終軋溫度，鋼板易出現(xiàn)瓢曲，而終軋溫度太低，易軋廢鋼板。

2.2 加熱溫度

1）臨汾分公司單爐單機(jī)生產(chǎn)，2 號加熱爐與精軋機(jī)距離為133.935 m，坯料出爐后到精軋機(jī)軋制時，溫度降低40～50 ℃，溫降過快，軋制節(jié)奏、軋機(jī)控制不好，道次間的時間間隔延長，軋制時鋼板易出現(xiàn)板形較差，更有甚者會出現(xiàn)“刮框”軋廢的情況。

2）加熱爐與精軋機(jī)距離較長，鋼坯在運(yùn)輸過程中上表面散熱速度快，軋制時上下表溫差較大，容易形成頭部上翹或下扣，薄板極易鉆入上下工作輥護(hù)板間隙和軋機(jī)機(jī)后輥道間隙，造成鋼板軋廢甚至引起停機(jī)事故。

2.3 軋輥實際輥型

精軋機(jī)軋輥輥系凸度是輥系原始凸度、熱凸度、軋輥磨損、軋輥撓度、輥縫傾斜等綜合輥縫總和。精軋機(jī)軋輥原始凸度是精軋機(jī)軋輥輥縫凸度的基本保證，而精軋機(jī)軋輥磨床的磨削精度直接決定精軋機(jī)軋輥輥系的原始凸度。

精軋機(jī)工作輥型的計算公式如下：

式中：ΔD0為原始輥型，凸輥型為正，凹輥型為負(fù)，平輥型為零；ΔD熱為熱凸度，凸輥型為正，凹輥型為負(fù)；ΔD摩為磨損凸度。

通過精軋機(jī)工作輥型的計算公式可以看出，由于工作輥磨損凸度值很難事先確定，磨損凸度通過換輥來解決；熱凸度由軋輥的材料和輥身溫度分布決定，軋輥冷卻水噴嘴堵塞，冷卻不均勻皆會影響軋輥熱凸度；原始輥型凸度一般情況為平輥型，由于輥溫和磨損的影響，原始輥型凸度設(shè)計為負(fù)輥型，即由凹輥型來彌補(bǔ)輥溫和磨損對精軋機(jī)工作輥型的影響。

2.4 精軋機(jī)窗口滑板間隙

1）精軋機(jī)窗口滑板間隙太大。由于鋼板在軋制過程中，隨著軋制時間的推移，精軋機(jī)窗口滑板不斷磨損，磨損嚴(yán)重的滑板上的固定螺絲會磨損脫落，更有甚者牌坊上的滑板也會脫落?；宀粩嗄p后，使得精軋機(jī)窗口滑板間隙太大，精軋機(jī)工作輥會在徑向和軸向上產(chǎn)生“晃輥”“竄輥”，造成精軋機(jī)工作輥在軋制過程中軋制不穩(wěn)定，從而形成邊浪板形缺陷，更有甚者出現(xiàn)“刮框”軋廢。

2）精軋機(jī)窗口滑板間隙上下工作輥差別太大。精軋機(jī)操作側(cè)上下工作輥窗口滑板間隙差別太大，或精軋機(jī)操作側(cè)和傳動側(cè)工作輥窗口滑板間隙差別太大，均會導(dǎo)致精軋機(jī)工作輥在軋制過程中受到的沖擊力與軋制力不均衡，產(chǎn)生劇烈影響，且軋制控制也極不穩(wěn)定，易造成飄曲板形缺陷，更有甚者出現(xiàn)“刮框”軋廢。

2.5 精軋機(jī)推床中心線

1）軋制過程中，若推床對中不正或不進(jìn)行推床對中操作，會使軋制鋼板與精軋機(jī)工作輥中心線偏移，工作輥軸承兩端所受的力不均衡，軋制時兩個工作輥軸線不平行，就會導(dǎo)致軋制鋼板兩邊壓下率不相等，從而使軋制鋼板兩邊出口厚度不相等，軋制的鋼板易造成側(cè)彎的板形缺陷。

2）臨汾分公司2005 年投產(chǎn)的軋線中，精軋機(jī)推床與現(xiàn)在新上線的先進(jìn)推床功能精度相差甚遠(yuǎn)，精軋機(jī)推床中心線對中差20 mm，兩邊軋制力差50 t，理論上鋼板橫向同板差約0.1 mm（不含壓下機(jī)構(gòu)彈性壓扁、輥系凸度和油柱壓縮不同引起的厚度差），鋼板彎曲量在160 mm 以上。

3 超薄、超寬2205 系雙相不銹鋼船板板形控制措施

3.1 控制超薄、超寬2205 系雙相不銹鋼船板坯料設(shè)計

針對超薄、超寬2205 系雙相不銹鋼船板坯料設(shè)計影響因素，結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備的工況，對坯料設(shè)計進(jìn)行如下控制：

1）超薄、超寬、超長（8 000 mm 以上）坯料按單倍尺投料設(shè)計，倍尺板設(shè)計時，最好將總鋼板毛長控制在20 m 以內(nèi)；

2）針對同厚度、相近寬度規(guī)格船板，長度不好設(shè)計時，可考慮長鋼板與短鋼板之間的不同長度規(guī)格套軋，以保證鋼板毛長小于20 m；

3）針對厚度在12 mm 以下，寬度超過2 500 mm的鋼板，其長度設(shè)計越短越好，將毛長控制在10～15 mm 以內(nèi)能較好地保證熱軋船板板形。

3.2 優(yōu)化加熱工藝

針對2 號加熱爐與精軋機(jī)距離為133.935 m 的實際情況，為了保證終軋溫度，需優(yōu)化加熱工藝。

1）在對超薄、超寬2205 系雙相不銹鋼船板加熱時，經(jīng)與技術(shù)中心溝通，將加熱二段、均熱段的加熱溫度整體提高20 ℃，以確保超薄、超寬2205 系雙相不銹鋼船板的終軋溫度。

2）為了避免超薄、超寬2205 系雙相不銹鋼船板軋制時上下表溫差較大，容易形成頭部上翹或下扣的板形缺陷的問題，加熱二段溫度時要控制上下表面溫度相同，均熱段下表面溫度控制比上表面溫度略低20 ℃，減少鋼坯運(yùn)輸過程中上下表面溫度不一致情況，使軋制時變形量均衡。同時防止軋制過程中出現(xiàn)頭部上翹或下扣的板形缺陷。

3.3 優(yōu)化精軋機(jī)工作輥輥型

優(yōu)化精軋機(jī)工作輥輥型情況如圖1 所示。

圖1 優(yōu)化精軋機(jī)工作輥輥型

根據(jù)2205 系雙相不銹鋼船板超薄、超寬規(guī)格，厚度8 mm 以下工作輥原始凸度設(shè)計為上下全部為-0.2 mm，軋制塊數(shù)為100～200 塊；厚度8 mm 以上工作輥原始凸度設(shè)計為上下全部為-0.25 mm，軋制塊數(shù)0～100 塊。

3.4 加強(qiáng)精軋機(jī)窗口滑板間隙檢查確認(rèn)

設(shè)定精軋機(jī)窗口滑板間隙功能精度標(biāo)準(zhǔn)：精軋操作側(cè)上壓緊缸滑板開口尺寸為1 220.6～1 221.847 mm，精軋操作側(cè)下壓緊缸滑板開口尺寸為1 220.8～1 221.915 mm；精軋傳動側(cè)上壓緊缸滑板開口尺寸為1 210.6～1 211.847 mm，精軋傳動側(cè)下壓緊缸滑板開口尺寸為1 210.8～1 211.915 mm。

每周至少測量三次精軋機(jī)窗口滑板間隙（見圖2），在換輥時間或者檢修時間測量精軋機(jī)窗口滑板間隙；精軋機(jī)窗口滑板間測量超出標(biāo)準(zhǔn)要求時，馬上加插墊片來補(bǔ)償滑板的磨耗量。

圖2 精軋機(jī)窗口滑板間隙檢查確認(rèn)

每月月初檢修時，檢查和測量精軋機(jī)工作輥、支撐輥、牌坊滑板間隙，測量結(jié)果不滿足工藝要求時，及時調(diào)整牌坊滑板間隙。

3.5 加強(qiáng)精軋機(jī)推床中心線確認(rèn)

精軋機(jī)推床中心線設(shè)備功能精度：精軋機(jī)前、后推床軋件對中精度±10 mm；精軋機(jī)前、后推床軋件測寬精度±10 mm。確認(rèn)現(xiàn)場圖如圖3 所示。

圖3 精軋機(jī)推床中心線確認(rèn)現(xiàn)場

軋機(jī)支撐輥使用的是油膜軸承，對前、后推床的對中要求更高。由于油膜軸承襯套和錐套間隙在0.1～1.1 mm（千分之軸承工作直徑，隨著使用時間的延續(xù)，間隙將增大），在支撐輥平衡力的作用下，主機(jī)不轉(zhuǎn)時，兩側(cè)輥系間隙消除；主機(jī)轉(zhuǎn)動時，襯套和錐套形成油膜，即軸承有0.1 mm 以上的油膜厚度間隙。當(dāng)軋機(jī)咬入時，若推床對中差，會造成軋機(jī)里外側(cè)油膜厚度壓縮量不同。隨著里外側(cè)油膜厚度的變化，軋輥里外側(cè)垂直位移量不同，輥縫形狀隨之發(fā)生變化，從而增加了板形彎曲和橫向同板差。

臨汾分公司精軋機(jī)推床與先進(jìn)推床相差甚遠(yuǎn)，每次利用換輥時間定期調(diào)整校正使前后推床對中，以最大限度地減少推床對板形的影響。每周至少校正一次精軋機(jī)前、后推床軋件對中精度，以及精軋機(jī)前、后推床軋件測寬精度，當(dāng)校正結(jié)果超出標(biāo)準(zhǔn)要求時，馬上修正。

每月月初檢修時，檢查和測量精軋機(jī)推床最大開口度、最小開口度、常規(guī)寬度2 m 位置的中心線對中，若發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果不符合設(shè)備功能精度要求時，及時調(diào)整推床位置。

4 應(yīng)用效果

對軋制工序的關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后，關(guān)鍵設(shè)備功能精度得到保障，坯料設(shè)計合理，完成了超薄、超寬2205 系雙相不銹鋼船板極限規(guī)格的合同交付。

川東船板交付：7.5 mm×2 500 mm×Lmm 規(guī)格8 塊，12.66 t；8.5 mm×2 500 mm×Lmm 規(guī)格14 塊，16.794 t；9.5 mm×2 600 mm×Lmm 規(guī)格22 塊，36.418 t；11.5 mm×2 800 mm×Lmm 規(guī)格8 塊，12.84 t。

中航鼎衡船板交付：8 mm×2 500 mm×Lmm 規(guī)格68 塊，115.852 t；11 mm×2 794 mm×Lmm 規(guī)格14 塊，36.97 t。

5 結(jié)論

1）通過對超薄、超寬2205 系雙相不銹鋼船板坯料合理設(shè)計，優(yōu)化加熱溫度，優(yōu)化精軋機(jī)軋輥輥型，以及對關(guān)鍵設(shè)備精軋機(jī)窗口滑板間隙、精軋機(jī)推床中心線對中設(shè)備功能精度進(jìn)行周期檢查測量，實現(xiàn)了2205 系雙相不銹鋼船板超薄、超寬極限規(guī)格成功軋制，板形合格率達(dá)到85%以上，實現(xiàn)了2205 系雙相不銹鋼船板超薄、超寬極限規(guī)格批量生產(chǎn)。

2）經(jīng)過軋制工序的關(guān)鍵工藝參數(shù)優(yōu)化，關(guān)鍵設(shè)備功能精度得到保障，成功拓寬超薄、超寬2205 系雙相不銹鋼船板極限規(guī)格的軋制，為臨汾分公司生產(chǎn)其他超薄、超寬極限規(guī)格的不銹鋼品種創(chuàng)造了條件，增加了特殊品種不銹鋼的規(guī)格范圍，為公司贏得了競爭力。