熱軋板軋鋼工藝的相關(guān)要點(diǎn)分析

張亮亮

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼有限公司板帶廠，山東 濟(jì)南 271104）

熱軋板主要是指寬度大于或者等于600 mm，厚度介于0.35～200 mm 之間的鋼板，由于熱軋板力學(xué)性能優(yōu)越，經(jīng)過(guò)熱處理工序后，鋼板內(nèi)部晶粒得到進(jìn)一步細(xì)化，抗拉強(qiáng)度、塑性與韌性均有所提升，這就使鋼材內(nèi)部組織的密實(shí)度與力學(xué)性能得到進(jìn)一步改善。因此，熱軋板在汽車結(jié)構(gòu)鋼、耐腐蝕結(jié)構(gòu)鋼、機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼、焊接氣瓶與壓力容器用鋼等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

但是，在軋鋼生產(chǎn)過(guò)程中，受到溫度變化不均、軋件停留時(shí)間、軋制線高度以及軋輥粗糙度等因素的影響，熱軋板常常出現(xiàn)上翹或者下彎的質(zhì)量缺陷，如果不及時(shí)予以處理，則極易出現(xiàn)堆鋼或者導(dǎo)致生產(chǎn)流程中止等現(xiàn)象，進(jìn)而給軋鋼生產(chǎn)效率造成嚴(yán)重影響。因此，通過(guò)對(duì)影響熱軋板軋制質(zhì)量因素進(jìn)行分析，對(duì)生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，以最大限度地降低熱軋板出現(xiàn)質(zhì)量缺陷的概率。

1 熱軋板軋鋼工藝流程

熱軋板作為一種半成品，需要經(jīng)過(guò)粗軋、精軋等工序才能轉(zhuǎn)變?yōu)槌善蜂摬?，具體軋鋼工藝流程如圖1 所示。

圖1 熱軋板軋鋼工藝流程

從圖1 中可以看出，熱軋板半成品經(jīng)過(guò)加熱、除磷、粗軋等工序后，被直接送入精軋機(jī)，在精軋工序中，熱軋板在多次反復(fù)擠壓的作用下，熱軋板自身的結(jié)構(gòu)將發(fā)生改變，板材變得越來(lái)越?。蝗缓蟾鶕?jù)用戶的需求，由終端操作人員對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線進(jìn)行遠(yuǎn)程智能化控制，生產(chǎn)出規(guī)格尺寸、板材樣式符合用戶需求的成品。目前，對(duì)于鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，采用的精軋機(jī)多為7 架四輥式軋機(jī)，這種軋機(jī)生產(chǎn)效率高，運(yùn)轉(zhuǎn)速度快，能夠大幅提升鋼材的生產(chǎn)進(jìn)度，當(dāng)熱軋板進(jìn)入到精軋工序后，精軋機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度能夠達(dá)到23 m/s，利用這種7 架四輥式軋機(jī)生產(chǎn)出的鋼材成品，其厚度值一般只有幾毫米左右，而且生產(chǎn)誤差相對(duì)較小[1]。

2 熱軋板軋鋼工藝類型

2.1 連鑄工藝

熱軋板軋鋼連鑄工藝主要是將鋼水運(yùn)送至精煉爐當(dāng)中，然后將精煉后的鋼水連續(xù)鑄造成鋼坯的一種生產(chǎn)工序。該工藝的主要設(shè)備包括回轉(zhuǎn)臺(tái)、中間包、結(jié)晶器、拉矯機(jī)等，由于連鑄工藝能夠進(jìn)一步提高鋼材產(chǎn)量，并且生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)質(zhì)量缺陷的概率相對(duì)較低，因此，這種工藝類型在熱軋板軋鋼生產(chǎn)中得到普遍推廣和應(yīng)用。在進(jìn)入到澆注工序后，澆注初始速度一般是正常速度的50%左右，然后根據(jù)中間包的情況，分多次進(jìn)行提速處理，當(dāng)澆注速度達(dá)到正常值時(shí)，應(yīng)當(dāng)添加保護(hù)渣。由于高效連鑄工藝不經(jīng)過(guò)脫模、整模及初軋開(kāi)坯等工序，這就相對(duì)節(jié)省了成品鋼的出鋼時(shí)間。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)表明，采用連鑄工藝能夠節(jié)省70%左右的人力資源成本，能源節(jié)約率可達(dá)到25%以上。

2.2 無(wú)頭軋制工藝

無(wú)頭軋制主要是指熱軋板經(jīng)過(guò)粗軋工序后，板坯在中間輥道上焊接到一起，然后持續(xù)性通過(guò)精軋工序處理而生產(chǎn)出成品鋼材的一種軋制技術(shù)。目前，這種軋制工藝在熱軋板軋鋼生產(chǎn)中也具有較高的應(yīng)用率。與傳統(tǒng)的分塊軋制技術(shù)相比，無(wú)頭軋制工藝能夠有效避免頻繁咬鋼現(xiàn)象的發(fā)生，因此，采用這種工藝能夠大幅延長(zhǎng)軋機(jī)的使用壽命。比如以10 塊熱軋板坯為例，當(dāng)這些板坯經(jīng)過(guò)粗軋工序以后，板坯的頭部與尾部將直接焊合到一起，這時(shí)，板坯便不會(huì)出現(xiàn)拋鋼與甩尾等情況，當(dāng)焊合為一體的板坯進(jìn)入到精軋機(jī)以后，通過(guò)軋機(jī)的連續(xù)軋制，板形不良的情況將得到有效改善，進(jìn)而能夠生產(chǎn)出強(qiáng)度與韌性更高的優(yōu)質(zhì)鋼材。

2.3 鐵素體軋制工藝

鐵素體軋制工藝也被稱為相變控制軋制，是目前軋鋼生產(chǎn)領(lǐng)域的一種新型的軋制工藝，該技術(shù)的主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)是投入成本低、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量高，因此，也成為熱軋板坯以及帶鋼生產(chǎn)工藝的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。過(guò)去，傳統(tǒng)的奧氏體軋制工藝的每一道生產(chǎn)工序都需要較高的溫度，比如加熱溫度、開(kāi)軋溫度、終軋溫度、卷曲溫度等，而鐵素體軋制工藝則無(wú)需過(guò)高的溫度便可以促使奧氏體變形。由于熱軋板坯中的鐵素體在精軋之前就已經(jīng)完成了奧氏體向鐵素體的相變過(guò)程，因此，采用這種軋制工藝能夠大幅度降低能量損耗，并且鋼材成品產(chǎn)量也會(huì)大幅提升。

3 影響熱軋板軋鋼產(chǎn)品質(zhì)量的主要原因及改進(jìn)措施

在熱軋板軋鋼生產(chǎn)過(guò)程中，熱軋板材極易出現(xiàn)上翹或者下彎的情況，如果不及時(shí)予以處理，板材將在軋機(jī)內(nèi)部大量堆積，造成堆鋼事故。此外，如果熱軋板出現(xiàn)下彎缺陷，板材容易在輥道的推力作用下被絞入輥下方，這時(shí)，軋機(jī)將被迫停止運(yùn)行，這不僅縮短了軋機(jī)的使用壽命，而且也給鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，鋼鐵企業(yè)應(yīng)當(dāng)及時(shí)查找出產(chǎn)生上翹或者下彎缺陷的主要原因，并通過(guò)事前預(yù)防與事中處理的方式來(lái)消除板材質(zhì)量缺陷。

3.1 板坯上下表面溫度不均

當(dāng)熱軋板坯進(jìn)入到加熱爐以后，由于上下表面的溫度存在較大差異，使得板坯自身的延展性受到嚴(yán)重影響，在這種情況下，一部分板坯的延展率會(huì)受到一定限制，進(jìn)而板坯的延展長(zhǎng)度與其他板坯出現(xiàn)明顯差異，當(dāng)同一批次的板坯出現(xiàn)長(zhǎng)短不一的情況時(shí)，生產(chǎn)出的鋼材成品也極易產(chǎn)生上翹或者下彎現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)這種情況，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)對(duì)板坯上下表面的溫度差進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到溫度均衡的目的。當(dāng)板坯上翹時(shí)，可以對(duì)工作輥的運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行調(diào)整，即增加上工作輥速度，減小下工作輥速度，這樣能夠有效降低板坯上翹情況的發(fā)生率。當(dāng)板坯下彎時(shí)，可以對(duì)上下工作輥的速度進(jìn)行反向調(diào)節(jié)，這樣能夠使同一批次板坯的延展性保持一致，進(jìn)而有效避免板坯下彎的情況[2]。

3.2 板坯停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

受到生產(chǎn)調(diào)度等因素的影響，熱軋板坯在軋制生產(chǎn)線經(jīng)常出現(xiàn)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的情況，這時(shí)，與軋輥接觸的板坯下表面以及上表面就會(huì)出現(xiàn)較大的溫差值，當(dāng)出現(xiàn)這種情況以后，板坯的頭部則極易產(chǎn)生上翹或者下彎現(xiàn)象。為了避免這一質(zhì)量缺陷，技術(shù)人員可以通過(guò)減少軋輥冷卻水以及除磷水供給量的方法，來(lái)消除板坯上下表面的溫差，也可以通過(guò)采用移動(dòng)板坯軋件的方法，使板坯上下表面的散熱性能得到有效改善，進(jìn)而大幅降低板坯發(fā)生上翹與下彎缺陷的概率。

3.3 軋制線高度調(diào)節(jié)失衡

熱軋板坯在軋制生產(chǎn)中，由于軋制線高度常常出現(xiàn)高低不均的情況，以至于板坯形狀與質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。當(dāng)軋制線位置偏高時(shí)，板坯下表面與下軋輥緊密貼合到一起，這時(shí)的軋輥?zhàn)饔昧⒅苯邮┙o鋼坯頭部，而受到這一作用力的影響，板坯頭部將出現(xiàn)下彎現(xiàn)象。如果軋制線位置偏低，那么板坯頭部就會(huì)偏離軋機(jī)，而與機(jī)架輥發(fā)生碰撞，在這種情況下，板坯頭部出現(xiàn)下彎的風(fēng)險(xiǎn)也將明顯增大。為了避免這種情況的出現(xiàn)，在板坯進(jìn)入到軋制工序前，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)盡量減小軋制生產(chǎn)線的高度誤差，防止軋制生產(chǎn)線的位置過(guò)高或者過(guò)低。

3.4 軋輥表面摩擦系數(shù)不一致

軋輥是軋機(jī)上能夠促使金屬產(chǎn)生連續(xù)塑性變形的主要部件，在熱軋板軋制生產(chǎn)中，板坯與軋輥之間長(zhǎng)時(shí)間處于接觸狀態(tài)，如果軋輥表面粗糙度呈現(xiàn)出不均勻的情況時(shí)，那么上下軋輥與板坯的摩擦系數(shù)會(huì)發(fā)生改變，在這種情況下，上下軋輥的延展區(qū)間將出現(xiàn)明顯差異，進(jìn)而增加板坯發(fā)生變形的概率。因此，技術(shù)人員可以采取增加軋制道次的方法來(lái)調(diào)整軋輥與板坯間的摩擦系數(shù)，或者采取更換軋輥的方式來(lái)最大限度地降低軋輥與板坯間的摩擦作用力。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)熱軋板軋鋼工藝相關(guān)要點(diǎn)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，該工藝在改善板材力學(xué)性能及提升板材質(zhì)量方面有著至關(guān)重要的作用。因此，鋼鐵企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極借鑒一些先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)與成功案例，不斷對(duì)軋制工藝流程進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，以降低熱軋板坯出現(xiàn)質(zhì)量缺陷的概率，為社會(huì)各領(lǐng)域生產(chǎn)出更多的高質(zhì)量鋼材成品。