控轧控冷技术在品种钢生产中的应用

1、控轧控冷技术在品种钢生产中的应用张洪涛 吴影亮 白玉红（唐山建龙实业有限公司热轧二厂）【摘 要】主要介绍温度控制在生产过程中对组织性能的影响，目前生产过程中存在的问题及解决办法【关键词】控制轧制 控制冷却 终轧温度 卷取温度1.前言中宽带厂从筹建到现在生产已有3年多的历史，随着工艺、设备的完善及激烈的市场竞争的影响，我们经历了一条曲折、艰难的前进道路。目前在公司各级领导的支持下，我厂成功开发了SPA-H、08AL、510L、345B等品种钢，为企业带来了无限生机。从品种钢开发工作中我们回过头来进行总结，如何进一步提高品种钢产品质量、优化性能应是目前的关键，从我们轧钢厂来讲今后如何利用控轧控冷技

2、术来提高品种钢质量应列入工作日程中。2.控制轧制与控制冷却的定义2.1 控制轧制的定义：控制轧制从理论上讲是适当地控制钢的化学成分、加热温度、变形温度、变形条件（包括每个道次的变形量、总变形量、变形速度）及冷却速度等工艺参数，从而大幅度提高钢材综合性能，控制轧制的主要优点是改善钢材的组织，提高钢材的综合力学性能。2.2 控制冷却的定义：控制冷却是指控制轧制之后，对奥氏体向铁素体相变温度区间进行某种程度的快速冷却，使相变组织细化，甚至相变成新的组织，以获得更高的强度和更优良的韧性。从我厂现有设备和生产过程看，控制轧制与控制冷却主要讲的是指生产过程中的温度控制。3.温度控制对组织性能的影响温度是热

3、连轧生产过程中的几个重要的工艺参数之一，由于温度将直接影响到热轧轧制力，特别是精轧机组各机架的轧制温度是保证厚度、板形及宽度的关键，带钢全长上的温度分布的均匀性将直接影响产品的厚度、板形和宽度的均匀性。依据钢的内部组织对不同的钢种、不同的性能要求，有不同的轧制温度范围，最重要的是保证终轧温度和卷取温度。3.1 终轧温度对带钢质量有直接影响终轧温度的高低，在很大程度上决定了轧后钢材的内部金相组织和力学性能。为了得到细小而均匀的铁素体晶粒，终轧温度应略高于Ar3相变点，此时钢的晶粒为单相奥氏体晶粒，组织均匀，轧后带钢有良好的力学性能。若终轧温度在Ar3相变点以下，不仅在两相区中轧制金属塑性不好，还

4、会产生带状组织，再加上卷取后的退火作用，结果会得到不均匀的混合晶粒组织，对力学性能造成一定的影响；终轧温度过高，会导致轧后的奥氏体晶粒过分长大，降低钢材的力学性能，同时还会产生大量的次生氧化铁皮，影响钢带表面质量，所以控制终轧温度是关键。从带钢热连轧来说，从板坯出炉到带钢轧制结束，中间要经过运输和轧制两大环节，带钢的终轧温度取决于加热温度、板坯的厚度、运输时间和压下制度、速度制度等以及冷却水的数量与温度等一系列因素，其中板坯厚度、运输时间和压下制度，在原料与成品带钢规格确定的条件下，是一些较稳定的因素，而加热温度、机架间冷却水的数量以及速度制度等，则可以作为控制终轧温度的手段。在实际生产过程中

5、，用加热温度控制终轧温度，对某些规格的产品存在着热能消耗加大、加热炉能力降低及过热、过烧等加热缺陷，速度制度受设备能力及其他因素限制，因此充分利用机架间冷却水来加强对终轧温度的调控能力，是控制的最佳手段。从以前我厂品种钢的生产过程中的温度控制情况看，存在着终轧温度偏低现象，我们通过调整加热温度和提高加速度、穿带速度等办法，但终轧温度控制的效果不佳，目前我们正着手实验控制机架间冷却水的方法来保证终轧温度的控制。3.2 卷取温度对带钢质量的影响卷取温度和终轧温度一样，对带钢金相组织影响很大，是决定成品带钢加工性能、力学性能、物理性能的重要工艺参数之一。卷取温度的控制实质上是热轧带钢生产中的轧后控制

6、冷却，轧后控制冷却影响产品质量的主要因素是冷却开始和终了温度、冷却速度及冷却的均匀程度。一般情况下卷取温度应在670以下，约为600-650，在此温度段内，带钢的金相组织已定型，可以缓慢冷却，而缓慢冷却对减小带钢的内应力也是有利的。过高的卷取温度，将会因卷取后的再结晶和缓慢冷却而产生粗晶粒组织及碳化物积聚，导致力学性能变坏，以及产生坚硬的氧化铁皮，使酸洗困难。若卷取温度过低，一方面使卷取困难，且有残余应力存在，容易松卷，影响成品带钢质量，另一方面卷取后没有足够的温度使过饱和的碳氮化合物析出，影响钢材性能，因此，将带钢卷取温度控制在内部金相组织所确定的范围内是带钢质量的又一控制关键措施。为保证带

7、钢的最终冷却效果，一般在层流辊道上设有层流冷却装置，对带钢上下表面喷水，进行强制冷却，对水量进行准确控制，保证满足卷取温度的要求。卷取温度控制的目的，就是通过层流冷却水段的长度的动态调节，将不同情况的带钢从比较高的终轧温度迅速冷却到所要求的卷取温度，使带钢获得良好的组织性能和力学性能。控制卷取温度并不是一件很容易的事，影响卷取温度的因素很多，主要包括带材的材质、厚度、速度、冷却水水量、水压、水温、终轧温度的高低、带钢热传导、对流、辐射的条件、层流冷却装置的设备状况，这些都直接影响卷取温度的控制。我厂因场地原因，层流冷却线比较短仅40米，同时，卷取与精轧间距也较短，在轧制过程中从穿带到正常轧制有

8、升速过程，对变速及高速运行的带钢进行控制冷却也是很复杂的问题。随着品种钢的不断开发，对卷取温度的控制要求越来越高，既要保证卷取温度达到规程的规定，又要求钢带全长温度的均匀性，这就要求层流冷却模型的进一步完善和优化，最终达到提高控制产品精度的目的。4.目前品种钢生产过程中存在的问题4.1 全员思想重视程度不够，生产过程中盲目追求产量，操作工对温度控制对产品质量的影响还缺乏理性认识；4.2 自动化水平相对较低，一些自动化数学模型还不够成熟，对生产过程中的温度控制还需人为进行干预，温度控制的精度不高，直接影响带钢横向、纵向的温度均匀性，影响了带钢的组织性能的均匀性。例如，510L用户在使用过程中反映

9、头中尾抗拉强度波动较大，特别是中部有抗拉强度低于标准下线的现象。接到用户的意见反馈后，我们组织了相关人员进行了开卷试验，开卷结果见表1。表1炉号编号实测厚度力学性能化学成分屈服强度MPa抗拉强度MPa伸长率%冷弯CSiMnPSNbALs105622生产5.0348557026.5不合格0.100.201.370.0210.0160.02215.0349056527.0裂纹0.090.191.340.0210.0180.0190.003824.9647555525.5完好0.090.191.320.0210.0180.0190.005034.9343552526.5裂纹44.9246053025

10、.0完好54.8946053525.5完好64.9442551031.0完好0.0080.191.330.0200.0150.0180.003674.8744552029.5完好84.8544052028.0完好94.8343552029.5裂纹104.8346053529.5完好114.8045053029.5完好124.8943552028.0裂纹135.0048056525.0裂纹0.090.191.340.0210.0180.0200.0040从表1数据可以看出，1号、13号为带钢的头尾，冷却速度快，温度偏低，抗拉强度和屈服强度明显高于带钢中部。从精轧历史趋势看，带钢的终轧温度曲线和卷取温度曲线波动较大，势必对整条带钢的组织性能造成一定的影响。5.结论品种钢生产过程中关键控制点就在终轧温度和卷取温度的控制，只有做到控制轧制、控制冷却，控制好关键点，才能保证品种钢具有较好的力学性能，满足用户的要求。我们今后应针对生产中存在的问题，找出解决问题的办法