熱軋帶鋼邊部質量控制及研究

曹國嶼

本鋼板材股份有限公司熱連軋廠 遼寧 本溪 117021

在熱軋帶鋼生產過程中,帶鋼的質量問題是我們關注的主要問題,它直接影響到板帶材的力學性能和工藝性能。其中,在應力集中和溫度變化劇烈的板帶邊部,更易在軋制過程中產生各種邊部缺陷,從而影響板帶的整體質量,降低產品的成材率,進而降低了生產效益。

因此,對于板帶材邊部缺陷問題,國內學者進行了眾多的研究與討論。目前,國內外鋼鐵企業對于帶鋼邊部質量控制根據各自機組實際情況不同,采取的方式也不近相同,大致歸納為通過調整板坯化學成分、減少鑄坯夾雜物、提高板坯加熱均勻性、防止板坯過熱過燒和優化冷卻模式等。本文主要是研究本鋼1700mm 熱連軋機組在生產含Cr帶鋼過程中出現的邊部破損問題。

1 熱軋含Cr帶鋼破邊缺陷形成機理

1.1 含Cr帶鋼破邊缺陷介紹 含Cr帶鋼帶鋼破邊缺陷形貌主要為鋼板邊部有掉肉或者缺肉,呈現鋸齒狀,如圖1 所示。這種缺陷影響產品的外觀及下游用戶的生產,邊部質量不良處由于鋼板寬度不夠,會造成下游用戶生產時斷帶和切邊不良。破邊缺陷位于頭、尾部分的帶鋼通過平整機組返修切除可以修復；產生在鋼卷中間部位的破邊缺陷。

圖1 破邊缺陷Fig.1 Edge Defect

1.2 含Cr帶鋼破邊形成機理 Cr作為鋼中常用的添加元素,在組織形成的過程中溶于鐵素體中,會造成晶格畸變,會降低位錯的易動性,產生固溶強化的效果,不僅能提高鋼的強度和硬度,改善鋼的抗腐蝕性和抗氧化性,而且還能降低塑性和韌性。

國內外學者經過大量分析后得出,對鋼種添加Cr元素后使A1和A3溫度升高,使S點、E點向左上方移動,如圖2所示Cr含量對奧氏體區域的影響。

隨著金屬中Cr含量的增加奧氏體體區是不斷在減小,當Cr＞13%時,在室溫下得到單相鐵素體。這種現象對于熱軋軋制過程主要是A3線的提升,首先生產含Cr帶鋼時終軋溫度在產品設計階段對比同含碳量的帶鋼終軋溫度需要有所提高。其次就是對于熱軋帶鋼邊部質量的影響,也就是為什么生產含Cr帶鋼時易出現破邊的原因。

板坯經過加熱和粗軋兩個環節后進入到精軋機前溫度降約為150～200℃,在加上熱軋中間坯邊部溫降較邊部相差約50～80℃,在精軋終了前就進入到兩相區軋制。此時,帶鋼與導尺等部位略發生刮碰就會出現破邊缺陷。

圖2 Cr含量對奧氏體區域的影響Fig2 Effect of Cr Content on Austenite Region

2 熱軋含Cr帶鋼破邊缺陷控制措施

2.1 優化加熱溫度 提高帶鋼整體溫度使其在精軋過程中的邊部溫度高于A3線,避免在兩相區軋制是控制Cr帶鋼破邊缺陷的關鍵環節。確定出合適的加熱溫度需要結合粗軋區溫降、加工成本和加熱工藝要點等方面,確定出實際出爐溫度應在1200～1240℃,加熱出爐溫度控制公差為±10℃,選定目標出爐應在1210～1230℃中選取,通過單因素優選法,最終確定1220℃為目標出爐溫度。

2.2 工藝冷卻水控制 在提高加熱溫度后還需要控制精軋區的溫度降,主要就是控制工藝冷卻水。精軋區域工藝冷卻水有機架間冷卻水、下表面除鱗水和精除鱗機三種工藝冷卻水。

首先,機架間冷卻水參與終軋溫度的模型控制并投入自動,根據實際帶鋼的速度和溫度進行水量調節,不對其進行優化；其次,下表面除鱗水位于活套下方,主要目的是抑制氧化鐵皮的產生,含Cr帶鋼屬不易產生氧化鐵皮的鋼種,生產時可將其摘除,可減少帶鋼表面溫度降10～20℃；最后,研究表明精軋機除鱗水可增加表面溫降20～50℃,部分時段精軋機投入雙排除鱗,優化投入方式在生產含Cr帶鋼時只投入單排除鱗水。

2.3 優化導尺短行程控制 導尺短行程控制分為三個部分,頭部穿帶段、穩定段和尾部拋鋼段,各段導尺開度=基礎開度+設定參數,表現為“大、小、大”,如圖三所示。在穩定控制段開度最小且時間長,如果開度設定過小易發生刮碰。導尺短行程原控制模式“50 10 50”,根據現場導尺實際控制控制特點,若實現導尺 功能導尺中部穩定段控制參數需設定在10～40之間,通過單因素實驗法選定“50 30 50”。

圖3 導尺短行程控制模式Fig3 Guide short stroke control mode

3 結語

(1)含Cr帶鋼的破邊缺陷原因是Cr元素加入后造成奧氏體區域減少,帶鋼邊部溫降低于A3 線后進入到兩相區軋制和邊部刮碰導致。

(2)通過增大導尺短行程穩定段的設定、提高出爐溫度、減少除鱗投入排數和不投入活套下表面除鱗水等優化,含Cr帶鋼破邊缺陷得到有效控制,邊部質量得到改善。