酸軋機(jī)組生產(chǎn)超高強(qiáng)度鋼產(chǎn)品的實(shí)踐

□ 陶 勇 □ 周萬良 □ 應(yīng)建斌

1.寶鋼股份有限公司 上海 200941 2.寧波遠(yuǎn)景汽車零部件有限公司 浙江寧波 315336

1 生產(chǎn)背景

減輕汽車車身質(zhì)量是降低汽車燃油消耗與污染物排放的有效途徑,超高強(qiáng)度鋼板材的大量使用是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化最經(jīng)濟(jì)可行的方法。超高強(qiáng)度鋼板材軋制技術(shù)要求高,生產(chǎn)難度大,國(guó)際上只有少數(shù)鋼廠可以批量穩(wěn)定生產(chǎn)。C402酸軋機(jī)組最初設(shè)計(jì)時(shí)并不具備軋制超高強(qiáng)度鋼的能力,僅能軋制600 N級(jí)高強(qiáng)度鋼。目前,C402酸軋機(jī)組逐步開始軋制800 N級(jí)到1 200 N級(jí)不同規(guī)格超高強(qiáng)度鋼,使酸軋機(jī)組處于生產(chǎn)極限狀態(tài),遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了設(shè)計(jì)性能。為了使超高強(qiáng)度鋼軋制過程處于受控管理,經(jīng)過1a多的試驗(yàn)軋制,以及學(xué)習(xí)同類酸軋機(jī)組的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),收集總結(jié)軋制超高強(qiáng)度鋼的各類問題,目前已形成一整套適用于C402酸軋機(jī)組軋制超高強(qiáng)度鋼的生產(chǎn)方法。這一生產(chǎn)方法有效地保證了C402酸軋機(jī)組在軋制超高強(qiáng)度鋼時(shí)能最大限度穩(wěn)定批量生產(chǎn)。

2 生產(chǎn)難點(diǎn)

2.1 跑偏斷帶

超高強(qiáng)度鋼具有材料強(qiáng)度高、塑性差等特點(diǎn),軋制難度與普通鋼種相比更大。目前,生產(chǎn)牌號(hào)為1180DP的熱軋超高強(qiáng)度鋼時(shí),熱軋內(nèi)圈部分板形極差,C402酸軋機(jī)組軋制時(shí)容易發(fā)生跑偏斷帶而停機(jī)的故障。針對(duì)這一問題,來料走熱軋精整,切除鋼卷板型差的頭尾部分。在酸軋機(jī)組通過板材時(shí),要做好板料對(duì)中的監(jiān)控。軋機(jī)操作人員在生產(chǎn)時(shí)要密切注意來料頭尾板形,根據(jù)7號(hào)板材對(duì)中前的糾偏狀態(tài)和酸洗段板材通過狀態(tài),提前做好軋機(jī)降速或軋機(jī)在非軋制情況下通過板材穿帶等應(yīng)急手段。

2.2 跳躍斷帶

試驗(yàn)軋制初期,超高強(qiáng)度鋼軋制時(shí)經(jīng)常發(fā)生跳躍斷帶。由于超高強(qiáng)度鋼材質(zhì)超硬的特點(diǎn),軋機(jī)的軋制力常大于20 000 kN,為了防止鋼帶跳躍,經(jīng)過反復(fù)研究,制定出防止超高強(qiáng)度鋼跳躍的措施。

對(duì)于牌號(hào)為780DP的超高強(qiáng)度鋼,入口熱卷厚度跳躍控制為不大于0.7 mm。對(duì)于牌號(hào)為980DP和1180DP的超高強(qiáng)度鋼,入口熱卷厚度跳躍控制為不大于0.5 mm。

2.3 變形量控制

超高強(qiáng)度鋼軋制時(shí),C402酸軋機(jī)組常處于生產(chǎn)極限狀態(tài)。特別是1.0 mm厚度以下的超高強(qiáng)度鋼,軋制時(shí)要通過合理分配軋機(jī)各道次變形量,適當(dāng)加大各機(jī)架間張力等超常規(guī)做法,保證機(jī)架內(nèi)的帶鋼處于軋制受控狀態(tài),這樣才能避免發(fā)生斷帶、堆鋼、開腔等惡性生產(chǎn)故障。

3 生產(chǎn)工藝優(yōu)化

為了使C402酸軋機(jī)組能夠穩(wěn)定順利地軋制超高強(qiáng)度鋼,并使軋制過程處于受控管理,從入口段、酸洗工藝段、軋機(jī)段、計(jì)劃編排共四個(gè)方面對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化。

3.1 入口段

在超高強(qiáng)度鋼軋制過程中,每卷鋼帶之間需要焊縫連接。為了提高鋼帶焊縫的焊接質(zhì)量,在超高強(qiáng)度鋼焊接前,需要清潔焊機(jī)的雙切剪、導(dǎo)向輪、上下噴嘴等部件,這樣不僅可以大幅改善焊縫質(zhì)量,而且能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊機(jī)存在的問題,并及時(shí)處理。

為了防止超高強(qiáng)度鋼熱卷帶頭缺陷導(dǎo)致軋機(jī)頭尾斷帶,提高焊縫質(zhì)量,規(guī)定超高強(qiáng)度鋼入口切除的頭尾長(zhǎng)度。來料厚度不小于3.0 mm時(shí),外圈為5 m,內(nèi)圈為4 m。來料厚度小于3.0 mm時(shí),外圈為6 m,內(nèi)圈為5 m。根據(jù)外圈銹蝕情況和板型情況,適當(dāng)加長(zhǎng)切除部分。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,對(duì)于薄料超高強(qiáng)度鋼頭尾部分產(chǎn)生的鐮刀彎形狀,切除部分可以加長(zhǎng)到10 mm。

為了避免焊縫沖邊導(dǎo)致軋制后超高強(qiáng)度鋼邊裂斷帶的情況,規(guī)定焊縫沖邊的原則。當(dāng)鋼帶寬度跳躍大于80 mm時(shí),可以沖邊。反之,根據(jù)焊縫實(shí)際情況,盡量不沖邊。

為了防止超高強(qiáng)度鋼前后卷規(guī)格跳躍大導(dǎo)致焊縫質(zhì)量不佳,規(guī)定前后卷跳躍條件。牌號(hào)為780DP的超高強(qiáng)度鋼,入口熱卷厚度跳躍不大于0.7 mm。牌號(hào)為980DP和1180DP的超高強(qiáng)度鋼,入口熱卷厚度跳躍不大于0.5 mm。

3.2 酸洗工藝段

為了防止超高強(qiáng)度鋼鋼帶焊縫段經(jīng)過拉矯機(jī)發(fā)生斷帶,鋼帶焊縫段經(jīng)過拉矯機(jī)時(shí)模式為自動(dòng)快開模式,且焊縫段通過拉矯機(jī)必須保證速度不快于60 m/min。針對(duì)超高強(qiáng)度鋼,開發(fā)了一種微拉矯模式,這一模式的走速范圍比快開模式小。

另一方面,為了提高超高強(qiáng)度鋼表面酸洗質(zhì)量,規(guī)定酸洗速度不快于240 m/min。

3.3 軋機(jī)段

若軋機(jī)1號(hào)機(jī)架中間輥軋制力大于50 000 kN,則輥必須更換。中間輥的表面粗糙度對(duì)軋制高強(qiáng)度鋼有一定影響,特別是1號(hào)機(jī)架,對(duì)超高強(qiáng)度鋼的咬入有明顯作用。因?yàn)閬砹习逍谓?jīng)過1號(hào)機(jī)架軋制會(huì)明顯好轉(zhuǎn),所以1號(hào)機(jī)架的軋制質(zhì)量對(duì)后道機(jī)架順利軋制而言非常重要。

對(duì)于牌號(hào)為980DP和1180DP的超高強(qiáng)度鋼,如果出口厚度大于1.5 mm,那么1號(hào)至4號(hào)機(jī)架換輥軋制力為15 000 kN±1 000 kN;如果出口厚度不大于1.5 mm,那么換輥軋制力小于13 000 kN±1 000 kN;如果計(jì)劃中出口厚度有混合在一起的情況,那么按小于13 000 kN±1 000 kN控制。

對(duì)于牌號(hào)為780DP的超高強(qiáng)度鋼,1號(hào)至4號(hào)機(jī)架換輥軋制力為15 000 kN±1 000 kN。如果牌號(hào)為780DP的超高強(qiáng)度鋼出口厚度小于1.0 mm,那么需要重點(diǎn)跟蹤生產(chǎn),跑偏斷帶的可能性非常大,應(yīng)嚴(yán)格控制軋機(jī)速度慢于500 m/min。

為了保證C402酸軋機(jī)組對(duì)超高強(qiáng)度鋼強(qiáng)大的軋制力,換輥后充分預(yù)熱參考卷數(shù)一般為五卷。

C402酸軋機(jī)組的升速斜率首選低檔,這樣選擇升速比較安全。針對(duì)軋機(jī)出口厚度小于1.1 mm的薄料超高強(qiáng)度鋼,C402酸軋機(jī)組軋制時(shí)的最快速度建議不大于500 m/min。

C402酸軋機(jī)組軋制升速過程中需仔細(xì)觀察,分步逐級(jí)升速。在升速過程中需觀察軋材厚度差、前滑值、張力差等,如有異常立即降速。

軋機(jī)在軋制特殊規(guī)格超高強(qiáng)度鋼出現(xiàn)跳躍時(shí),應(yīng)采取重新穿帶的方法。在前后卷硬跳軟的情況下,軋制力差大于4 500 kN。在前后卷軟跳硬的情況下,軋制力差大于6 000 kN。前后卷寬度差在80 mm以上。在鋼種跳躍兩個(gè)等級(jí)等極端情況下,建議重新穿帶,避免鋼帶焊縫段經(jīng)過時(shí)發(fā)生斷帶開腔的異常作業(yè)。

軋機(jī)在超高強(qiáng)度度鋼正常軋制時(shí),須仔細(xì)確認(rèn)鋼帶頭尾厚度差情況。鋼帶頭尾部分由于材質(zhì)不均勻、硬度不均,會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)厚度不同的情況,因此嚴(yán)禁軋機(jī)盲目升速引發(fā)軋制異常情況。

超高強(qiáng)度鋼的板型差比較常見,對(duì)于外購(gòu)原板,特別是來料厚度小于3.0 mm,牌號(hào)為1180DP的超高強(qiáng)度鋼卷,軋制時(shí)帶鋼鐮刀彎現(xiàn)象比較嚴(yán)重。軋機(jī)操作人員在生產(chǎn)時(shí)要密切注意來料軋材頭尾板形,防止帶鋼在軋制過程中跑偏,根據(jù)7號(hào)板材對(duì)中前的糾偏狀態(tài)和酸洗段通過板材狀態(tài),提前做好降速或者軋機(jī)在非軋制情況下通過板材穿帶等應(yīng)急手段。

3.4 計(jì)劃編排

良好的計(jì)劃編排是超高強(qiáng)度鋼順利軋制的前提,超高強(qiáng)度鋼應(yīng)盡量集中批量生產(chǎn),一個(gè)批次量原則上大于1 000 t,前后卷寬度差盡量控制在80 mm以內(nèi),減少軋機(jī)重新穿帶。

C402酸軋機(jī)組軋制的牌號(hào)為780DP的超高強(qiáng)度鋼,通過反復(fù)試驗(yàn)比較,完全可以編排在590CQ級(jí)材料中生產(chǎn)。對(duì)于牌號(hào)為980DP的超高強(qiáng)度鋼,原則上可以采用590CQ級(jí)材料過渡。

不同牌號(hào)的超高強(qiáng)度鋼,入口厚度銜接也很關(guān)鍵。牌號(hào)為780DP的超高強(qiáng)度鋼,入口熱卷厚度跳躍應(yīng)不大于0.7 mm。牌號(hào)為980DP和1180DP的超高強(qiáng)度鋼,入口熱卷厚度跳躍應(yīng)不大于0.5 mm。

4 結(jié)束語(yǔ)

改善超高強(qiáng)度鋼軋制工藝,有效提高了C402酸軋機(jī)組生產(chǎn)超高強(qiáng)度鋼的能力,軋制產(chǎn)量從最初的100 t/h提高到200 t/h以上,同時(shí)大幅減少了超高強(qiáng)度鋼卷斷帶,提高了經(jīng)濟(jì)效益。