用爐卷軋機生產高強韌管線鋼的生產技術

殷 杰

（南京鋼鐵股份有限公司，江蘇 南京 210000）

20 世紀80 年代以來，由于采用了一系列成熟的熱軋帶鋼新技術，不僅提高了生產效率，也提高了產品質量，此為“新一代爐卷軋機”。爐卷軋機受到廣泛關注，主要是由于爐卷軋機比較小型鋼廠的生產環境，能夠滿足板材市場的需要，尤其是中厚板材市場，對這種機械設備非常需要。新一代的爐卷軋機與傳統的機械設備相比較，技術水平提高了，產品在市場中更有競爭力。新一代爐用軋機所生產的鋼材包括碳結構鋼板、造船鋼板以及低合金結構鋼板等等。生產的產品具有很高的附加值，不僅強度高，而且韌性也比較高。下面針對爐軋機的發展情況簡要介紹，分析生產技術，以促進爐軋機更好地生產。

1 新一代爐卷軋機的發展情況

最新開發的新一代爐用軋機生產線是一條四合一的短流程生產線，具有先進的煉鋼工藝技術、爐外精煉工藝技術、連鑄工藝技術以及軋鋼工藝技術。進入到20 世紀80 年代，將熱連軋廠采用了相對成熟的新技術，如CVC 技術、HAGC 技術、WR 秒技術、WRB 技術以及PC 技術都移植到加熱爐軋機上，使加熱爐軋機的產品質量接近連續軋機的水平，甚至可以達到這個水平。相比較于熱連軋寬帶鋼軋機，熱連軋生產管線鋼所具備的優勢是結構更加緊湊，成本比較低，采用厚板坯生產的帶鋼不僅薄，而且寬。

1.1 新一代爐卷軋機的軋制方法

新一代爐卷軋機的使用中，通常會采用兩種軋制方法：第一種方法是薄板軋制；第二種方法是軋制軋制。在布局上，單機投資相對較低一些，裝機容量比較小，空間要求也不是很嚴格。使用條件上來看，使用100 毫米至150 毫米的中厚板, 軋制道次要少一些，通過這種方式，生產線也相對減少, 不需要更多的粗軋機完成工作。在常規平板厚度的情況下, 投資少, 工廠的生產效率有效提高。另外，在生產4.5 毫米厚度至50 毫米厚度的板材以及100毫米厚度至150毫米厚度的的板材的時候，壓縮比足夠，能夠有效地保證一般強度等級的產品對力學性能的要求，還可以生產強度很高的低合金鋼板材。見圖1。

1.2 新一代爐卷軋機所具備的新性能

新一代爐卷軋機與傳統爐卷軋機復制件相比較，所存在的不同之處在于，各項性能有所改進，主要體現在如下幾個方面。

其一，軋機的功率提高，運行速度也提高。傳統爐卷軋機在運行的過程中，速度的最大值為每秒5m，新一代爐卷軋機的運行速度明顯加快，可以達到每秒14m，甚至更高，所以，軋制的時間大大縮短，溫度損失降降大大降低，氧化鐵皮的發生幾率減少。其二，可逆換向時間大大縮短，溫降得到有效控制。新一代爐卷軋機在運行的過程中，可逆反向加速度可以達到2.5m/s2，換向的時間不再停留在傳統爐卷軋機的6s 左右，僅僅3s 的時間就可以完成。比如，瑞典Avesta 廠所生產的新一代爐卷軋機，其可逆時間不會超過2.6s，奧鋼聯的軋機從原有的4s 減少到0.9s。其三，爐卷軋機的卷重和收得率有所增加。傳統的爐卷軋機卷重不足20 個小時，單重一般為5 kg/mm 至13kg/mm ；頭與尾的超差長度超過十幾米，收得率超過80%。新一代爐卷軋機的卷重超過40 噸，單重超過25kg/mm ；頭與尾的超差長度大約為2m，收得率則可以超過90%。其四，卷取爐在設計上的改進。新一代爐卷軋機與傳統爐卷軋機的不同之處在于，其設計上為封閉式爐底，熱量損失大大減少，對于爐內氣氛能夠有效控制，爐內氧化減少，表面的質量得以改善。其五，卷筒的使用壽命得以延長。通過采用新型材料以及爐型設計的方式，使得新一代爐卷軋機卷筒延長了使用壽命，而且可以超過500000t，運行成本達到減少。其六，板形和公差都得到改善。新一代爐卷軋機所采用的是HAGc 系統，該系統技術現金，確保板厚的規格均勻。板卷中超過99%可以達到1/2ASTM，超過97%可以的板卷可以達到1/4ASTM，兩者都能夠達到JIS 標準公差。

1.3 新一代爐卷軋機所具備的工藝特點

其一，新一代爐卷軋機的短流程生產線有兩個生產線所構成，其一為等厚度寬板坯連鑄生產線，其二為軋制生產線。其二，使用卷軋工藝生產鋼板，所生產的中板不僅薄，而且寬，成材率有所提高。其三，所采用的生產工藝中，可以對軋制予以控制，而且冷卻的速度增加，所生產的管線鋼更加強韌。其四，為了將連鑄生產和軋制生產的節奏控制好，需要采用長行程裝鋼機，結合使用步進梁式加熱爐，使得冷裝和熱裝都能夠滿足要求。在設計加熱爐的時候有緩沖段，對于協調非常有利。其五，爐卷軋機裝備所包括的系統為工作輥彎輥和液壓AGC，所生產出的產品從板型上來看，不僅厚度精度高，而且質量優良。其六，立輥軋機裝備所包括的系統為SSC 和AWC，產品寬度有較高的精度；其七，U 型管層流冷卻系統對于大流量可以分段控制，還可以保證低水壓，系統的運行靈活，使得帶鋼冷卻的速度和鋼板的冷卻速度增加。其八，地下卷取機所采用的是全液壓卷取機，可以發揮帶踏步控制作用，所生產的熱軋鋼卷就有良好卷型。其九，熱矯直機裝備和冷矯直機裝備所包括的控制系統為液壓輥縫控制系統、液壓彎輥控制系統、輥系傾斜調節控制系統等等，可以使得板型所存在的缺陷消除。

2 爐卷軋機的生產技術

2.1 爐卷軋機的純凈鋼冶煉連鑄生產技術

高強韌性管線鋼的冶煉連鑄技術中所涵蓋的內容為鐵水預處理技術、轉爐冶煉技術、爐外精煉技術以及真空脫氣后的連鑄技術。鐵水預處理技術屬于低硫低磷管線鋼使用的一種冶金方法，為經濟型[1]。鐵水預處理技術所涵蓋的內容為脫硫工藝技術、脫磷工藝技術以及脫硅工藝技術，如圖2 所示。當轉爐冶煉工藝技術的應用中，爐頂和爐底吹出的爐渣量要少很多，可以起到降低磷含量和硫含量的作用，還可以降低氧化效應，而且可以減少飛濺，冶煉工藝技術得到強化。主要的精煉方法有RH 真空脫氣工藝技術、LF 精煉工藝技術、鋼包除塵工藝技術、補施si-ca工藝技術和稀土線工藝技術，其中RH 處理和ca 處理已成為生產先進管線鋼主要應用的工藝技術。連鑄是一項新技術，廣泛應用于管道鋼生產中。在連鑄過程中，防止鋼水從鋼包到中間包，從中間包到結晶器的二次氧化，都是需要高度重視的。在連鑄過程中，電磁攪拌技術以及輕壓技術得以應用，使得鋼坯的成分偏析改善，管線鋼的HIC 和C 電阻性能也有所提高。

2.2 爐卷軋機的熱機械軋制+加速冷卻生產技術

微合金化和控制軋制+ 控制冷卻(CR+CC) 可以獲得高強度、高韌性的管線鋼，作為重要的工藝技術，在使用中需要嚴格按照規定的流程進行。在CR 過程中，對于奧氏體再結晶區要合理空你只，避免出現細化組織變形的問題[2]。同時，在CR+CC 工藝中微量合金元素鈮、鈦、釩、鉬控制組織的全面細化、相變、析出，還可以起到一定的強化作用。結合CR 和CC 的具體方法，諸如熱機械軋制+ 加速冷卻(TmCP+ACC) 和CR+ACC, 其中T 米CP可以完善晶粒, 提高鋼板的屈服強度，讓鋼板更有韌性,ACC 可以減少合金元素和碳當量, 鋼板的焊接性也會因此有所提高, 鋼板性能有所降低。T 米CP 后加入ACC 之后，可以降低γ →α 相變點，增加過冷度，從而鐵的成核速率有所提高。同時，冷卻速度的提高，這樣就可以有效地避免碳化物和氮化物的過早析出，或者延緩冷碳化物和氮化物的過早析出，容易產生較多分散的析出物。提高冷卻速率，可以形成貝氏體或針狀鐵素體，鋼的強度有所提高，韌性也會進一步提高。

圖2 爐卷軋機具體結構

2.3 爐卷軋機的典型工藝技術

某鋼廠二段軋制生產25 mm 規格X70 管線鋼卷的軋制工藝參數如下：鋼坯規格是140mm×2500mm×9.8m ；鋼板的規格是：25mm×2500mm×73.1m，其中母板的規格是23.6m，子板的規格是13m ；鋼坯的出爐溫度是1150℃；控制第一階段的溫度和厚度是80mm，溫度端部的溫度控制到850℃( 風冷) ；控制第二階段終軋的厚度是25mm，終軋的溫度是760℃；加速冷卻階段的冷卻空冷溫度是760℃，最終冷卻溫度是560℃，冷卻的速度是11℃/s 至13℃/s 之間。空冷段的開啟冷卻溫度是460℃，最終冷卻溫度是35℃[3]。

3 結束語

通過對上面內容的研究可以明確，新一代熱連軋加熱爐生產線已經大量移植了熱連軋的設備，而且還采用了先進技術。為了提高我國高強韌性管線鋼的市場占有率，有必要采用新一代爐用軋機，這就需要對高強韌性管線鋼的生產工藝深入研究，進行研究。將爐卷軋機所據別的技術特點充分發揮出來，產品在市場中有良好的優勢，使得中國高強韌管線鋼獲得更高的市場額度。