高線多規格鋼坯軋制常規產品控冷工藝研究

趙永劭

（承德釩鈦棒材事業部，河北 承德 067102）

0 引言

承德釩鈦棒材事業部高線生產車間所生產的產品是HRB400E 盤螺，規格為8.0 mm 和10.0 mm 兩種；所使用的HRB400E 坯料主要為正品盤螺坯料、混澆坯和直螺改判坯料，其中混澆坯和直螺改判坯料成分差異較大，若根據正品盤螺坯料的散冷線風機及風冷線輥道參數投用，經常會出現成品性能不合（屈服強度過高導致的屈標比不合），增加生產成本。

1 性能不穩定因素分析

1.1 坯料熔煉成分

在高速高效線材生產模式、軋鋼工藝條件不變的情況下，軋制坯料的熔煉成分直接決定產品的力學性能。C 碳含量越高，鋼的硬度越高，耐磨性越好，但塑性及韌性越差；S 硫是鋼中的有害雜質，含硫較多的鋼在高溫下進行壓力加工時，容易脆裂；P 磷能使鋼中的塑性及韌性明顯下降，特別在低溫時影響更為嚴重，這一現象稱為冷脆性，在優質鋼中，硫和磷的含量應嚴格控制，但低碳鋼中含有較高的硫和磷，能改善鋼的可切削性；Mn 錳能提高鋼的強度，消除或削弱硫的不良影響，并能提高鋼的淬透性，含錳量較高的高合金鋼（高錳鋼）具有良好的抗磨性及其他物理性能，Si 硅含量增加可使鋼的硬度增加，但塑性及韌性下降，電工用鋼中含一定量的硅能改善軟磁性能；Cr 鉻能提高鋼的淬透性及耐磨性，改善鋼的抗氧化作用，提高鋼的抗腐蝕能力；V 釩能細化鋼的晶粒組織，提高鋼的強度、韌性及耐磨性，在高溫溶入奧氏體時，可增加鋼的淬透性，反之會降低鋼的淬透性；Al鋁能細化鋼的晶粒組織，阻抑低碳鋼的時效，提高鋼在低溫下的韌性，還能提高鋼的抗氧化性，提高滲氮鋼的耐磨性和疲勞強度等；Cu 銅在鋼中較為突出的作用是改善普通低合金鋼的抗大氣腐蝕性能，特別是和磷配合使用時，若未形成嚴格的控冷工藝參數，其產品極易出現性能波動甚至產生廢品，影響生產成本。

承德釩鈦棒材事業部有80%以上的坯料為下線直螺、混澆坯，因而造成性能不穩定甚至出現性能不合的情況，嚴重影響產品質量及生產成本。

1.2 散冷線風機冷卻參數

線材產品性能在很大程度上與控冷工藝密切相關，合理的控冷工藝參數更易改變鋼材的內部組織以達到用戶對產品機械、力學性能的使用要求。在坯料成分混軋的情況下，散冷風機參數沒有與坯料成分一一對應，造成性能波動。有許多高速線材廠采用延遲型斯太爾摩冷卻線，其特點就是可以適應不同鋼種的需要，靈活實現標準型冷卻工藝和緩冷型冷卻工藝切換；多段傳動輥道，輥道速度可調，風機數量多，速度和風量可控，輥道上設置落差，在風機風口處安裝“佳靈”裝置，可改善線圈搭點處的冷卻狀況。

2 改善措施

2.1 坯料按熔煉成分分類

HRB400E 坯料主要分為正品盤螺坯料、混澆坯和直螺改判坯料。首先把混澆坯和直螺改判坯按照成分進行分類。把同種成分的坯料歸為一類，然后把每一類坯料按照不同的控冷工藝進行軋制，對軋后的成品材進行金相及性能分析，選出每一類最適合的控冷工藝，主要按w（Mn）分成三類，依次為1.20%～1.30%、1.30%～1.40%、1.40%～1.50%，如表1 所示。

表1 鋼坯成份分類表

2.2 按出爐溫度、進精軋溫度及吐絲溫度分類

鋼坯在加熱爐里的溫度控制是為了控制成品線材奧氏體晶粒細化，降低精軋溫度從降低鋼坯出爐溫度開始控制，要求加熱爐鋼坯按不同鋼種溫度均勻加熱，保證軋制中整個斷面的變形均勻，因此降低了燃料的消耗，減少鋼坯表面脫碳現象，氧化燒損也大大降低；為了控制軋件升溫，降低軋件進入精軋機組的溫度，精軋機組設有水冷箱，以便進入精軋機組之前的軋件溫度降低到適宜軋制的溫度范圍，成品規格Φ8.0 mm、HRB400E 的出爐溫度范圍為1 000～1 060 ℃，精軋入口溫度范圍為910～950 ℃，同材質精軋入口溫度較成品規格Φ10.0 mm 中限880 ℃、高50 ℃、吐絲溫度高20 ℃，在生產軋制中嚴格按成品規格執行溫度范圍，并用手持測溫槍進行抽測，發現問題及時調整。

2.3 按鋼坯成分制定不同的風機用量

以成品10 螺為例根據產品性能選定最適合的風機參數，如表2 所示。

表2 螺風機轉速開啟參數

2.4 優化孔型

軋制10 螺時成品出口彎頭軋制通道產生的廢鋼較多，影響軋制過程，再次出爐軋制時爐頭坯料溫度有波動，造成性能不穩定，成品調整比較困難，頭尾縱筋超標較多，影響成材率，取樣時易出現性能不合，造成質量損失，通過縮小鋼筋的基圓尺寸和橫肋寬度、高度和縱肋寬度，成品輥縫由1.2 mm 增加到1.6 mm，在保證鋼筋力學性能和尺寸符合標準要求的前提下，力爭獲得最大的負偏差率，通過生產實踐優化后，問題得到解決。

2.5 控制水冷段流量及更換磨損超標件

出爐溫度由加熱爐控制，影響條件少，出爐溫度均符合要求。在生產過程中，進精軋溫度及吐絲溫度主要影響因素為水冷段冷卻效果。對水冷段氣動閥進行嚴密監控，發現溫降不達標時及時啟動備用冷卻閥門。對水冷段進行定期檢查，嚴格按照標準對產線磨損超標件進行更換。

2.6 改造散冷線，提高冷卻效果

原有散冷線冷卻風機兩側有通風口，中間無通風口，造成兩側風量較大，風冷冷卻不均導致產品通圈性能不均勻。將散冷輥道中間鏈焊接鐵板，在中間加通風口，增加風機中間風量，使得風量均勻，改善成品冷卻效果，使產品通圈性能更加均勻。

3 結語

通過對高線成品性能波動的原因進行深入的分析研究，經不斷嘗試總結，得出有效的應對措施，且效果十分顯著。通過規范軋鋼過程中的關鍵節點，軋線冷卻得到控制，對不同規格以及混澆的鋼坯總結制定標準化參數，實施后對該產線2022 年軋制的7 855爐的混澆坯和直螺改判坯料的成品性能的數據進行分析，對比實施前挑選的7 855 爐，實施后的性能屈標比全部合格，2022 年全年，直螺坯料軋制盤螺坯料為42.26 萬t，產品性能一次不合格率僅為0.24%，比2021 年降低了0.25%，使得生產產品性能一次合格率達到99.76%，二次合格率達到了100%。