低壓縮比厚規(guī)格鋼板軋制工藝開發(fā)探究

易旺

【摘 要】在控制加熱溫度的基礎(chǔ)上，對道次大壓下量軋制工藝進行應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上利用軋后強水冷工藝優(yōu)化正火工藝，可以為鋼板內(nèi)部質(zhì)量及性能的提升提供保障，本文主要對低圧縮比厚規(guī)格鋼板軋制工藝的內(nèi)容，低圧縮比厚規(guī)格鋼板軋制工藝下的鋼板組織特點與軋制工藝的實施效果進行了分析。

【關(guān)鍵詞】厚規(guī)格鋼板；低圧縮比；內(nèi)部質(zhì)量

厚規(guī)格鋼板在建筑工程、機械制造、容器制造及鍋爐制造等領(lǐng)域具有著較為良好的應(yīng)用前景。它可以被看作是事關(guān)國民經(jīng)濟發(fā)展的重要原材料。復(fù)合制坯鋼板軋制工藝是風電用厚鋼板軋制領(lǐng)域較為常用的施工工藝。這種生產(chǎn)工藝存在著成材率低、加工成本高和生產(chǎn)周期長的特點。在這一技術(shù)投入使用以后，鋼板內(nèi)部質(zhì)量下降、探傷合格率的下降，成為了鋼板生產(chǎn)領(lǐng)域的突出問題。出于提升鋼板質(zhì)量的需要，鋼板生產(chǎn)企業(yè)需要對鋼板軋制工序進行優(yōu)化。低圧縮比厚規(guī)格鋼板軋制工藝建立在道次大壓下量軋制工藝與強水冷工藝的基礎(chǔ)之上，這一生產(chǎn)工藝可以在實現(xiàn)坯料內(nèi)部缺陷的焊合的基礎(chǔ)上，為鋼板的力學(xué)性能要求提供保障。

1.低壓縮比厚規(guī)格鋼板軋制工藝的開發(fā)的主要內(nèi)容

1.1加熱工藝的開發(fā)

以某企業(yè)的鋼板軋制工藝為例，該企業(yè)所生產(chǎn)的鋼板為厚度在100-120mm之間的厚風電用鋼板。根據(jù)厚風電用鋼板的實際應(yīng)用情況，Mn和Pb等合金元素是風電鋼化學(xué)成分設(shè)計中添加的主要元素[1]。這些元素在充分溶解于奧氏體以后，會在鋼板生產(chǎn)過程中發(fā)揮出阻止奧氏體晶粒生長與提升結(jié)晶溫度的作用。在低圧縮比厚規(guī)格鋼板軋制工藝應(yīng)用于鋼板生產(chǎn)以后，鋼板生產(chǎn)過程需要為合金元素的充分溶解與板坯的均勻加熱提供保障。根據(jù)企業(yè)鋼板生產(chǎn)設(shè)備的實際情況，低圧縮比厚規(guī)格鋼板生產(chǎn)過程中的爐內(nèi)溫度需要控制在1150-1200℃之間，與之相關(guān)的加熱系數(shù)可以控制為10-11min/cm。

1.2軋制工藝的開發(fā)

低圧縮比后規(guī)格鋼板軋制工藝可以為鑄坯內(nèi)部缺陷的焊合提供保障。它可以在遵循低圧縮比生產(chǎn)的原則的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)鑄坯內(nèi)部缺陷的焊合，也可以讓鋼板軋制過程中產(chǎn)生的變形在最大的道次壓下深入至鋼板內(nèi)部。在這一生產(chǎn)工藝應(yīng)用于鋼板軋制生產(chǎn)以后，壓下量成為了鋼板變形區(qū)形狀系數(shù)大小的主要影響因素。一般情況下，以下公式為鋼板變形程度的主要計算公式：

根據(jù)上述公式顯示，l/h指代的內(nèi)容為鋼板的變形程度；R主要用于指代軋輥半徑。H和h分別指代入口厚度與出口厚度。Δh所指的內(nèi)容為道次壓下量；l用于表述變形區(qū)的長度；h指代的內(nèi)容為鋼板入口厚度與出口厚度的平均值。根據(jù)鋼板生產(chǎn)企業(yè)的實際情況，出于保證道次大壓下量軋制的需要，企業(yè)在鋼板生產(chǎn)領(lǐng)域可以采用高溫不控溫的軋制策略。以厚度為100-120mm的風電鋼板生產(chǎn)過程為例，相變點、CCT曲線和鋼板生產(chǎn)設(shè)備的軋制能力是企業(yè)所不可忽視的內(nèi)容。精軋機的單機生產(chǎn)，是一種較為理想的軋制方式，如在精軋機單機生產(chǎn)模式下，鋼板成品的開軋溫度可以控制在1050-1150℃之間。鋼板生產(chǎn)過程中的最大壓下量可以設(shè)置為40mm，最大壓下率可以控制為40%。

1.3水冷工藝的開發(fā)

低壓縮比后規(guī)格鋼板軋制工藝可以為鑄坯內(nèi)部缺陷的焊合提供幫助。但是上述軋制工藝也會給鋼板的強、塑性指標及鋼板的晶粒度帶來不利的影響。水冷工藝在低圧縮比厚規(guī)格鋼板生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，有助于鋼板強、塑性指標的優(yōu)化。為了對鋼板晶粒進行進一步的細化，鋼板生產(chǎn)過程中的開冷溫度可以控制為940℃，冷速可以控制為6℃；終冷溫度為650℃。

1.4正火工藝的優(yōu)化

連鑄坯是厚規(guī)格鋼板生產(chǎn)過程中不可缺少的原材料。根據(jù)連鑄坯生產(chǎn)過程的特點，鋼水的凝固方向為由外側(cè)向中心的方向，板坯中心偏析與中心夾雜物是溶質(zhì)元素向中心富集的過程中經(jīng)常出現(xiàn)的一種現(xiàn)象。中心偏析、中心夾雜物與中心部裂紋也是厚規(guī)格鋼板生產(chǎn)過程中常見的缺陷。正火工藝的開發(fā)，有助于上述缺陷的解決。它可以在改善連鑄坯的組織均勻性的基礎(chǔ)上，提升鋼板的塑性指標。根據(jù)低圧縮比厚規(guī)格鋼板的生產(chǎn)情況，在爐時間的延長，是鋼板生產(chǎn)企業(yè)優(yōu)化正火工藝的主要內(nèi)容，為延長在爐時間，鋼板生產(chǎn)企業(yè)多采用降低正火溫度的方式。通過對厚規(guī)格鋼板的生產(chǎn)情況進行分析，理想化的正火溫度在800-880℃之間，鋼板的理想在爐時間為1.6-2.0min/mm。

2.低壓縮比厚規(guī)格鋼板軋制工藝的鋼板組織特點

在低圧縮比厚規(guī)格鋼板軋制工藝應(yīng)用于鋼板施工以后，全厚度金相組織分析是分析鋼板軋制工藝應(yīng)用效果的重要工具。以某企業(yè)利用這一軋制工藝生產(chǎn)的鋼板為例，這一批鋼板的厚度方向與鐵素體與珠光體組織有關(guān)，近表面處的組織相對較細，鋼板芯部存在輕微的偏析現(xiàn)象。此類鋼板也具有著整體組織均勻的特點，鋼板的品粒度等級為8級，整體質(zhì)量較為良好，可以有效滿足使用需求。

3.低壓縮比厚規(guī)格鋼板軋制工藝的實施效果

低圧縮比后規(guī)格鋼板軋制工藝的實施效果與鋼板的生產(chǎn)過程之間具有較為密切的聯(lián)系。在厚規(guī)格鋼板生產(chǎn)工作開始之前，相關(guān)人員需要對厚板坯進行鍛造處理，以便在提升鋼板內(nèi)部質(zhì)量完善程度的同時，對鋼板板厚中心位置的力學(xué)特性進行調(diào)整。在低圧縮比后規(guī)格鋼板軋制工藝應(yīng)用以后，鋼板生產(chǎn)企業(yè)可以研發(fā)一種兩向鍛壓工藝。這種鍛壓工藝要求鋼板生產(chǎn)企業(yè)在厚鋼板軋制之前，先在寬度方向?qū)Π迮鬟M行壓縮處理，進而在厚度方向?qū)Π迮鬟M行壓縮。兩向鍛壓工藝的在厚規(guī)格鋼板軋制過程中的應(yīng)用，可以在降低壓縮比的基礎(chǔ)上，為厚規(guī)格鋼板的質(zhì)量提供保障。

以某鋼板生產(chǎn)企業(yè)為例，該企業(yè)在低圧縮比厚規(guī)格鋼板軋制工藝應(yīng)用于鋼板生產(chǎn)以后，對不同生產(chǎn)工藝的工藝參數(shù)進行了優(yōu)化。并在此前基礎(chǔ)上，確定了利用厚度為250mm的連鑄鋼坯生產(chǎn)厚度為100-120mm的風電用鋼板的生產(chǎn)方案。在加熱工藝、軋制工藝和水冷工藝不斷優(yōu)化的生產(chǎn)環(huán)境下，鋼板的內(nèi)部質(zhì)量與力學(xué)性能較為理想，根據(jù)鋼板生產(chǎn)的實際情況，在各個生產(chǎn)工序的工藝參數(shù)優(yōu)化以后，鋼板成品的探傷合格率為99.02%，產(chǎn)品的性能初檢合格率為97.25%[2]。此種生產(chǎn)工藝在實際生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮出了降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提升鋼板生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟效益的作用。通過對低圧縮比后規(guī)格鋼板軋制工藝與復(fù)合制坯生產(chǎn)工藝進行分析，前者可以發(fā)揮出降低噸鋼生產(chǎn)成本的作用，也可以在提升鋼材成材率的同時，發(fā)揮出縮短鋼材交付周期的作用。

4.結(jié)語

綜上所述，厚規(guī)格鋼板的生產(chǎn)過程與連鑄坯料的尺寸、形變均勻性和壓縮比等因素之間具有較為密切的聯(lián)系。低圧縮比厚規(guī)格鋼板軋制工藝的開發(fā)應(yīng)用，有助于鋼板生產(chǎn)過程中的常見質(zhì)量問題的改善，也可以在提升鋼材成材率的同時，發(fā)揮出縮短鋼材交付周期的作用。未來一段時期內(nèi)，海洋、交通運輸、能源和重大裝備領(lǐng)域的發(fā)展問題仍然是國家關(guān)注的內(nèi)容。在嚴格控制生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上，利用低圧縮比厚規(guī)格鋼板軋制工藝提升鋼板制品的內(nèi)部質(zhì)量，也可以為國家的經(jīng)濟建設(shè)提供一定的支持。

【參考文獻】

[1]劉燕霞，董中奇，尹素花，等.Q460D鋼板軋制工藝研究[J].鑄造技術(shù)，2018，39（05）：1053-1055.

[2]宋欣，諶鐵強，黃少帥，等.高強度特厚Q460鋼板的軋制工藝與力學(xué)性能[J].機械工程材料，2017，41（02）：67-71+76.