中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)

杜海濤

山鋼集團(tuán)日照有限公司 山東日照 276800

當(dāng)前工業(yè)發(fā)展保持一個(gè)較高的水平，在性能方面地?zé)彳埛钦{(diào)質(zhì)鋼板提出了更高的要求。現(xiàn)階段，在全球范圍內(nèi)的鋼板生產(chǎn)中，控軋與控冷工藝的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。該項(xiàng)技術(shù)指的是鋼坯在為擬定的奧氏體區(qū)域或亞穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行軋制，然后空冷或控制冷卻速度，從而獲取到鐵素體與珠光體組織，基于一些條件，可以獲取到貝氏體組織。該項(xiàng)工藝是基于奧氏體的再結(jié)晶與未在結(jié)晶的相關(guān)理論而實(shí)現(xiàn)的，在對(duì)板坯的加熱溫度、形變量以及終軋溫度的控制下，對(duì)相關(guān)機(jī)理加以利用，進(jìn)而最大程度的細(xì)化鋼板內(nèi)部的晶粒，使其強(qiáng)度得到提升。

一、概述

根據(jù)冷卻方式，可以將加速冷卻分為同時(shí)冷卻、連續(xù)冷卻以及兼容冷卻等三種形式。其中同時(shí)冷卻指的是鋼板在進(jìn)入冷卻裝置的同時(shí)向鋼板全場(chǎng)進(jìn)行噴水，使其溫度達(dá)到規(guī)定值。由于輥道與鋼板小表面接觸時(shí)間較長(zhǎng)，可能會(huì)村子啊冷卻均勻不足的情況，針對(duì)此，應(yīng)將擺動(dòng)功能賦予給冷卻裝置。通過(guò)長(zhǎng)度對(duì)比，冷卻裝置應(yīng)少長(zhǎng)于控冷軋件的最大長(zhǎng)度。通過(guò)同時(shí)冷卻方式的應(yīng)用，可以使鋼板頭尾的溫差得到有效控制；連續(xù)冷卻指的是鋼板進(jìn)入冷卻裝置時(shí)就開(kāi)始進(jìn)行冷卻，按照規(guī)定值從頭到尾對(duì)其終冷溫度進(jìn)行控制；兼容冷卻方式則是指針對(duì)不同長(zhǎng)度、厚度的鋼板，采取同時(shí)冷卻、連續(xù)冷卻等方式。

關(guān)于噴水方式，則可以根據(jù)冷卻系統(tǒng)的不同，將其分為層流、水幕、高壓噴嘴以及氣水冷卻等。其中層流冷卻則是按照層流狀控制水流，可以鋼板可以受到均勻的冷卻，這種方式冷速相對(duì)較低，在直接淬火冷卻中并不適用，并且對(duì)水質(zhì)有著比較嚴(yán)格的要求；氣水的冷卻特點(diǎn)則是將空氣進(jìn)行壓縮，使其霧化然后均勻的冷卻鋼板，這種方式在冷卻速度方面更易于調(diào)節(jié)，但使用的設(shè)備需要比較復(fù)雜的管線，并且會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲。

二、冷卻裝置與矯直機(jī)的關(guān)系分析

冷卻裝置與矯直機(jī)的關(guān)系主要分為緊湊式與分離式兩種。前者指的是在將熱矯直機(jī)靠在控制冷卻裝置進(jìn)行布置，二者操作同步，對(duì)于一些場(chǎng)地受限的廠房，緊湊式比較使用；分離式則是指控制冷卻的鋼板在進(jìn)入矯直機(jī)時(shí)已經(jīng)與控制冷卻設(shè)備完全分離。在大部分情況下，在冷卻裝置中的鋼板會(huì)按照0-2.5m/s的速度進(jìn)行移動(dòng)，矯直速度亦是如此。在確定冷卻段鋼板速度時(shí)，主要參考鋼板種類(lèi)與其規(guī)格。矯直速度的確定則需要根據(jù)板形。

關(guān)于冷卻裝置位置的影響因素，主要涉及到四點(diǎn)，具體闡述如下：第一，冷卻裝置應(yīng)與軋機(jī)靠近。軋機(jī)中的軋件變形完畢之后，將產(chǎn)生晶粒組織的回復(fù)與靜態(tài)再結(jié)晶。例如C含量0.2%，變形量30%的鋼，在950℃條件下，在完成變形10s后，發(fā)生再結(jié)晶的奧氏晶體達(dá)到了60%。一般來(lái)講，應(yīng)該將鋼板終軋到冷卻的時(shí)間控制在20s內(nèi)；第二，冷卻水與蒸汽會(huì)對(duì)工藝儀表產(chǎn)生干擾，應(yīng)對(duì)此情況進(jìn)行規(guī)避。應(yīng)預(yù)留安裝位置給測(cè)厚儀、測(cè)寬儀等；第三，在軋制過(guò)程中，應(yīng)對(duì)交叉軋制需要的輥道長(zhǎng)度加以控制；第四，控制冷卻裝置位置還受到矯直機(jī)的影響，應(yīng)對(duì)此予以充分分析。具體而言，不同廠家設(shè)置矯直機(jī)的位置各有不同，對(duì)于在控制裝置前設(shè)置矯直機(jī)的情況，盡管這可以使鋼板在控制冷卻階段的板形更加平直，然而矯直難度卻大大增加，這種設(shè)置方式會(huì)使主軋線的設(shè)備間距增加，并且鋼板終軋到控制冷卻的時(shí)間也有所增加，控制軋制冷卻的效果大打折扣。

三、控軋控冷工藝對(duì)中厚板工廠設(shè)備的要求

控制軋制的特點(diǎn)就在于軋制過(guò)程處于超低溫條件下進(jìn)行，并且軋制負(fù)荷較高，這也就決定了控制軋制需要具有性能比較強(qiáng)大的軋機(jī)設(shè)備。一般來(lái)講，為了對(duì)成品鋼板的厚度精度、平直度等性能參數(shù)加以控制，軋機(jī)剛性系數(shù)不得低于10kn/mm，支承輥直徑應(yīng)在2000—2400mm，并且需要對(duì)平直度控制手段加以利用，比如工作輥彎輥。為了保證大軋制力矩滿足控制軋制的需求，應(yīng)按照2×10000kw的功率設(shè)置軋機(jī)主傳動(dòng)電機(jī)，其過(guò)載力矩的最大允許值應(yīng)達(dá)到 2×4000kNm，電機(jī)轉(zhuǎn)速為 0-60r/min，軋制速度的最大值為6.5-7m/s。在完成控制冷卻后，由于要求鋼板溫度不超過(guò)600℃，高牌號(hào)管線鋼不超過(guò)500℃，因此需要加速冷卻裝置，熱矯直機(jī)具有比較強(qiáng)大的性能。為了保證鋼板在冷卻之后的溫度能夠在各方向保持均勻，還需要設(shè)置具有特殊控制功能的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

在實(shí)踐中，我們不難發(fā)現(xiàn)，中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)具有多項(xiàng)突出優(yōu)勢(shì)。例如基于該項(xiàng)生產(chǎn)工藝，可以使鋼板強(qiáng)度、韌性以及可焊性得到強(qiáng)化，并且成本也相對(duì)低廉。基于中厚板控制軋制與控制冷卻技術(shù)的運(yùn)用，在結(jié)合當(dāng)前我國(guó)的資源優(yōu)勢(shì)，對(duì)于高強(qiáng)度、高韌性鋼板的研發(fā)與生產(chǎn)而言無(wú)疑有著積極的影響。