熱軋管線鋼在熱軋1580 機組產線的拓展研究

呂 斌

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北 唐山 063200）

0 引言

熱軋管線鋼[1]是用于制造石油、天然氣等輸送管道并具有特殊要求的鋼種，制成的管型主要包括直縫焊管、螺旋縫埋弧焊鋼管。其作為熱軋重點產品，2022 年以來，頻繁出現產品寬度接近1 000 mm 或低于1 000 mm 訂單，熱軋管線鋼作為工藝穩定的成熟產品，常規的生產路徑是經過煉鋼一號連鑄機產出板坯后，匹配熱軋2250 機組進行生產。

一號鑄機可生產的最窄寬度為1 150 mm，在通過定寬機減寬至成品寬度后，因為減寬量過大，不但因設備負荷較大容易損傷設備外，而且板坯也容易出現不規則的狗骨形狀，影響后續熱軋生產時的寬度與厚度控制精度。此外，一號鑄機生產寬度為1 150 mm 的板坯時，受拉速限制，生產作業率低，生產效率僅為生產寬度1 600 mm 的板坯時的70%。熱軋2250 產線較經濟的生產寬度在1 300～1 800 mm 范圍，當寬度過窄時，輥耗、電耗均出現不同程度的上升，且機時產量降低，在影響熱軋產量的同時增加了工序成本。

1 熱軋1580 產線特點

熱軋1580 機組主要生產熱軋集裝箱及車廂用鋼、鍍錫板基料、冷軋基料、碳素結構鋼、優質碳素結構鋼、低合金結構鋼、IF 鋼，所用原料全部來自煉鋼部提供的合格連鑄板坯，設計年生產熱軋鋼卷為390 萬t[2]。該產線裝備了除鱗壓力≥22 MPa 的粗除鱗箱、帶立輥最大軋制力30 000 kN 的兩輥可逆粗軋機R1、帶立輥最大軋制力40 000 kN 的四輥可逆粗軋機R2、剪切帶坯斷面55 mm×1 450 mm 的轉鼓式飛剪、除鱗壓力≥22 MPa 的精除鱗箱、七機架四輥式連軋F1—F7精軋機組、冷卻水量為14 500 m3/h 的層流冷卻裝置、帶助卷輥液壓踏步控制及芯軸液壓脹縮的3 臺地下卷取機；采用先進可靠的熱裝熱送技術、彎竄輥控制技術、自動厚度控制技術、切頭優化技術、工藝潤滑技術、精軋機終軋溫度和卷取溫度控制技術、卷取助卷輥自動踏步控制AJC 技術、板形控制技術；其總體裝備達到目前世界先進水平。

2 熱軋管線鋼L360M 與L415M 的1580 產線工藝拓展

2.1 工藝方案

熱軋1580 機組與熱軋2250 機組設備在布置與功能設計方面大同小異，可以使用原化學成分設計，但考慮到兩機組在加熱制度、軋制負荷分配與層流冷卻能力上存在細微差異，故對其熱軋工藝進行微調。加熱爐采用弱氧化性氣氛，將空氣過剩系數控制在0.9～1.05，加熱時間要求在180 min 以上，粗軋采用3+3 道次生產，末道次壓下率不小于20%，中間坯厚度大于3.5 倍成品厚度，精軋采用7 架連軋工藝，機架間除鱗水流量不低于20%，軋制速度不低于3 m/s，層流冷卻采用前段集中冷卻模式。熱軋工藝方案如表1 所示。

表1 熱軋工藝方案

2.2 試驗結果

2.2.1 溫度控制情況

由于已經提前進行了一次試驗，軋鋼溫度控制模型已經包含了初始數據，批量生產帶鋼的溫度控制情況如表2 所示，終軋溫度命中率99.9%，卷取溫度命中率分別為100%與98.6%。圖1 是典型鋼卷的終軋溫度和卷取溫度曲線，由圖1 可知：鋼卷終軋溫度總體控制在目標范圍之內，頭部終軋溫度稍高，有一定波動；卷取溫度較為平穩。

圖1 鋼卷終軋溫度和卷取溫度曲線

表2 批量生產溫度控制情況

2.2.2 尺寸控制情況

鋼卷厚度與寬度命中率均為100%，圖2 是鋼卷厚度和寬度曲線，可以看到厚度在頭部穿帶與拋尾時有稍微偏厚情況，但在可控允許范圍內。批量生產帶鋼尺寸控制情況如表3 所示。

圖2 鋼卷厚度和寬度曲線

表3 批量生產尺寸控制情況

2.2.3 板型控制情況

批量生產鋼卷板型指標命中率數據如表4 所示。由表4 可看出，鋼卷凸度、平直度和楔形等板型控制良好，具備批量生產交付能力。

表4 批量生產板型控制情況

2.2.4 表面控制情況

通過表檢系統對表面質量進行觀察：整體表面較好，無可見翹皮夾雜裂紋缺陷；鋼卷表面整體斷續輕微氧化鐵皮，從鋼種看已經控制到最優水平。結合前期生產經驗，該缺陷不影響后續的制管正常使用，可按照合格品判定交付使用。詳細表檢情況如圖3 所示。

圖3 典型表檢圖片

2.2.5 性能控制情況

工藝試驗結果表明，產品性能（見表5）均滿足要求。

表5 工藝試驗結果

L360M 在兩機組的相同工藝下，性能相當，完全可以滿足技術協議標準要求，不需微調工藝，具備批量穩定生產條件。

L415M在兩機組的相同工藝下，屈服性能明顯偏低，經過調整熱軋工藝后，屈服強度得到有效提高后，可以滿足技術協議標準要求，但與2250 機組性能比較，沖擊功仍稍顯不足，當供貨協議對低溫韌性有更高要求時，仍需要開展產線拓展試驗以驗明是否具備批量穩定供貨條件。

3 結語

通過對L360M 與L415M 在1580 產線進行工藝開發與性能驗證，完成了從熱軋2250 機組到熱軋1580 機組的產線拓展，緩解了熱軋2250 機組的生產壓力，基本實現了L360M與L415M在熱軋1580 機組和熱軋2250 機組的切換替代。