郭偉，董占斌，張躍飛，沈開(kāi)照，鄭會(huì)平，黃少帥
（秦皇島首秦金屬材料有限公司，河北 秦皇島 ０６６０２６）
摘 要：通過(guò)對(duì)４００ｍｍ厚連鑄坯軋制１６０ｍｍ厚特厚板的軋制道次分配方法、厚度控制技術(shù)以及板形控制技術(shù)的研究攻關(guān)，成功開(kāi)發(fā)出１６０ｍｍ厚Ｑ３４５高韌性特厚規(guī)格產(chǎn)品，鋼板異板差控制在±０．８ｍｍ以內(nèi)，板形合格率達(dá)９９．５％，－４０℃沖擊功為１７１～２４９Ｊ，Ｚ向斷面收縮率為３１．０％～４６．５％，滿足了高尺寸精度、高韌性
關(guān)鍵詞：特厚板；軋制道次；厚度控制；板形控制
１前言
在我國(guó)鋼鐵行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的大背景下，完善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、推進(jìn)精品基地建設(shè)、增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力已成為各大鋼鐵企業(yè)生存發(fā)展的重要手段。２０１０年，秦皇島首秦金屬材料有限公司３＃連鑄機(jī)（連鑄坯最大厚度為４００ｍｍ）、粗軋機(jī)相繼投產(chǎn)，面對(duì)特厚板的市場(chǎng)需求和豐厚利潤(rùn)空間，首秦公司根據(jù)自身技術(shù)裝備特點(diǎn)，通過(guò)組織實(shí)施軋鋼工序的系列攻關(guān)，成功開(kāi)發(fā)出１５０～１６０ｍｍ厚Ｑ３４５高韌性特厚板，鋼板厚度精度高，板形良好，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。
２主要工藝技術(shù)難點(diǎn)
２．１產(chǎn)品壓縮比小
隨著鋼板厚度的增加，焊接結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生層狀撕裂的危險(xiǎn)性增加。因此，大型焊接鋼結(jié)構(gòu)件對(duì)安全可靠性的特殊要求決定了特厚板必須具有良好的內(nèi)在質(zhì)量和均勻的性能。在首秦公司的工裝設(shè)備條件下，開(kāi)發(fā)１００～１６０ｍｍ特厚板的技術(shù)難點(diǎn)在 于 產(chǎn) 品 壓 縮 比 ，
４００ｍｍ厚 鋼 坯 軋 制１６０ｍｍ厚鋼板壓縮比僅為２．５，因此很難保證鋼板厚度方向性能的均勻性。
２．２厚度精度控制
精軋機(jī)后γ射線測(cè)厚儀設(shè)計(jì)測(cè)量極限厚度為１００ｍｍ，通過(guò)設(shè)備功能優(yōu)化后，目前能夠測(cè)量到１５０ｍｍ，但測(cè)量偏差達(dá)±２．４ｍｍ，因此測(cè)量設(shè)備精度無(wú)法滿足厚板厚度控制要求。在此條件下，必須通過(guò)優(yōu)化西門子二級(jí)厚度控制模型來(lái)滿足厚度控制要求。
２．３板形控制
對(duì)于特厚規(guī)格鋼板，在軋制過(guò)程中鋼板極易出現(xiàn)ＶＭ彎或頭尾部硬彎（圖１），而一旦此類板形缺陷形成后，很難再通過(guò)熱矯直機(jī)進(jìn)行挽救。因此必須確保終軋輸出鋼板板形平整。
３軋制技術(shù)攻關(guān)
３．１軋制道次分配
鑒于軋制壓縮比只有２．５，為取得良好的壓下效果，最大限度地細(xì)化芯部晶粒，采用
１６０ｍｍ×２５８０ｍｍ×９０００ｍｍ規(guī)格進(jìn)行了特厚板軋制試驗(yàn)，以確定最優(yōu)道次分配方案。試驗(yàn)中，粗軋機(jī)和精軋機(jī)采用如下道次分配策略：
（１）坯型選擇。中厚板軋機(jī)粗軋分為成型、展寬和縱軋３個(gè)階段，通常成型道次和展寬道次的單道次壓下量較縱軋道次小，因此必須選取小展寬比鋼板，以利于充分發(fā)揮縱軋階段粗軋大壓下的優(yōu)勢(shì)。為此將坯型定為４００ｍｍ×２４００ｍｍ×３８５０ｍｍ，展寬比約１．１。
（２）粗軋大壓下。粗軋機(jī)采取低速大壓下軋制策略，粗軋單道次最大壓下量設(shè)為４０ｍｍ，咬鋼速度１．０～１．２ｍ／ｓ，最大軋制速度１．５ｍ／ｓ。通過(guò)降低鋼板控溫厚度，只給精軋機(jī)預(yù)留少量壓下空間，以使有限的壓下量全部在粗軋階段發(fā)揮作用，從而充分細(xì)化芯部晶粒，改善芯部組織性能。
（３）精軋小壓下。精軋機(jī)采取小壓下策略，３～６道次完成，可以起到平整作用，從而使鋼板保持良好的板形。
軋制規(guī)程如圖２所示。
１６０ｍｍ厚Ｑ３４５厚板成品性能測(cè)試結(jié)果顯示，鋼板強(qiáng)度、塑性指標(biāo)完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，且鋼板１／４位置的－４０℃沖擊功為１７１～２４９Ｊ，滿足Ｅ級(jí)要求，Ｚ向斷面收縮率為３１．０％～４６．５％，全部滿足Ｚ２５要求。探傷波普顯示滿足三級(jí)探傷要求。因此，采用粗軋大壓下、精軋小壓下的軋制策略對(duì)特厚板的性能和板形控制均有顯著成效。
３．２厚度控制技術(shù)
３．２．１軋機(jī)剛度參數(shù)優(yōu)化
式（１）為該中厚板生產(chǎn)線二級(jí)模型的厚度計(jì)算模型，其考慮了機(jī)架變形、輥系變形等多種影響厚度計(jì)算的因素：
ｈ＝ｓ＋Δｈｓｔａｎｄ＋Δｈｒｏｌｌ－ΔｈＭｏｒｇｏｉｌ－Δｈｔｈｅｒｍａｌ＋Δｈｗｅａｒ－ｓ０
（１）
式中，Δｈｓｔａｎｄ為機(jī)架變形；Δｈｒｏｌｌ為軋輥撓度變形，軋輥壓扁；ΔｈＭｏｒｇｏｉｌ為油膜厚度；Δｈｔｈｅｒｍａｌ為軋輥熱膨脹；Δｈｗｅａｒ為軋輥磨損；ｓ０為零點(diǎn)。
機(jī)架變形Δｈｓｔａｎｄ與軋機(jī)剛度密切相關(guān)。該二級(jí)模型中使用的軋機(jī)剛度參數(shù)為試生產(chǎn)時(shí)設(shè)定的，一直未進(jìn)行修正。為此，通過(guò)對(duì)不同時(shí)間測(cè)試的剛度數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到了軋機(jī)總剛度變化關(guān)系，見(jiàn)圖３。剛度測(cè)試結(jié)果顯示，精軋機(jī)入口、出口位移傳感器位置變化不一致，如圖４所示。
不同時(shí)間測(cè)試得到的軋機(jī)剛度值變化較大，這不僅與更換支撐輥、工作輥之后軋機(jī)本體剛度的變化有關(guān)，還可能與ＨＧＣ液壓缸上入口、出口位移傳感器變化不一致有關(guān)。如果剛度發(fā)生明顯變化，則需要在二級(jí)模型中重新調(diào)整剛度計(jì)算參數(shù)，否則會(huì)因二級(jí)模型所使用的剛度參數(shù)與實(shí)際剛度存在偏差而造成二級(jí)模型彈跳值計(jì)算不準(zhǔn)確。于是在重新進(jìn)行軋機(jī)５０ＭＮ彈跳測(cè)試后，將最新測(cè)試得到的剛度計(jì)算參數(shù)更新到二級(jí)模型中，替代原有參數(shù)，以消除軋機(jī)剛度參數(shù)不準(zhǔn)確對(duì)厚度控制的影響。
３．２．２ 軋制道次優(yōu)化
精軋階段總壓下量定為３０～６０ｍｍ，軋制３～６道次，確保末道次軋制力在２０ＭＮ以上，使軋機(jī)剛度曲線處于線性區(qū)間，以滿足鋼板厚度計(jì)算精度的要求。
３．２．３優(yōu)化效果
實(shí)際生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，改進(jìn)后軋制１６０ｍｍ特厚板的異板差控制精度達(dá)到了±０．８ｍｍ以內(nèi)，比國(guó)標(biāo)要求更為精確。
３．３板形控制技術(shù)
針對(duì)特厚板板形的控制，采取了以下措施：
（１）加熱。首先，通過(guò)調(diào)整加熱Ⅰ段、加熱Ⅱ段的爐膛溫度，優(yōu)化上、下煤氣流量配比和各段殘氧含量，并結(jié)合黑匣子實(shí)驗(yàn)和二級(jí)模型優(yōu)化，提高厚板鋼坯的加熱均勻性；再嚴(yán)格控制４００ｍｍ厚鋼坯在加熱爐加熱Ⅱ段至出爐階段的在爐時(shí)間，使鋼坯在加熱爐高溫段充分加熱，提高鋼溫的均勻性；并控制４００ｍｍ厚鋼坯在爐內(nèi)的裝鋼間距，確保鋼坯在高溫段的加熱時(shí)間。由此確保鋼坯上、下表面溫差在３０℃以內(nèi)，兩爐鋼坯溫差縮小至１０℃
以內(nèi)。
（２）特厚板矯直。通過(guò)優(yōu)化特厚板矯直工藝，采用 平 輥 單 道 次 矯 直，矯 直 力 保 持 為３０００～６０００ｋＮ，對(duì)特厚板起到平整作用。
采取上述加熱和矯直措施后，成品特厚板的ＶＭ彎和頭尾硬彎得到了良好控制，鋼板縱向不平度不大于５ｍｍ／ｍ，橫向不平度不大于３ｍｍ／ｍ，板形合格率達(dá)９９．５％。
４結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)４００ｍｍ厚連鑄坯生產(chǎn)厚度為１６０ｍｍ的Ｑ３４５特厚板的軋制工藝、厚度控制技術(shù)以及板形控制技術(shù)進(jìn)行研發(fā)攻關(guān)，成功開(kāi)發(fā)出尺寸和性能穩(wěn)定優(yōu)異的特厚規(guī)格產(chǎn)品。與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠多采用模鑄的生產(chǎn)工藝相比，采用４００ｍｍ厚連鑄坯生產(chǎn)１００～１６０ｍｍ厚特厚板，具有成材率高、工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單、成本低、交貨周期短等優(yōu)點(diǎn)，且生產(chǎn)工藝穩(wěn)定可靠，鋼板實(shí)物質(zhì)量?jī)?yōu)良。