2020年, 第37卷, 第6期　刊出日期：2020-12-28

  

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研究与开发
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  厚板厚向温度分布对热轧过程金属变形的影响

  张建雷, 张田, 杜平, 王斌, 王昭东

  轧钢. 2020, 37(6): 1-4.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20200150

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  基于温控形变耦合工艺下轧件厚向温度分布的特点,即使轧件厚向芯表温差相等,但厚向温度梯度不同,会对金属变形产生不同的影响。通过数值模拟,研究了厚板厚向温度梯度对轧件内部金属变形的影响。对于芯表温差为300 ℃的温度场,随着冷却强度与水冷时间的不同,沿钢板厚向会形成“近表层大温度梯度区+近芯部等温区”的混合温度场。随着冷却强度的增大,水冷时间的减少,近芯部等温区厚度逐渐增加。经模拟计算,当钢板近芯部等温区厚度增加至1/2板厚时,轧件芯部应变值减少约0.015。结果表明,大冷却强度、少水冷时间的温控形变耦合工艺,会弱化轧件厚向变形渗透效果。另外,随着近芯部等温区厚度的增加,头部沿纵向金属变形不均匀性减小,表明大冷却强度、少水冷时间的温控形变耦合工艺,有利于提高轧件头部沿长度方向的金属流动均匀性。
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  460 MPa级建筑结构用抗震耐蚀钢板的开发

  陈振业, 孙力, 魏浩, 姚纪坛, 陈礼清, 王国栋

  轧钢. 2020, 37(6): 5-10.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20190214

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  为适应钢结构建筑用钢的发展需求,采用低C及“Ni-Cr-Cu-Al-Nb”微合金化成分设计及合理的控制轧制工艺,成功开发出高强度、低屈强比、耐候、易焊接Q460GJNH钢板。其组织由准多边形铁素体、贝氏体和珠光体组成,屈服强度487～493 MPa,抗拉强度649～659 MPa,屈强比为0.74～0.76,断后伸长率为22.2～23.5%,-40 ℃冲击功为179～212 J,且焊接性能优良。耐蚀性能研究表明,同等条件下Q460GJNH钢板的腐蚀速率仅为Q345B钢板的29.7%。
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  轧制工艺对800 MPa复相钢组织性能的影响

  严立新, 梁亮, 吴浩鸿, 熊维亮, 赵征志, 王昭东

  轧钢. 2020, 37(6): 11-15.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20200018

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  随着汽车行业的发展,先进高强钢的研究与应用越来越广泛。设计了低C,以Cr、Mn、Si为基本元素,复合添加Ti、Nb、V、Mo等元素的复相(CP)钢化学成分;通过控轧控冷工艺,充分发挥了马氏体和贝氏体相变强化及合金元素的析出强化、细晶强化的复合作用,成功获得了屈服强度大于680 MPa,抗拉强度大于780 MPa,伸长率大于10％的热轧CP钢。研究了不同终轧温度、卷取温度下钢板的组织形貌和析出物大小对其力学性能和扩孔性能的影响,得到了最佳终轧温度为890 ℃,卷取温度为490 ℃。在此工艺下,试制钢板的组织形貌和析出物大小得到了良好的配合,其扩孔率达到47%,扩孔性能最优。
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  S元素含量对IF钢热轧析出物的影响

  王畅, 于洋, 王林, 高小丽, 曹瑞芳, 陈瑾

  轧钢. 2020, 37(6): 16-19.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20200013

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  在Gleeble-3500热模拟试验机上,利用模拟轧制和卷取方法研究了不同S含量Ti-IF钢热轧成品第二相粒子的析出行为。试验结果表明,Ti-IF钢的析出物类型随着S含量的增加出现明显变化,当S质量分数为140×10^-6时,大尺寸析出物中出现TiS单独析出情况,同时随着钢中S含量的增加,大尺寸析出物(200 nm以上)逐渐增多,主要析出物类型为TiS和Ti₄C₂S₂;而小尺寸析出物(20 nm以下)逐渐减少,主要析出物类型为TiC。结合钢种的热力学分析可知,当S含量增加时,基体内固溶的C原子,首先满足Ti₄C₂S₂形成的需要,其次再以TiC的形式析出,可见S元素对固定间隙C原子有明显作用,由此提出钢种设计时S元素含量按下限设定的理论。
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  水电用SX780CFZ35特厚板热处理工艺研究

  许少普, 高照海, 唐郑磊, 郭然, 罗洪涛, 全微波

  轧钢. 2020, 37(6): 20-23.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20190207

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  针对水电用SX780CFZ35特厚钢板需具备易焊接、高强度、良好的塑性和低温韧性的要求,研究了热处理工艺对其力学性能及金相组织的影响。结果表明,在相同淬火温度下,钢板屈服强度、抗拉强度随回火温度的升高而降低,但冲击功随回火温度的升高而升高,屈强比则呈先上升后下降的趋势。在相同回火温度下,随淬火温度的升高,钢板强度增加,冲击功降低。820 ℃淬火,钢板组织存在较大比例未溶铁素体,为贝氏体和细小铁素体双相组织;860 ℃以上淬火,钢板组织为贝氏体,回火后为回火索氏体组织。热处理工艺为900 ℃淬火+620 ℃ 回火时,钢板冲击功达到100 J以上,强度依然能符合技术协议要求,为最佳热处理工艺。
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  汽车用变强度钢的工艺和性能研究

  肖彪, 曾为民, 漆启松, 贾冬梅, 周焕能

  轧钢. 2020, 37(6): 24-32.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20200002

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  从汽车的发展趋势出发,结合B柱的设计要求,分析了变强度钢(VASS)在轿车的应用前景,研究了变强度钢的生产工艺和力学性能特征。所设计的变强度钢高强度部分、低强度部分分别采用全奥氏体区淬火、临界区淬火。根据生产实际情况,得到了Ac₃及与其相关的碳当量的计算公式。提供了含马氏体汽车用高强度钢的硬度和抗拉强度换算关系,方程的相关系数较高。在单位吸收能的计算中,提供了积分法和像素法两种方法,其中像素法可广泛用于计算复杂封闭曲线面积的工程问题。所设计的变强度钢高强度部分抗拉强度在800 MPa以上,低强度部分的单位吸收能接近高强度部分的1.5倍。
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  镀锌工艺对锌花状态的影响

  金永清, 张林

  轧钢. 2020, 37(6): 33-39.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20200015

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  针对实际生产中容易出现锌花轮廓模糊、均匀性差、大小不受控等问题,对镀锌大锌花产品的锌花控制进行了研究。分析了锌液中的Sb元素含量、带钢入锌锅温度及锌液温度、锌液冷却速率对锌花状态的影响,对锌花状态进行了评分定级。针对薄带钢(0.5 mm≤h≤0.8 mm),中厚带钢(0.9 mm≤h≤1.2 mm)、厚带钢(1.4 mm≤h≤2.0 mm)的锌花控制进行了工业试验研究。结果表明,随着Sb质量分数由0.07%增至0.09%,锌花状态逐步改善,Sb质量分数为0.09%时锌花状态最佳。随着Sb含量继续增加,锌花状态反而有一定下降。对于薄带钢,将带钢入锌锅温度设定为520 ℃,锌液温度设定为470 ℃,可得到较好锌花;对于中厚带钢,将带钢入锌锅温度设定为460 ℃,锌液温度设定为460 ℃,可得到较好锌花;对于厚带钢,将带钢入锌锅温度设定为435 ℃,将锌液温度设定为450 ℃,可得到较好锌花。
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  1 200 MPa级冷轧先进高强钢轧制稳定性的分析及控制

  孙荣生, 王静, 刘仁东, 辛利峰, 阮国庆, 蔡顺达

  轧钢. 2020, 37(6): 40-43.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20190182

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  针对1 200 MPa级冷轧先进高强钢轧制不稳定问题,对热轧原料组织性能均匀性、冷轧压缩比、冷连轧机组轧制策略等进行了分析。结果表明,热轧工序投入边部加热器,采用分段冷却等手段,可有效降低热轧原料头尾部组织性能差异,保证通卷性能均匀,进而保证通卷轧制过程稳定;通过优化冷连轧机组压缩比,可有效降低材料本身的加工硬化强度,进而避免连轧机组后面机架的轧制超负荷情况;通过优化冷连轧机组轧制策略,可保证轧制过程中各机架均匀变形,避免出现轧制力差异较大的情况,进而保证轧制过程稳定。采用上述措施,1 200 MPa级冷轧先进高强钢轧制力控制在约15 000 kN,厚度精度控制在±0.06 mm以内,可保证该级别高强钢的稳定轧制。
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  罩退带钢边部灰白氧化色缺陷产生原因及其改进措施

  李瑾

  轧钢. 2020, 37(6): 44-48.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20190211

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  针对某冷轧厂大多罩退产品边部存在灰白氧化色缺陷问题,通过EDS成分分析,并结合生产实际,得到缺陷产生的主要原因是罩式炉内氢气保护性气氛中被带入氧,与带钢中Ti、Mn等亲氧元素发生氧化反应形成氧化膜覆盖在带钢表面而导致。经分析计算,氢气保护性气氛中被带入的氧主要来自带钢表面残留的轧制油和水。为此,提出了在罩退炉中升温过程中的250 ℃温度点和轧制油挥发最快温度点设置1~2 h的保温平台;将冷硬卷目标板形由微中浪调整为微边浪模式,以及采取加大罩式炉升温过程吹氢流量至25 m³/h以上;将退火温度降低10~15 ℃的改进措施,带钢边部灰白氧化色缺陷得到显著控制,成品降级改判率降到了0.1%以下,外部质量投诉基本为0。
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  低碳含碲硫易切削钢的轧制工艺研究与实践

  邹虎, 陈永峰, 赵文渊

  轧钢. 2020, 37(6): 49-52.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20190244

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  针对实际生产中由于Te的熔点、沸点均较低,在冶炼、浇铸过程中极易气化,使其含量难以控制且回收率较低; Te大多富集在硫化物附近,进一步恶化含Te硫系易切削钢的热加工性,导致轧制过程中产生轧件劈头开裂的问题,利用Gleeble-3500热模拟试验机对含Te硫系易切削钢1214Te的高温塑性规律进行了研究,确定了最佳轧制工艺参数,并成功轧制了φ16 mm盘圆。轧材检验结果表明,1214Te盘圆的布氏硬度不大于170HBW;盘圆夹杂物形貌主要为椭球状或短棒状,分布较为均匀;在相同的切削加工条件下,1214Te盘圆切削效果优于硫系易切削钢1215MS。
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  免退火冷镦钢10B21热轧盘条的研制

  姜婷, 汪开忠, 于同仁, 张晓瑞, 孙凯

  轧钢. 2020, 37(6): 53-56.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20190220

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  冷镦用盘条加工紧固件时,通常在拉拔前会对其进行球化退火或软化退火以降低强度及提高塑性,改善其冷加工性能。但退火工序耗能、耗时,不但增加成本还污染环境。为此,研制开发了具有优异冷加工性能的免退火冷镦钢10B21盘条。对10B21盘条化学成分进行了优化设计,在保证淬透性的前提下适当提高B含量,降低C、Mn含量,并控制w(Ti)/w(N)=4.0~4.5以保证有效B的收得率。采用控轧控冷工艺,在缓冷相变过程中在α/γ的界面产生适量的B相M₃(C,B)+M₂₃(C,B)₆,加速C的沉积,形成利于冷镦性能的最佳组织。由于C、Mn元素的减少,可显著降低钢的硬度,最终得到具有优异冷加工性能的高塑性盘条。经试验,热轧盘条无需退火即可直接拉拔冷镦成形,用于制作法兰螺栓等变形量较大的8.8级高强紧固件。
设计与改造
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  年产100万t棒材生产线低成本改造模式探讨

  程知松, 余伟, 徐言东

  轧钢. 2020, 37(6): 57-60.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20190239

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  目前国内年产量超过100万t的棒材(钢筋)生产线基本上都是采用多线切分工艺实现的,由于钢筋新国标的实施,给采用切分工艺的棒材厂生产成本带来了很大压力。为此,基于如何降低高强钢筋中的合金含量及提高产品尺寸精度两方面提出了双线高速棒材的生产方案以适应现有棒材生产线的改造。项目实施过程中不改变现有生产线主体设备布局,仅在现有的精轧机和冷床之间增加控冷设备、高速精轧机组、高速分段飞剪及冷床上料设备,停工时间短。新增设备可全部国产,投资少,见效快。
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  山钢日照2 050 mm热轧工程设计中采用的先进技术

  吴兆军, 王永, 孙丽荣, 陈壮善

  轧钢. 2020, 37(6): 61-65.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20190185

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  山钢日照2 050 mm热轧工程在近年来国内外建设的热连轧工程基础上,按照产品定位—工艺需求—工程设计的思路来保证整体的工程质量。本工程采用了蓄热式加热炉、定宽压力机、CVC+板形控制精轧机、超快冷系统、强力卷取机、电容车式钢卷运输系统、高架式设计等多项先进装备技术,实际生产达到了高效率、低能耗、高质量的设计目标。工程设计中采用的高架式设计,将热连轧生产线由主厂房内+0.0 m地坪抬高至+7.0 m平台上,与传统箱形基础设计相比减少了地下工程量,减少了混凝土量,并降低了通风、消防费用,综合起来降低投资7 000万元。
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  年产70万t不锈钢轧制退火酸洗机组设计特点

  李春明, 廖砚林, 乔军, 姜坚

  轧钢. 2020, 37(6): 66-70.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20200116

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  针对传统冷轧不锈钢生产大多由相对独立的生产单元组成、生产成本较高的问题,介绍了某年产70万t联合式冷轧不锈钢轧制退火酸洗机组。主要介绍了该机组工艺流程、主要工艺技术参数,活套主要参数,以及轧机、退火和酸洗机组、平整机、拉矫机的技术特点。同时,还介绍了机组采用的先进酸雾净化技术、中性盐电解液回收技术和余热利用技术等节能减排措施。该机组所有机械设备均为国内自主设计、供货,为提升我国不锈钢冷轧核心竞争力将起到至关重要的作用。
综述
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  我国煤机液压支架用高强钢的生产现状与发展趋势

  麻衡, 徐凯, 孙乾

  轧钢. 2020, 37(6): 71-76.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20190169

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  以煤炭资源需求量不断增长为依据,介绍了煤炭开采主要设备部件煤机液压支架的巨大市场潜力,着重描述了高强钢在煤矿机械液压支架中的应用情况及国内生产研发进程,列举了Q550、Q690等高强钢在我国液压支架使用的利弊及焊接工艺的改进,提出了现阶段液压支架用高强钢在应对复杂介质耦合环境与碱性环境时暴露的腐蚀失效等问题,展望了高强钢在液压支架领域应用的发展趋势。
轧钢自动化
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  基于热轧原料数据的圆盘剪堵边预控系统

  贾银芳, 金尧成, 马见华, 武则栋, 彭修各, 王晓晨

  轧钢. 2020, 37(6): 77-80.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20200120

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  酸洗-连轧机组生产过程中圆盘剪堵边故障时有发生,是影响酸洗工艺段生产节奏的重要因素。其中,热轧来料的窄尺、镰刀弯等质量缺陷是圆盘剪堵边的重要原因。为此,在对热轧来料的全长特征数据可追溯获取与处理分析的基础上,结合对酸洗工艺段纠偏运行状态的监控,建立了基于热轧数据的圆盘剪堵边预控系统,实现了贯通“热轧-冷轧”工序的一体化决策控制新模式。该系统的在线应用表明,通过为生产过程提供决策支撑,能够有效降低圆盘剪堵边故障的发生概率,减少了非计划性停机次数,对设备稳定运行保障与成本控制起到重要作用。
轧钢机械
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  大型支撑辊的堆焊修复工艺及应用

  姚双吉, 白晟溥, 马叔军, 金建伟

  轧钢. 2020, 37(6): 81-85.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20190164

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  大型支撑辊重量大、辊径大、辊面长、耐磨层厚,采用传统的堆焊工艺修复Cr3~Cr5大型支撑辊难度大,母体金属与堆焊层容易在堆焊时发生相变,导致开裂。另外,传统的轧辊堆焊修复工艺不合理,修复的轧辊力学性能较差,限制了轧辊的使用寿命,大量报废的轧辊尤其是大型轧辊长期堆积在轧钢厂内,增加了生产成本,造成了极大浪费。为此,开展了大型热轧Cr3~Cr5支撑辊及大型冷轧Cr3支撑辊焊材制备、堆焊工艺及修复技术研究。技术实施表明,修复后的支撑辊使用寿命达到新轧辊的寿命,每支堆焊修复支撑辊上机使用至报废尺寸,至少可循环堆焊修复3次,使支撑辊单项辊耗成本在每个循环周期内降低40%~60%,同时解决了大型支撑辊焊接性能不稳定的难题。
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  冷轧平整机主传动设备振动问题的研究

  杨世勇, 曾小明

  轧钢. 2020, 37(6): 86-89.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20190179

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  针对首钢京唐1 420 mm连退机组平整机主电机、传动轴和支撑辊传动过程中设备本体有强烈的脉冲式振动,以及主电机速度精度差,不符合设备的功能精度要求,对设备运行以及产品质量有较大影响的问题,对其产生原因进行了分析。将原有的十字轴式联轴器改造为球笼式联轴器,减轻其自身重量;调整支撑辊传动轴扁头套与支撑辊扁头的配合间隙并制定更换周期,提高了主电机的速度精度,有效地改善了主传动设备的振动问题。
革新与交流
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  钢铁企业设备管理信息化智能化平台的开发与应用

  陈建华, 黄怀富, 高福强, 张金, 张新涛, 樊国栋

  轧钢. 2020, 37(6): 90-94.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20190261

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  信息化与设备管理相融合能够解决传统“线下”管理的诸多缺点,实现设备管理效率及掌控能力的大幅提升;智能化是在信息化的基础之上,对历史业务数据进行分析挖掘,能够对设备管理进行全要素、全视角的分析、评价及优化,实现设备管理能力的再次提升。对设备管理业务逻辑进行了分析梳理,在其基础上构建了设备管理静态数据架构模型和动态业务流程模型,实现了设备管理从“线下”搬到“线上”。依托经营决策分析平台,对历史业务数据进行综合分析和价值挖掘,实现了设备管理智能化。为了确保分析主题集群的内容均衡、系统、全面,构建了分析主题遴选导航模型,用来导向和规范分析主题集群的选择和设计。
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  热轧酸洗板氧化铁皮缺陷原因分析及控制措施

  刘志卫, 李杨, 李中华, 吕耀强, 高燕

  轧钢. 2020, 37(6): 95-99.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20190225

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  针对热轧表检仪不能有效识别的片状、条状、山水画状、边部粗糙酸洗氧化铁皮缺陷,介绍了其形貌特征,对热轧工艺中的影响因素进行了分析和排查,得到了缺陷的形成原因。回炉板坯重复入炉加热,氧化铁皮的生成量将会增加,容易造成酸洗后片状氧化铁皮缺陷。除鳞水压力、喷射角度、喷射面重叠量及除鳞道次对二次氧化铁皮破除能力不足时,容易产生酸洗后条状、山水画状氧化铁皮缺陷。同时,粗轧工作辊轧制公里数较长、中间坯温度过高也会对山水画状氧化铁皮缺陷有一定的影响。热轧带钢终轧或卷取温度较高,薄规格带钢板形较差时,会造成酸洗后带钢边部粗糙氧化铁皮缺陷。为此,对板坯加热工艺、粗轧及除鳞工艺、精轧及层冷工艺进行了优化,大大降低了酸洗板氧化铁皮缺陷的发生率,提高了产品表面质量。
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  SAE6150盘条表面花斑缺陷原因分析及改进措施

  陈兆勇

  轧钢. 2020, 37(6): 100-104.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20200001

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  针对客户反馈的SAE6150工具钢表面花斑形貌问题,对其宏观形貌和成分进行了检测分析,发现产生花斑形貌的直接原因是由于原料盘条表面存在不平整的微凹坑,平面和凹坑面在光的反射作用下呈现明暗不同的视觉色差,从而形成肉眼可见的花斑形貌。微凹坑产生的原因是盘条在轧制过程中表面残留氧化铁皮轧制压入而造成的;另外,盘条拉拔前的鳞皂化处理致使大量皂化液进入凹坑凝固后形成塞积物,盘条拉拔后凹坑难以去除而形成黑白相间的花斑形貌。为此,提出了相应改进措施,从根本上解决了热轧盘条表面缺陷问题。
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  铸坯质量对切分轧制钢筋性能稳定性的影响分析

  何维, 钱学海, 庞锐

  轧钢. 2020, 37(6): 105-110.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20190202

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  对不同化学成分、不同切分方式的成品钢筋取样进行重量偏差、力学性能及金相检测,并对钢筋试样重量偏差采用统一归零方法排除重量偏差对性能结果的影响;在此基础上,分析了铸坯横截面中心区域不可避免的中心疏松、中心偏析等缺陷在钢筋切分后各线的不均衡分布,亦即切分各线钢筋钢质的差异对其性能的影响。结果表明,三线切分的中间一线及四线切分的中间二线由较多的坯料中心部位钢质所构成,其在宏观上表现出黑斑贯穿截面,强度下降,与切分侧边两线钢筋的性能差异较大,从而产生检测性能的波动。为此,提出通过优化过热度、二冷水比、拉速等连铸工艺参数,减轻铸坯中心疏松、中心偏析及缩孔等中心区缺陷的措施,有利于降低多线切分工艺钢筋各线的性能差异、提高钢筋性能稳定性。