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2021年, 第38卷, 第3期 刊出日期:2021-06-28
  

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    专家论坛
  • 白振华, 李秀军, 李建中, 刘亚星
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    分析了超薄宽幅高品质冷轧板带工业化生产中的主要技术难题;从乳化液流量动态优化设定、气雾混合与油水混合轧制润滑系统、板形质量控制以及卷取与开卷工艺等方面简述了宽幅冷轧板带超薄轧制关键工艺技术;从跑偏、瓢曲预报与控制以及炉辊辊型优化等方面简述了超薄宽幅板带连退过程高效稳定通板控制技术;从超薄镀层控制与表征以及镀液与阳极寿命延长等方面简述了超薄宽幅高品质板带超薄镀层关键技术。最后,叙述了该技术成果的现场应用情况,并展望了超薄宽幅高品质冷轧板带的发展前景。
  • 研究与开发
  • 胡德勇, 高志伟, 王小东, 陆凤慧, 刘建军, 崔春圆
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    热轧带钢力学性能在线预测技术能够优化生产工艺、改善成品质量。为此,在传统数学模型的基础上,采用Bayes神经网络建立了热轧带钢力学性能在线预测新模型。介绍了基于Bayes理论方法的神经网络、数据预处理方法、数据平台的搭建,力学性能在线预测模型输入参数的选择,以及基于某1 780 mm热轧带钢生产线,对以SPA-H、510L、610L为代表的典型钢种带钢力学性能的预测精度。结果表明,屈服强度预测相对误差在±6%范围内,抗拉强度预测相对误差在±6%范围内,伸长率预测相对误差在±4%范围内。在线预测系统的开发与应用不仅能优化生产工艺,而且还能减少成品力学性能的检测样本量,降低了生产成本。
  • 刘红艳, 陈子刚, 邓想涛, 王昭东
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    针对专用车厢体耐磨钢NM500钢板焊接热影响区具有较高的淬硬性,焊接过程中易产生冷裂纹以及韧性下降等缺陷,当使用不同的焊接工艺时,其焊接接头性能相差较大的问题,对比分析了240、280、320 A 3种焊接电流对专用车厢体耐磨钢NM500钢板焊接接头力学性能和微观组织的影响规律。结果表明,随着焊接电流的增加,焊接软化区明显增大,焊接电流为240、280 A时,软化区宽度为6.75、7.60 mm;焊接电流为320 A时,软化区宽度陡增至19.4 mm。强度最低位置为焊缝,随着焊接电流增大,焊接接头-20 ℃低温韧性值逐渐下降。维氏硬度数值由焊缝向热影响区、母材呈现线性平稳增加,直至与母材数值相等,焊接电流为320 A时维氏硬度波动数值偏差最大出现在热影响区左侧位置。焊接电流为240、280 A时,焊缝中心以针状铁素体组织为主,还含有细小的板条贝氏体和马氏体;焊接电流为320 A时,焊缝中心为少量粒状贝氏体、以及先共析铁素体组织,熔合线组织粗大,先共析铁素体沿着原奥氏体晶界扩展,魏氏组织铁素体片间距变厚,部分重熔区组织为粒状贝氏体+回火马氏体。通过适配焊接电流参数,可保证专用车厢体服役过程中焊缝的安全和稳定,提升专用车厢体的整体使用寿命。
  • 贾改风, 吕德文, 张继永, 李冠楠, 李爱民
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    采用控制轧制+分段冷却技术一步生产法,可使新型热轧耐磨钢NM400R在线获得最终多相组织,无需轧后热处理,工艺流程短、工序能耗低、节能环保。由于在轧后采用分段冷却技术,为保证产品力学性能,需精确控制组织中各相比例,对冷却工艺和层冷设备控制精度要求较高。经研究,一段中冷温度、空冷时间,二段冷却速率和卷取温度是影响成品带钢组织性能的主要因素。在其他条件不变的情况下,随着中冷温度的升高,成品带钢组织中铁素体比例减少,马氏体或贝氏体比例增加,带钢的强度、硬度增加,伸长率和冷弯性能降低;随着空冷时间的延长,带钢的强度、硬度降低,伸长率和冷弯性能提高;在二段冷却中,随着冷速的增大,带钢的金相组织由F+P逐渐转变为M;在一定范围内,随着卷取温度的降低,带钢的强度、硬度增加,伸长率和冷弯性能下降。结果表明,终轧温度830~930 ℃,中冷温度600~700 ℃,空冷时间4~8 s,一段冷速不小于20 ℃/s,二段冷速不小于30 ℃/s,冷却至室温卷取可使新型热轧耐磨钢NM400R获得最佳的强韧性匹配。
  • 孙毅, 贾改风, 李冠楠, 李红俊, 裴庆涛, 申震
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    随着油气行业的发展,亟需研发一种成本低、海底用、抗酸、综合性能优良的管线钢。参照API SPEC 5L标准,结合抗酸管线钢和海底管线钢的具体指标要求,以热模拟试验为指导,在管线钢生产基础上,通过采用低C、低Mn、低S的化学成分设计;采用连铸凝固末端压下技术;借助X60MOS钢高温应力应变曲线及CCT曲线,制定了合理的加热、轧制及冷却工艺制度,开发出晶粒细小、组织均匀,强韧性匹配优异、综合性能优良的海底用耐腐蚀管线钢X60MOS。
  • 万一群, 沈鹏杰, 孙宇, 胡建军, 周纪名, 刘海涛
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    在当前无铬钝化的发展方向下,采用钛锆-磷硅体系无铬钝化液对镀锡板进行了钝化处理。利用扫描电子显微镜观察钝化膜微观形貌,并借助电子探针表征钝化膜特征元素在低倍和高倍时的分布规律,对钝化膜进行X射线电子能谱分析以研究元素价态,并利用辉光放电能谱研究钝化膜特征元素沿表层深度的分布规律。研究发现,无铬钝化反应首先发生在镀锡板能量较高的位置,钝化膜中元素含量随表层深度的变化而变化,无铬钝化反应过程是分阶段进行的,钝化膜由氧化层、无机层和有机层3层结构组成,钝化膜的骨架为含有Ti、Zr等成膜主盐元素的无机层。
  • 严加根, 苗旺, 王荣和
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    针对酸洗-冷连轧联合机组生产中焊缝断带现象,分析得到其主要影响因素是热轧原料质量,主要表现为焊接处前后卷带钢厚度差较大,导致在冷轧过程中焊缝位置应力集中而断带。通过综合各项影响因素,建立了焊缝断带预测模型,实现了热轧产品质量数据以及冷轧生产计划的收集、存储,以及跨工序应用。在焊缝断带概率预测模型的基础上,建立了带钢头尾剪切预控模型,根据冷轧生产计划以及焊接时前卷尾部、后卷头部的真实厚度数据,经动态规划法计算出合理的各卷头尾剪切长度,从而改善焊接条件。现场实际应用表明,该方法能够有效降低焊缝断带的概率,从而节约了设备维护成本,为生产和产品质量的稳定性提供了有力保障。
  • 付国龙, 顾双全, 赵宪明, 赵利永
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    重轨轨头的廓形精度是衡量高速铁路用钢轨质量水平的重要指标之一。采用有限元方法对半万能工艺下UF轧制过程进行了模拟,通过对比实验,分析了来料宽度、水平辊压下量及腹高差值变化对轨头与轨腰间金属横向流动及轨头廓形成形精度的影响。结果表明,轨头部分来料宽度变化对轨头与轨腰间金属横向流动基本无影响;水平辊压下使轨腰金属向轨头流动,使轨头展宽量增大;腹高差值使轨头金属向轨腰流动,使轨头展宽量减小,在两者综合作用下,轨头金属最终向轨腰流动,造成轨头金属量减少,孔型设计时应考虑此偏差造成的头腰延伸率不匹配及廓形充满度问题。轨头部分来料宽度变化会直接改变轨头金属量进而影响其廓形精度,孔型过充满后,来料宽度增加引起的轨头展宽量显著增加;腹高差值过大或水平辊压下量过大均会加剧轨头与轨腰间金属横向流动,不利于降低钢轨轧后残余应力。
  • 吴保桥, 汪杰, 夏勐, 陈辉, 彭林, 沈千成
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    针对翼缘厚度80~120 mm重型热轧H型钢的开发,采用有限元模拟技术,对其变形过程进行了分析,研究了翼缘变形渗透情况。结果表明,翼缘厚度80~120 mm重型热轧H型钢变形后,距其翼缘内侧30%ti处存在最小等效塑性应变区,即该部位变形渗透效果最差;成品翼缘厚大于100 mm时,翼缘心部与翼缘外侧总等效塑性应变均值之差约为0.10,变形渗透程度不良,在成品道次开轧前,将翼缘表面温度降至900 ℃左右,其变形渗透程度得到显著改善;成品翼缘厚小于100 mm时,随着中间坯翼缘厚度由95 mm减小至80 mm,其变形渗透良好,变形更加均匀。
  • 杨新龙, 姜军, 王嘉, 穆峰, 慕进文
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    针对酒钢生产的大规格φ10.0~φ16.0 mm 82B盘条表面磷化膜在拉丝工艺中易脱落,氧化层中难酸洗的Fe3O4含量相对较高,拉拔困难的问题,选用酒钢和A钢厂生产的φ12.5 mm规格82B盘条,用SEM观察盘条表面氧化层厚度和结构组成,用EDS分析氧化层各层元素的分布,用XRD检测氧化层物相的种类和比例。结果发现,酒钢生产的盘条表面粗糙度大,氧化层在盘条表面呈犬牙交替的结合方式;Fe3O4的质量分数较A钢厂盘条高39.1%,含CrSi2层也较致密。为此,对生产工艺提出了优化措施,通过降低吐丝温度和提高冷速,来提高易酸洗相FeO的比例,减少在共析反应最激烈的450~550 ℃温度区间的停留时间,从而减少了难酸洗相Fe3O4的含量,改善了盘条的酸洗性能。
  • 设计与改造
  • 祝翠荣, 王金朝, 崔光耀, 张学伟, 柳庆坡, 董广
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    针对某酸轧机组检查站穿带困难、检查效率低、产生废品多、故障率高的问题,开发了一种离线式带钢双面检查站。该检查站新增了带钢翻转装置,将在入口分切剪处完成定尺剪切的带钢试样由两侧压板夹紧,中间可升降皮带机落下,翻转装置将带钢试样张紧,并翻转90°或者180°,实现带钢的双面检查。皮带机两侧布置有可升降、可横移的活动操作平台,检测人员站在平台上对带钢进行打磨检查,可同时对带钢上下表面进行检测。由于缩短了带钢的传输距离,有效减少了其他擦划伤的影响,提高了带钢表面质量检测准确性。
  • 周智勇
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    针对湿平整生产中平整液残留缺陷问题,提出了一种高速轧制湿平整模式平整机带钢清洁装置。该装置主要包括吹扫梁系统、封堵系统,以及相对应的通风排雾系统。通过对平整机机架内部出口区域设备重新分区封堵,对工作辊和支撑辊辊颈设计挡水板,可有效阻隔入口平整液的窜流、二次飞溅和凝结滴落;在出口防颤辊,轧制线辊,测张辊等处前后布置多道吹扫梁,吹扫梁的压力梯度设定,使机架内不同区域形成压力差,气体向一个方向流动,避免了各吹扫梁空气的衍射干扰,并结合排雾系统的主动抽吸,形成顺畅的气流通道,减少了湿平整液的二次飞溅,大大提高了带钢的清洁效果,提高了机组产量,经济效益明显。
  • 综述
  • 叶其斌, 王益民, 阚立烨, 王红涛, 田勇, 王昭东
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    晶粒细化能够同时提高钢铁材料的强度和韧性,但工业应用最广泛的TMCP技术对显微组织的细化存在极限,通常仅能将晶粒细化至5 μm。利用动态相变(DT)技术能够制备出晶粒尺寸小于2 μm的超细晶钢,对于满足工业发展需求具有重要意义。介绍了动态相变理论的研究进展,主要综述了动态相变形核驱动力、形核方式以及流变应力等方面的研究,以及变形参数、原奥氏体晶粒尺寸和化学成分等因素对超细晶铁素体形成影响的研究。最后指出,利用动态相变技术可以解决TMCP轧制过程中晶粒尺寸细化程度受限、轧制负荷偏大的难题并降低形成超细晶所需的应变,是TMCP技术新的发展方向之一。
  • 轧钢自动化
  • 王四海, 何海楠, 翟德家, 刘立辉, 李磊, 徐冬
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    在高强度带钢的生产过程中,粗轧中间坯的板形对精轧生产的影响越来越明显,主要表现为中间坯实际凸度和精轧入口预报凸度偏差过大而导致精轧凸度分配不合理。采用三种群粒子群差分进化寻优算法,以粗轧中间坯凸度最优为主要目标,对粗轧负荷分配进行了优化设计,实现了负荷分配优化设定。并对理论计算和现场实际生产数据进行了比较,在粗轧进行负荷分配优化可以明显降低中间坯凸度,保持凸度控制的稳定性。这说明通过优化负荷分配设定来控制中间坯凸度具有明显的效果和可行性。
  • 王泽鹏, 于洋, 王林, 王畅, 张亮亮, 高小丽
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    钢卷的端部质量不但影响后续生产的效率和稳定性,还影响产品的整体产品质量。然而目前国内外大部分钢铁企业仍是靠人工进行检测,尚未有高效、准确的设备对端部质量进行监控。为此,研究了通过机器视觉和Faster R-CNN神经网络对钢卷端部缺陷进行定位和检测的方法。研究发现,Faster R-CNN神经网络在经过足量的有效数据训练足够多的世代后,对钢卷端部缺陷具有良好的识别能力,可以取代人工检测,从而提高生产效率,降低人工成本,促进我国钢铁行业的智能化发展。
  • 轧钢机械
  • 高远, 韩健哲, 陈建华, 齐立东, 陈立新, 陈永民
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    轧机在长期使用中机架牌坊内各窗口接触面、机架底面均会产生不同程度的腐蚀和磨损,使机架与轧辊轴承座间隙逐渐增大,加剧牌坊衬板的磨损,不能保证牌坊的窗口尺寸,从而不能保证轧机的功能精度。通过对轧机设备进行高精度的空间位置检测,可以撑握轧机的位置参数,为保证轧机功能精度提供强有力的数据支撑,以便更有针对性地对轧机进行维护、维修,保证轧机的稳定运行。以某1 580 mm热轧板带生产线精轧机组设备空间位置测量为实例,详细介绍了采用全站仪和激光跟踪仪进行测量的准备工作、注意事项、施工步骤、数据分析及调整结果,有助于该技术的推广应用。
  • 王飞, 吴涛, 高安阳, 潘龙博
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    针对马钢板带热轧生产线精轧机支撑辊轴承座受力变形严重,轴承座形位公差失效导致轧辊出现交叉轴的情况,基于某公司AT403激光跟踪仪,利用三维建模的方法对该支撑辊轴承座变形内孔进行模拟测量,通过变形轴承座内孔和标准轴承座内孔的测量数据的分析, 得出了内孔轴线精度对衬板对称度的影响和最佳的检测方法,为板带热轧生产线轧辊轴承座在线精度检测提供了技术支撑。
  • 刘开海, 陈玉叶
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    针对三钢中厚板十一辊热矫直机支撑辊轴承频繁损坏的问题,通过对支撑辊矫直过程中承载受力及轴承实际使用情况的分析,认为支撑辊轴承损坏的原因一是辊系精度不足,造成工作辊与其支撑辊未完全接触,使单个轴承轴向承载力过大;二是支撑辊轴承整体式保持器不适应实际工况,需要优化改进。为此,对使用年限达5年及以上的矫直机辊系辊盒及支撑辊轴承座进行精度修复,确保辊盒安装面与支撑辊轴承座装配面装配紧密,使矫直力通过支撑辊能较为均匀地传递到辊盒上,避免支撑辊局部受力过大;选用国产24130CC/C3W33 S1(钢制、冲压保持器,两片)耐高温轴承,使轴承轴向承载力及高温要求满足现场要求。改进后辊系单次在线使用寿命由2~3个月延长至6个月,大幅降低了辊系维修成本。
  • 革新与交流
  • 范春磊, 刘文栋
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    环保节能领域光伏支架用有锌花镀锌产品是邯钢市场开发的重点,但用户对其表面质量、力学性能、耐蚀性能和变形延展性有较高的要求。从热轧备料,酸洗工艺,热镀锌退火温度及锌层控制等方面阐述了开发光伏支架用热镀锌S390GD(S450GD)+Z产品的质量保证措施。通过降C、增Mn的化学成分设计,板坯出炉温度1 100~1 150℃、粗轧压下率40%~45%、终轧温度(850±20)℃、卷取温度降至(580±20)℃ 的热轧工艺优化,保证了热轧原料强度。通过酸液温度、酸洗速度、缓蚀剂添加量的优化,以及热镀锌退火温度、锌液成分的优化改进,实现了锌花结晶均匀性控制,产品质量满足用户要求。
  • 白少金, 孙广兴
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    针对日照钢铁有限公司生产的薄板坯产品竞争力不足、库存压力大、市场销量有限以及利润较低等问题,决定采用常规热轧生产线实现70~95 mm薄板坯的轧制。基于日照公司2 150 mm半连续热轧产线,分析了其采用薄板坯的技术难点,即存在加热易出现板坯塌头、粗轧板坯温降大及易出现扣翘头,无法实现自动卸卷的问题。为此,对薄板坯加热工艺、轧制工艺进行了改进。根据加热炉结构选择居中定位装钢和低温快出的模式,以防止薄板坯端部烧弯塌头;为满足偏薄规格生产的工艺要求,对粗轧轧制模式、轧制速度和除鳞模式进行了优化,炉后除鳞至精轧入口板坯温降减少43 ℃;修改卸卷小车的最大行程至1 140 mm, 实现了自动卸卷功能且卷形良好。通过对传统热轧带钢产线工艺的优化改进,采用薄板坯生产出合格的花纹板,实现了挖潜增效的目的。
  • 张志鸿, 李成亮, 曹晓恩, 李爱民, 苏振军, 杨建宽
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    介绍了铁素体轧制工艺的优点;基于邯宝2 250 mm热轧产线产品的成分体系,选择DC06超低碳钢进行铁素体轧制工艺试验。通过对DC06超低碳钢流变应力与变形温度的理论分析,制定了DC06超低碳钢的铁素体轧制温度制度和压下制度。生产试验表明,轧制过程稳定,成品带钢强度略有增加、塑性轻微下降,满足客户要求;带钢表面氧化铁皮厚度减薄明显。试验结果为进一步推广铁素体轧制工艺的应用提供了实践经验。
  • 潘竟忠
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    针对低碳结构钢热轧酸洗板表面氧化铁皮缺陷问题,从加热工艺、精轧轧制润滑以及工作辊冷却等方面分析了不同生产工艺参数对板坯表面质量的影响;研究了钢卷下线入库不同的存放方式对钢卷表面氧化铁皮结构的影响。通过对板坯加热时间、出炉温度的控制,精轧轧制润滑给油量的优化,以及更换精轧工作辊水嘴型号从而增大工作辊冷却水量以保证轧辊表面质量,钢卷入库后采用风机快冷等措施,可以减少热轧酸洗板表面氧化铁皮,有效提高产品表面质量。
  • 邓保全, 刘松, 陈占杰, 王田丰
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    为了适应市场对φ22 mm冷镦钢、圆环链等产品的需求,安阳钢铁股份有限公司在高速线材生产线上对其进行了开发。通过孔型优化设计,实现了粗、中轧圆钢、带肋钢筋盘条孔型共用,减少了孔型系列,提高了生产效率;制定了料形、辊缝、张力等工艺操作规范,保证了生产顺行、产品质量。针对生产中吐丝卷形不良、盘条表面划伤的问题,分析了其产生原因,并提出了相应的改进措施,可对盘条外形尺寸、表面质量、卷形质量等进行有效控制,满足了用户要求。
  • 张丽娜, 石雷, 澎奎, 李静, 潘利
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    针对马鞍山钢铁股份有限公司大H型钢分厂生产的Q345NQR2耐候H型钢圆角翘皮缺陷问题,采用金相显微镜和扫描电镜分析的方法,分析了缺陷形成原因。结果表明,翘皮缺陷与基体存在明显分层,为热轧工序孔型不合理,万能轧制时轧辊圆角对轧件圆角切肉,轧制过程中把金属压入轧件所致。通过优化开坯机孔型、调整万能轧机水平度等措施,有效减少了此类翘皮缺陷的发生,显著提升了产品质量和经济效益。