轧钢

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于洋, 曹瑞芳, 王畅, 王林, 张亮亮, 高小丽

轧钢. 2021, 38(6): 1-12.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210601

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红鳞与铜脆缺陷是热轧带钢生产过程中的常见缺陷,尤其是高硅钢种的红鳞缺陷,一直是困扰带钢表面质量的重要原因之一。笔者精选了近几十年来日本等国家的学者关于红鳞与铜脆缺陷的部分研究进展,对相关研究的方法、内容、技术思路进行了整理,编撰成文,以飨读者。同时,结合笔者自己的研究经验与理解,对传统红鳞缺陷形成机理的疑点进行了剖析,供读者参考。

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基于“应变重构”的热轧带钢C翘缺陷调控研究

鲁小轩, 丁文红, 孙力, 方玉, 陈壮

轧钢. 2021, 38(6): 13-18.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210602

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由残余应力不平衡所导致的C翘缺陷是热轧带钢生产过程中难以回避的板形问题,但实际生产中缺乏有效的调控手段。采用基于弹性断裂力学原理的裂纹柔度法,研究了平整加工过程残余应力的演变规律,提出了基于加工过程金属流动性特征的“应变重构”方法,高效、便捷地改善了热轧带钢的平直度缺陷及应力问题。应用上述原理,分析了热轧生产中普遍存在的C翘缺陷的改善机制,并给出了现场应用案例。

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一种低碳含钒超高强高锰TRIP钢组织性能的研究

曲璇, 赵阳, 习小慧, 陈礼清

轧钢. 2021, 38(6): 19-24.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210603

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为获得具有优异强塑性匹配的高锰TRIP钢,对固溶处理的低碳含钒高锰钢采用不同压下率的冷轧及600 ℃低温退火处理,利用微观分析和性能测试手段对其微观组织演变和力学性能进行了研究。结果表明,冷轧压下率对低温退火后的低碳含钒高锰钢微观组织和力学性能有重要影响。随着冷轧压下率的增加,该钢低温退火后的晶粒尺寸减小,奥氏体含量增加,马氏体含量减少,其抗拉强度和屈服强度也随之提高。当冷轧压下率为50% 时,该钢低温退火后可获得高强度以及低屈强比,其强塑积可达39.6 GPa·%,主要强化方式为细晶强化、析出强化以及γ ε-M和ε-M α'-M相变强化。

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690 MPa级齿条钢板高周疲劳行为研究

王庆海, 叶其斌, 刘庚, 王玉峰, 田勇, 王昭东

轧钢. 2021, 38(6): 25-30.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210604

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由于加工过程中热输入历史的影响,在切割及焊接过程中会形成热影响区。热影响区和基体组织性能的差异导致海洋平台用特厚齿条钢板在长期服役过程中的疲劳寿命和疲劳极限不同。为探究热输入历史对材料基础疲劳性能的影响,研究了690 MPa海洋平台用齿条钢板火焰切割和焊接热影响区的高周疲劳行为,并与基体疲劳性能进行了对比。结果表明,切割热影响区和基体的疲劳强度分别为520 MPa和560 MPa,焊接热影响区和基体的疲劳强度分别为640 MPa和660 MPa。切割区基体和焊接区基体的平均有效晶粒尺寸分别为6.9 μm和5.6 μm,晶粒细化提高疲劳强度。由于热输入的影响导致组织不均匀,热影响区晶粒粗化,晶粒尺寸增加,在疲劳载荷作用下,晶界处应力集中增大,易在晶界处萌生裂纹源,使得试样在相同应力水平下,疲劳寿命和疲劳极限降低。

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微观组织对16MnDR钢板韧脆转变温度与无塑性转变温度的影响

欧阳鑫, 胡昕明, 孙殿东, 王储, 王爽, 王婷

轧钢. 2021, 38(6): 31-35.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210605

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韧脆转变温度FATT和无塑性转变温度NDT是评价低温压力容器用钢板低温性能的两个关键指标。利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和能谱分析仪分析了带状组织、夹杂物、第二相粒子等微观组织对48 mm 厚16MnDR钢板FATT与NDT的影响。研究表明, 该钢板的韧脆转变温度为-40 ℃,无塑性转变温度为-55 ℃,-40 ℃低温冲击功满足标准要求,且富裕量较大,钢板具有良好的低温韧性和低温止裂性。生产时需兼顾铸坯质量、夹杂物、第二相粒子等影响其低温性能的因素,尽量减少夹杂物含量,缩小夹杂物尺寸,避免带状组织的过分粗大及第二相粒子的聚集长大,只有多种影响因素的综合控制,才能保证钢板具有良好的低温性能。

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热轧酸洗板晶间氧化的影响因素和形成规律分析

王畅, 于洋, 白凤霞, 王林, 郭子峰, 牛涛

轧钢. 2021, 38(6): 36-41.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210606

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为了研究热轧酸洗板晶间氧化的特点,利用差热分析仪器在500~900 ℃不同温度进行氧化模拟试验,采用扫描电镜和电子探针分析表征了晶间氧化的微观形貌和元素分布规律。结果表明,加热温度控制在700~800 ℃,试验钢板易于产生晶间氧化现象;随着加热气氛中氧气含量的降低,晶界氧化深度变浅,元素富集含量减弱;合金元素对晶间氧化形貌特征有明显的影响,随着Si、Al元素的添加,出现内氧化趋势。

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一种中碳高硅弹簧钢的热变形行为及流变应力模型

王帅, 赵阳, 邵国华, 陈礼清

轧钢. 2021, 38(6): 42-47.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210607

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利用MMS-200热模拟试验机对一种中碳高硅弹簧钢进行了单道次热压缩试验,研究了该钢在变形温度为900~1 100 ℃及应变速率为0.1~10 s^-1条件下的热变形行为,建立了应变补偿的Arrhenius流变应力预测模型。结果表明,应变速率和变形温度对该弹簧钢的奥氏体动态再结晶过程有显著影响。当变形速率为0.1、5、10 s^-1时,在所有变形温度下均发生奥氏体动态再结晶;当变形速率为1 s^-1且变形温度超过950 ℃时,奥氏体发生动态再结晶,其热变形激活能为445.5 kJ/mol。通过对真应力的预测值与试验值的对比,得出应变补偿Arrhenius模型具有准确性和预测性,其相关系数为0.976,平均相对误差为4.73%。

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耐指纹表面处理产品微摩擦性能及机制研究

杨丽芳, 霍巍丰, 刘一葳, 弓俊杰, 宋仁伯, 王永金

轧钢. 2021, 38(6): 48-53.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210608

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为了研究耐指纹产品的微摩擦机理,提高其耐磨性能,以传统的纯锌镀层和新兴的锌铝镁镀层耐指纹产品为研究对象,采用微摩擦线性往复试验、激光共聚焦显微镜观察等手段,模拟耐指纹产品真实的摩擦环境,观察磨痕的三维形貌,研究了载荷条件和循环次数对摩擦磨损规律的影响,探究了两种产品的磨损机制。结果表明,锌铝镁镀层耐指纹产品表现出比纯锌镀层产品更好的微摩擦性能;载荷的增加通过产生更多的塑性变形和摩擦热加速了耐指纹膜层的破坏,但对摩擦因数影响不大,而随循环次数的增加,两种耐指纹产品经历了塑性流动、磨粒磨损和剥层磨损等主要磨损机制,其中耐指纹膜层被破坏时的剥层磨损导致了磨痕的迅速扩大;膜层未被磨穿时,锌铝镁镀层耐指纹产品摩擦因数曲线出现的周期性锯齿形源于涂镀时的铺展方向,而曲线中出现的针状凸起应与镀层表面的毛刺有关。

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冷轧卷取头尾张力对带钢划伤的影响及其控制措施

张晓宇, 陈静, 崔熙颖

轧钢. 2021, 38(6): 54-59.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210609

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针对某1 420 mm冷连轧机组成品卷带钢头尾出现划伤的问题,从卷取张力波动入手,首先对头尾起步建张对带钢挫、划伤缺陷的影响进行了理论分析,然后分别选取正常卷带钢和问题卷带钢的工艺参数进行对比分析,在此基础上分析了头尾建张对带钢挫、划伤缺陷的影响。结果表明,该1 420 mm冷连轧机卷取机组存在张力波动问题,首次张力波动发生在距离钢卷尾部约150 m处,第2次张力波动发生在距尾部约40 m处;张力波动使带钢卷取得不够紧密,会产生滑移而形成松动层,加上运输等外部因素,造成松动层处层与层之间相互摩擦、碰撞,最终造成带钢挫、划伤缺陷。通过对卷取头尾张力波动不大于0.5 MPa、张力变化率不大于1.24 N·s^-1,速度变化率不大于12 m·s^-2,紧密系数大于1.25的控制,带钢松卷和挫、划伤缺陷问题得到明显改善,保证了产品质量。

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304Cu抗菌不锈钢热轧带钢边裂缺陷成因分析及改进措施

徐佳林, 许荣君, 郭晓蒙, 田伟光, 邓昌荣, 梁经威

轧钢. 2021, 38(6): 60-64.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210610

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针对304Cu抗菌不锈钢热轧带钢边部开裂问题,通过微观组织及成分分布分析,对缺陷产生原因进行了研究。结果表明,304Cu热轧带钢边部裂纹分存在两种形貌,表面裂纹呈网格状,宽度约为30~70 μm,内部裂纹发生在表面下方1 mm范围内,内部裂纹中心存在20~40 μm孔洞,孔洞内部无非金属夹杂物等杂质。分析得到造成304Cu热轧带钢边裂的原因为Cr富集的高温铁素体与奥氏体基体发生高温组织不稳定变形,高温组织的不协调变形导致边部开裂。另外,Cu元素的富集降低了晶间结合力,也促进了内部孔洞的产生,进而加大了边裂缺陷的发生几率。因此,在保证冶炼成分稳定的条件下,通过调整热轧加热工艺,控制加热时间在190~210 min、加热温度在1 260~1 275 ℃的区间内,304Cu抗菌不锈钢热轧带钢边裂缺陷得到明显改善。

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热轧带钢无头轧制生产线隧道炉长度的计算分析

李安庆, 谷卫东, 李宏雷, 刘宏文

轧钢. 2021, 38(6): 65-68.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210611

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合理设置隧道炉长度是热轧带钢无头轧制生产线设计过程中的重要环节。合理的隧道炉长度设置是提高生产线灵活性和缓冲能力的重要保证,也是生产线具备产品开发潜力及实现经济效益最大化的有效途径。通过对无头轧制生产线布置的分析,建立了隧道炉长度设置的最优化目标函数,并通过工程设计实例对目标函数进行验证求解。结果表明,该模型目标函数具有一定的实用性,其主要考虑了隧道炉缓冲功能创造的经济效益,均热功能带来的产品质量提升及生产钢种范围扩大创造的经济效益因难以定量计算尚未计入,因此实际生产中一定长度的隧道炉其投资回报时间要比本文目标函数的计算值更短。在热轧带钢无头轧制生产线设计中对连铸机后是否采用隧道炉需要根据产品定位及企业实际情况等进行综合考虑。

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宽厚板轮廓检测及智能剪切系统核心技术

苏亚华, 李旭, 张殿华, 李涛, 周平, 李庆华

轧钢. 2021, 38(6): 69-74.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210612

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宽厚板剪切线操作复杂,多数情况需要工人目测并结合生产经验判断母板长度、侧弯大小和切头位置,容易导致短尺和粗分错误等现象。为此,研发了一套宽厚板轮廓检测及智能剪切系统,可对宽厚板进行轮廓检测,消除了钢板运动过程中板身震动对检测精度的影响。介绍了该系统智能剪切模型,分析了钢板最大有效长度和侧弯量等指标,以此为基础制定智能剪切策略,并优化切头剪操作。应用效果表明,该系统正常运行率达到99.8%以上,钢板宽度检测精度±3 mm,长度检测精度±30 mm,侧弯检测精度±3 mm,粗分准确率达95%以上,达到了智能剪切的目的,提高了剪切线的生产效率。

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“黑灯库房”在山钢冷轧厂的实现与应用

徐卫国

轧钢. 2021, 38(6): 75-81.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210613

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针对当前轧钢企业智能工厂及智能物流的建设,介绍了“黑灯库房”在山钢日照公司冷轧厂轧后库和成品库的应用情况;主要对无人行车的硬件组成及关键技术,如防碰撞技术、智能扫描定位系统、吊具防摇摆技术、智能吊具系统等,进行了详细阐述,并对库管系统及其功能进行了介绍。实际应用表明,采用“黑灯库房”不仅能够带来良好的经济效益,而且库存周转更快、更高效,在安全上提供了更强有力的保障,使山钢日照公司智能制造水平有了较大提升,为下一步智能梦工厂的实现打下了良好的基础。

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韶钢3 450 mm中厚板轧机轴向力产生机理及改进措施

刘金波, 戴杰涛, 何叶子

轧钢. 2021, 38(6): 82-86.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210614

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针对韶钢3 450 mm中厚板轧机轴向力过大造成机组操作侧和传动侧钢板厚度偏差较大的问题,对轴向力的产生机理进行了分析,并对机组咬钢过程冲击载荷对轧机轴向力的影响进行了仿真研究。结果表明,轴承座滑板和牌坊滑板之间存在较大的间隙造成工作辊和支撑辊交叉是产生轴向力的主要原因,而轴向力的产生又导致了轴承座滑板和牌坊滑板之间的间隙增大,进而进一步便轴向力增大;机组咬钢过程冲击载荷对机组的轴向力有较大影响。在上述机理研究的基础上对机组轴承座滑板和牌坊滑板之间的间隙进行了修复,大大降低了轧机的轴向力,使钢板厚度偏差问题得到了明显改善,创造了显著的经济效益。

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1 200 MPa级热轧超高强钢组织及性能

胡学文, 彭欢, 王海波, 王承剑, 吴志文

轧钢. 2021, 38(6): 87-90.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210615

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针对超高强钢的开发,介绍了马钢 1 200 MPa级超高强的化学成分设计及生产工艺。利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、电子拉伸试验机、布氏硬度计以及湿式橡胶轮试验机等,研究了免热处理1 200 MPa级热轧超高强钢的组织及力学性能、冷弯性能、表面布氏硬度和耐磨性能。结果表明,1 200 MPa级热轧超高强钢的显微组织为马氏体+铁素体,马氏体体积分数为70%~75%,铁素体体积分数为25%~30%;其 R_p0.2≥800 MPa, R_m≥1 200 MPa, R_p0.2/R_m≤0.70, A₅₀≥15%,表面布氏硬度不小于350HBW;90°冷弯,D=2a合格,具有高强度、高硬度、易成形的特点;同时,1 200 MPa热轧高强钢的耐磨性优异,其耐磨性分别是500、800 MPa级高强钢的2.05~2.1倍、1.38~1.39倍。

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20CrMnTi热轧带钢带状组织的控制

艾玉忠, 刘旋, 李彩云

轧钢. 2021, 38(6): 91-94.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210616

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20CrMnTi热轧带钢直接作为适宜规格齿轮原料在可加工性和使用性能上具有显著优势,但带钢中的带状组织缺陷是影响其使用性能的关键因素。通过板坯加热均质化控制试验、精轧变形量及变形速率控制试验及轧后控制冷却试验,对20CrMnTi热轧带钢带状组织进行了分析。结果表明,20CrMnTi板坯加热时应保证心部温度大于1 000 ℃,保温时间在150 min以上;采用奥氏体再结晶轧制工艺,终轧温度控制为930 ℃,卷取温度控制为670 ℃,可有效控制成品带钢带状组织级别在3级以内。

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冷轧高强HC250IF钢冲压分层原因分析及改进措施

王风强, 王汝站, 刘素丽, 吕超杰, 姜丽梅, 张银普

轧钢. 2021, 38(6): 95-99.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210617

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针对冷轧高强HC250IF带钢冲压分层问题,通过化学成分分析、显微组织观察及能谱分析等手段,明确了铸坯中心P偏析是导致成品带钢冲压分层的根本原因。为此,采取钢水过热度20~30 ℃稳定浇注、提高连铸二冷水冷却强度、投用电磁搅拌、凝固末端精准定位、增加动态轻压下量等措施,有效改善了铸坯中心P偏析,杜绝了冷轧高强HC250IF带钢冲压分层问题。

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热轧卷取温度对HC340LAD+Z带钢力学性能的影响

康华伟

轧钢. 2021, 38(6): 100-102.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210618

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为了研究热轧卷取温度对热镀锌HC340LAD+Z带钢力学性能的影响规律,对同一炉次、相同规格的3批次钢坯,分别采用580、620、660 ℃3个卷取温度,以及相同的冷轧、热镀锌、退火工艺进行了试验研究。结果表明,随着卷取温度的升高,成品带钢的屈服强度、抗拉强度降低,伸长率稍有增加,均满足EN10346标准对HC340LAD+Z带钢力学性能的要求。热轧卷取温度为620 ℃时,HC340LAD+Z带钢的屈服强度为389.2 MPa,抗拉强度为474.3 MPa,伸长率A80为26.5%,其综合力学性能对比标准指标,富裕量最佳。

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冷轧带钢连退机组周期性压印缺陷快速控制技术

付光, 李泽琳, 王成, 贺岩, 于浩淼, 于洋

轧钢. 2021, 38(6): 103-108.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210619

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针对冷轧带钢连退机组周期性压印缺陷问题,介绍了一种快速控制技术。该技术以机器视觉为基础,通过有效构建数据库、并手动增加限制规则,对初期压印缺、中期压印缺陷、严重压印缺陷的识别率达到97.5%,分类准确率达95.8%。同时,还介绍了一种辊径排查控制方法,其可快速确定发生压印缺陷的炉辊并进行快速处理,周期性压印缺陷的排查及解决周期由1~1.5卷缩短到1/3~2/3卷左右。

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排渣炉鼻子内锌液液位的稳定控制

王艳强, 吕剑, 杨志强, 田才, 张森建

轧钢. 2021, 38(6): 109-112.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210620

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炉鼻子内锌液液面波动是产生锌灰、锌渣缺陷的重要原因,严重影响高级别镀锌板的表面质量。通过对排渣炉鼻子结构及加锌控制系统的研究,分析了液位波动的原因及原有液位控制策略的不足,提出了一种保持锌锅液位稳定的控制方法。生产实践表明,该方法效果良好,锌液波动很小,产品质量得到明显提升。

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钢轨下腭轧疤缺陷形成机理研究

官旭东

轧钢. 2021, 38(6): 113-118.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210621

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针对河北钢铁集团邯钢公司大型轧钢厂钢轨下腭轧疤缺陷问题,对缺陷形成机理进行了分析。结果表明,形成钢轨下腭轧疤缺陷的主要原因是轧件轨头和轨底部位金属量不均衡,在万能U₁EU₂轧机第1、第2道次轧制过程中轨头部位的延伸大于轨底部位,U₁E轧机第3道次轧出后轧件向轨底一侧偏斜且轨头部位前尖舌头较轨底部位长,咬入U₂轧机时轨头前尖撞击水平辊孔型下腭部位而导致辊面粘钢; 辊面粘结物粘结力较弱时,会形成咬入端非周期性下腭轧疤缺陷;辊面粘结物粘结力较强时,则形成周期性下腭轧疤缺陷。根据现场实际情况,提出了对轨形延伸孔轨底部位设计增加金属量约0.3%、轨形切深孔轨头部位设计减小金属量约0.1%、BD₁轧机帽形孔轧件高度设计减小约2%的治理方案,平衡了轨头、轨底部位的金属变形量,改进了万能U₁EU₂轧机各道次轧件前尖舌头形状,改善了咬入状态,彻底解决了钢轨下腭轧疤缺陷问题。

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热轧不锈钢板带粗轧机架高速钢轧辊的研制

冯喜锋, 奚国仙, 周军, 方平

轧钢. 2021, 38(6): 119-124.
https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210622

摘要 ( ) PDF全文 ( )

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由于不锈钢热轧板带产线粗轧温度高、压下量大、轧辊咬入角大、辊面受挤压力和摩擦力更大等工况特点,原轧辊材质的应用受到了限制。介绍了热轧不锈钢板带粗轧新型高速钢轧辊的研制情况,主要介绍了其化学成分、热处理工艺、内层材质的设计及其组织性能。该新型高速钢轧辊在国内某1 780 mm不锈钢热轧产线粗轧机组的应用取得了较好效果,毫米轧制量为7 000 t/mm,下机辊表面光洁,表面粗糙度为1.3～1.6 μm。

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2021年, 第38卷, 第6期　刊出日期：2021-12-28

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