2022年, 第39卷, 第1期　刊出日期：2022-02-28

  

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特约综述
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  钢铁材料绿色智慧轧制技术在宝钢的开发应用

  焦四海, 闫博, 丁建华

  轧钢. 2022, 39(1): 1-8.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220101

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  开发应用于支撑能源结构转型和延长使用寿命的钢铁材料,以及缩短流程、实践数字化转型、促进智慧制造是有利于低碳转型的轧制技术发展方向。结合厚板生产实际案例,介绍了宝钢在轧制技术低碳转型方向上开发应用的复合轧制技术、在线组织性能控制技术以及数字化技术的实践与应用效果。
研究与开发
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  热轧无缝钢管控制冷却关键技术的开发与工业应用

  刘晓瑾, 康健, 李振垒, 袁国, 张忠铧, 王国栋

  轧钢. 2022, 39(1): 9-14.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220102

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  在线控制冷却技术是热轧无缝钢管领域长期以来的重点攻关方向之一。采用有限元方法和中试试验验证,开发出合理的热轧钢管控制冷却喷环结构。结合产线特点,研制出控制冷却工艺布置和工业化装备。在此基础上,开发了钢管长度方向头端、尾端和内外壁的冷却均匀化控制策略,以及提高换规格时钢管控冷命中率的动态自适应算法,进一步提高了热轧无缝钢管在线冷却过程的控温精度和温度均匀性。工业生产应用表明,上述技术及装备满足了结构管、管线管、套管的在线控温冷却和直接淬火需要,实现了高质化、短流程工业生产,取得良好效果。
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  钢中Si、P元素配比对其氧化特性的影响

  王畅, 于洋, 王林, 高小丽, 吴耐, 陈瑾

  轧钢. 2022, 39(1): 15-20.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220103

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  为了获得高表面质量的冷轧产品,采用场发射SEM、EPMA和高温激光观察等方法,系统研究了钢中w(Si)/ w(P)不同配比对氧化铁皮形成、起泡和铁橄榄石相(Fe₂SiO₄)液化温度的影响,明确了w(Si)/ w(P)不同配比条件下界面元素富集及其氧化特性。结果表明:随着w(Si)/ w(P)的提高,试样低温抗氧化能力提高,氧化增重速率峰值出现的温度逐渐提高,当w(Si)/w(P)为12时,氧化峰值温度提高至1 170 ℃,氧化增重速率峰值也急剧提高到1.08%/min;随着w(Si)/ w(P)的提高,表层氧化铁皮鼓泡现象明显减轻;高温激光观察试验发现,随着w(Si)/ w(P)的降低,氧化铁皮与基体界面处的Fe₂SiO₄相液化温度逐渐降低,w(Si)/ w(P)为3条件下界面Fe₂SiO₄相于1 080 ℃开始出现液化现象。因此,添加P元素是降低 Fe₂SiO₄相液化温度的一种有效而实用的方法,同时还可显著降低氧化铁皮的粘附力。
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  低成本正火态交货特厚EH36船板的研发

  刘坚锋, 李文平, 熊文名, 刘敏, 葛启录, 熊慎凯

  轧钢. 2022, 39(1): 21-24.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220104

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  在当前降成本及绿色化生产的趋势下,开发了一种低成本正火态交货特厚EH36船用钢板。其采用C-Mn-Si-Nb-Ti成分体系,不添加V元素,为获得高强度及良好的低温韧性,研究了加热、轧制工艺对成品钢板组织性能的影响。结果表明:不添加V元素,正火钢板不具V(C,N)的析出强化作用,而通过延长铸坯加热时间和减小中间坯待温厚度,可显著改善轧后钢板组织形态,正火后钢板可获得细小的铁素体晶粒和弥散的珠光体组织,钢板各项性能优良。
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  低合金耐硫酸露点腐蚀用钢板的试制及其性能研究

  孙傲, 刘志伟, 张瑞琦, 郭晓宏, 王鑫, 孙杭

  轧钢. 2022, 39(1): 25-29.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220105

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  开发和使用低合金耐硫酸露点腐蚀钢板,对提高设备耐腐蚀性能、延长使用周期及降低材料成本非常重要。介绍了鞍钢低合金耐硫酸露点腐蚀用钢板的试制情况,本次试制通过添加Cu、Cr、Sb、Ti等合金元素并结合合理的轧制工艺,开发出4~12 mm厚耐硫酸露点腐蚀钢板。对试制钢板的显微组织以及力学性能进行了检测,同时采用硫酸浸泡腐蚀试验对试制钢板与Q235B钢板的腐蚀速率、锈层组成进行了研究。试验结果表明:试制钢板的组织以铁素体+珠光体为主、含有少量的贝氏体,其力学性能优异,远超性能设计要求;在相同腐蚀条件下,试制钢板表面生成一层均匀且致密的内锈层,其耐硫酸腐蚀性能是Q235B钢板的7倍左右。
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  冷轧卷取带钢咬入阶段稳定性研究

  高辉, 王彬

  轧钢. 2022, 39(1): 30-36.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220106

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  针对某厂冷轧卷取带钢咬入阶段常出现起套、断带等卷取失败问题,建立了卷取机带头咬入阶段的二维动力学ABAQUS有限元仿真模型,研究并提出了描述带钢咬入阶段稳定性的定量指标,即带钢卷取半圈时张紧为卷筒和带钢的临界速度差。采用该指标,定量研究了带钢厚度、带钢与助卷皮带夹角、带头翘曲高度、皮带张力、带钢和皮带材料参数等因素对临界卷取速度差的影响。结果表明:带钢厚度是影响卷取速度差控制的重要因素,带钢厚度越小,达到稳定卷取张力所需临界速度差越大;带钢与助卷皮带夹角越大、带钢翘曲高度越大,达到稳定卷取张力所需临界速度差越大;其他因素如带钢翘曲长度、摩擦因数、皮带张力、带钢和皮带的材料参数对速度差的影响较小。基于仿真计算结果,对该厂卷取机卷筒的初始速度进行了优化,生产表明带钢卷取初始阶段起套现象明显减少,并且能够迅速建立稳定张力,保证了卷取的稳定顺行。
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  无铬耐指纹产品表面性能评定体系的建立与研究

  梁媛媛, 张卫革, 宋仁伯

  轧钢. 2022, 39(1): 37-42.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220107

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  为了更准确地评定无铬耐指纹产品的表面性能等级,通过色差分析和形貌观察,研究了纯锌及锌铝镁两种镀层耐指纹产品各项表面性能的表现差异和影响规律;在传统目测等级评定的基础上,构建了一套定量化的表面性能评定体系。研究结果表明:两种耐指纹产品均表现出优良的表面性能,并在耐指纹性、耐酒精性和耐溶剂性上无明显差异。相较于锌铝镁镀层耐指纹产品,纯锌镀层产品具有更优异的耐高温黄变性,但由于其镀层更容易在高温高湿条件下发生腐蚀,表现出相对较差的耐湿热性和耐黑变性。
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  取向硅钢常化水冷温度模型及控制方法研究

  贾志伟, 李元华, 王晓达, 张海利, 王项龙

  轧钢. 2022, 39(1): 43-49.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220108

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  取向硅钢常化工序主要采用现场实测带钢温度的方式测定冷却速率,并通过稳定冷却水温、调整冷却水量及喷梁运行数量等方式保证合理的冷却速率,给常化工艺设计和生产带来诸多不便。通过对常化工艺水冷过程带钢的传热分析求解,在建立带钢水冷温度模型的基础上,研究了不同冷却工艺参数对带钢温度及冷却速率的影响规律以及冷却工艺的交互作用结果。结果表明:模型计算结果能够较好地反映取向硅钢在常化水冷过程中的温度及冷却速率的变化,其计算误差为0.80%~4.11%;在特定取向硅钢厚度规格和常化工艺下,随着常化冷却水量及有效冷却长度的增加,带钢水冷温度及冷却速率与呈非线性变化;常化水冷工艺主要通过调控带钢与冷却水之间热交换量和交换时间实现对带钢温度的控制,实际生产中需综合考虑机组速度、冷却水量及有效冷却长度之间的交互作用,选定喷梁投入数量和冷却水量以获得稳定的冷却速率。
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  焊接工艺对DP780钢板焊缝形貌和组织性能的影响

  汤亨强, 柳美玲, 柴立涛, 郭家伟, 王佐

  轧钢. 2022, 39(1): 50-55.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220109

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  为降低车身重量,提高装配精度,近年来汽车用先进高强钢板大量采用拼焊工艺。采用固体脉冲Nd:YAD激光发生器对DP780钢板进行拼焊焊接,借助金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪等手段,研究了不同脉冲频率、脉冲宽幅、焊接电压对DP780拼焊板焊缝形貌和组织性能的影响。结果表明:脉冲频率从8 Hz增加到15 Hz时,焊缝表面更为光滑,组织中贝氏体含量逐渐增多,马氏体含量逐渐减少;脉冲宽幅从8 ms增加到15 ms时,焊缝的宽度逐渐增大,而且热影响区的范围也在逐渐增大,组织中马氏体含量逐渐增多,贝氏体含量逐渐减少;焊接电压从250 V增加到280 V时,焊缝缺陷逐渐增多,热影响区和焊缝宽度逐渐增加,组织中贝氏体含量逐渐增多、马氏体含量逐渐减少。焊接电压对焊缝形貌的影响最为显著,综合考虑各个因素,焊接电压250 V、脉冲频率15 Hz、脉冲宽幅8 ms的焊接工艺为DP780拼焊板最佳焊接工艺。
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  吐丝温度与风冷速率对HRB400E带肋钢筋表面锈层结构的影响

  王冬, 张大征, 李维娟

  轧钢. 2022, 39(1): 56-61.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220110

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  针对HRB400E带肋钢筋盘条生产中的红锈问题,采用热力模拟试验机模拟生产工艺并对吐丝温度和风冷速率进行了控制,采用扫描电镜和能谱仪,分析了不同工艺条件下试样表面氧化铁皮的组成结构;结合试样表面质量,研究了吐丝温度和风冷速率对试样表面氧化铁皮结构和红锈形成的影响。结果表明:风冷速率为4 ℃/s时,随着吐丝温度从800 ℃降至700 ℃,先共析Fe₃O₄的数量逐渐减少,无红锈缺陷;风冷速率降为2 ℃/s时,吐丝温度越低,越易出现红锈缺陷;吐丝温度为750 ℃时,随着风冷速率由6 ℃/s降至2 ℃/s,先共析Fe₃O₄数量逐渐增多,氧化层越易开裂且出现红锈缺陷。
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  真空热处理炉布料矩阵优化仿真分析

  张连德, 刘静, 李家栋, 张田

  轧钢. 2022, 39(1): 62-67.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220111

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  为了获得更高的加热效率和更好的温度均匀性,采用有限元软件建立了真空热处理炉加热过程仿真模型,并耦合PID算法用于温度控制。通过与实测温度对比,验证了仿真模型的准确性。借助该模型,模拟研究了布料矩阵对两种典型形状零件在真空热处理炉内加热特性的影响。模拟装炉时基于零件几何形状特征,对圆棒形工件采用顺排、叉排和环形排列3种形式,对圆盘形工件采用横排式和竖排式。研究结果表明:尽管零件形状和数量相同,但是随着布料矩阵的变化,加热效率和温度均匀性都会改变。对于圆棒形工件,采用环形排列不仅可以提高内部工件的加热速率,而且相较于叉排式可以将最大温差减小36 ℃;对于圆盘形工件,由水平式改为竖直式布料可以将最大温差由248 ℃减小至171 ℃。
设计与改造
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  酸再生机组超低排放关键技术分析及改进

  张春青

  轧钢. 2022, 39(1): 68-73.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220112

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  盐酸再生系统是酸连轧工序的辅助系统,也是带钢生产过程中重要的环保系统。随着我国日益严格的污染物排放标准,现有的盐酸再生控制技术已经不能满足污染物超低排放要求。分析了奥地利Ruthner盐酸再生设备污染物排放不达标的原因是烟气排放温度高及氧化铁颗粒细小,通过优化一级文丘里预浓缩器、增加二级文丘里、设计冷却循环系统等方式,将烟气温度降低到50 ℃,烟气中HCl和Fe₂O₃的排放量均满足污染物排放浓度低于10 mg/m³的“双十”标准。
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  冷轧带钢切边圆盘剪装置的优化与改进

  康华伟, 姜丽, 尹翠兰

  轧钢. 2022, 39(1): 74-77.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220113

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  针对冷轧带钢切边后产生的边部梗压印缺陷,结合切边圆盘剪的剪切原理,设计了一种圆盘剪复合衬套,其采用100Cr钢质内圈和MC尼龙外圈复合结构组成,取代原纯钢质衬套,使圆盘剪在剪切带钢过程中由钢性接触转变为弹性接触,从而避免了带钢边部梗压印缺陷的产生,提高了切边质量与剪切里程数,降低了圆盘剪备件成本,提高了生产效率。
自动化与智能化
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  酸轧机组高强钢跑偏断带问题控制技术研究

  谷田, 王海涛, 王麒, 金鑫, 李旭, 陈树宗

  轧钢. 2022, 39(1): 78-83.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220114

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  随着汽车工业的发展,汽车用钢的强度不断提升,冷连轧机组传统的压下率分配和板形执行机构的设定方法已经不能满足生产要求。以唐钢1 740 mm冷连轧机组生产汽车用高强钢DP980为研究对象,针对冷连轧过程中频发的带钢跑偏断带问题进行了研究,得到热轧来料的楔形和强度不均、负荷分配不合理导致S₁机架轧制力过高以及轧辊倾斜调整过于灵敏是导致高强钢跑偏断带的主要原因。为此,基于经典遗传算法,以前4机架轧制力平衡为优化目标,对该冷连轧机组压下率进行优化,同时将第1机架轧辊倾斜调整的限制范围和响应速度进行了调整。跟踪了1 760 t共86卷DP980高强钢的生产情况,带钢跑偏概率由40%降低为10%,且S₁机架未出现断带事故;轧制速度由200 m/min以下提升至500 m/min,速度发挥系数提高300%以上,机时产量提高100%,大幅提升了高强钢的生产效率。
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  热轧飞剪前HMD信号异常分析与对策

  罗显科, 吴晶鑫, 张伟

  轧钢. 2022, 39(1): 84-87.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220115

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  以热轧带钢产线飞剪前热金属检测器为研究对象,针对可能导致生产信号异常的不同原因进行了分析,提出了以异常报警、保护联锁相结合的一套简单可靠的信号稳定性综合提升方案,并成功应用于某钢厂2条热连轧生产线。生产实践表明:程序运行稳定,现场使用效果良好,有效解决了现场水汽影响、传感器及线路故障等各种异常情况下飞剪剪切不稳定的问题。
革新与交流
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  Q460GJCZ35特厚板Z向性能不合原因分析及优化措施

  郑海明, 许少普, 张涛, 李忠波, 于飒, 庞百鸣

  轧钢. 2022, 39(1): 88-93.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220116

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  针对60~80 mm厚Q460GJCZ35钢板控轧后Z向性能不合的问题,采用金相检验、扫描电镜等检测手段,对钢板的组织、厚拉断口的形貌、夹杂物进行了检测分析。结果表明:Q460GJCZ35特厚板Z向性能不合是由于钢板心部存在贝氏体带状组织,以及厚拉断口存在MnS夹杂、(Nb、Ti)C夹杂而导致。为此,对Q460GJCZ35特厚板化学成分进行了优化,采用了降低C、Mn含量来减轻偏析,提高V、Ti含量及添加Cr元素来保证钢板强度的成分设计;炼钢及连铸工艺通过提高钢水的洁净度、加入钙线、降低拉速、增大二冷水量等措施,减少了钢坯的心部偏析及夹杂物;钢坯加热采用“低温长时间保温”工艺,控轧控冷工艺通过增大粗轧道次压下量、采用差温轧制工艺,提高精轧累计压下率、提高精轧温度、提高开冷温度、增大冷速等措施,保证了钢板的强度及Z向性能。
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  Q420qD桥梁板冲击性能不合原因分析及改进措施

  陈建超, 郭潇, 王智聪, 赵金保

  轧钢. 2022, 39(1): 94-97.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220117

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  针对河北普阳钢铁有限公司3 500 mm产线生产的25 mm 厚Q420qD桥梁板低温冲击性能不合的问题,通过对钢板化学成分、轧制工艺和金相组织的分析,发现精轧终轧温度过低,进入两相区轧制而形成沿晶界连续分布的铁素体网及混晶组织是导致钢板冲击不合的主要原因。通过降低Q420qD板坯出炉温度,以细化板坯的原始奥氏体晶粒,并提高精轧终轧温度到Ar₃温度以上,避开两相区轧制,改善了钢板组织形态,使桥梁板低温冲击性能得到明显提高,满足标准要求。
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  不同回火工艺对NM500钢板冷弯性能的影响

  庞洪轩, 陈建超, 王智聪, 郑磊, 关秀格

  轧钢. 2022, 39(1): 98-100.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220118

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  介绍了河北普阳钢铁有限公司NM500钢板的试制情况。针对NM500钢板试制过程中冷弯性能出现不合的问题,在大生产条件下对890 ℃淬火后的16 mm 厚NM500钢板进行不同回火工艺生产试验,采用显微硬度计、冷弯试验机和金相显微镜对不同回火工艺下NM500钢板力学性能和显微组织进行了检测。结果表明:回火温度200 ℃、在炉时间80 min条件下,16 mm厚NM500钢板组织为正常马氏体组织,内部缺陷得到较好的回复,内应力释放更加完全,因此硬度适中、冷弯性能良好;在回火温度300 ℃、在炉时间80 min条件下,钢板组织中出现回火屈氏体组织,其硬度、冷弯性能下降。
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  冷轧无取向硅钢表面麻面缺陷成因分析及其控制措施

  钟路, 刘小东

  轧钢. 2022, 39(1): 101-105.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220119

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  针对某厂DMS森吉米尔轧机生产无取向硅钢表面麻面缺陷的问题,根据生产实际,对其形成原因从乳化液及工作辊两方面因素进行了分析。结果表明:乳化液对麻面缺陷的产生有一定影响,但不是主要因素,主要原因是由于二十辊森吉米尔轧机工作辊辊径较小,轧制相同长度带钢轧辊运转周期较大,容易产生疲劳失效而导致。为此,提出通过调整冷轧工序成品轧制道次的压下率以减小轧制力,从而减小工作辊的磨损疲劳;通过对轧制乳化液浓度、温度的合理控制,以改善润滑效果、提高轧制速度,而进一步缓解轧辊疲劳的改进措施,使该钢厂无取向硅钢麻面缺陷发生率由原来的18%降至0.8%,带钢表面质量明显改善。
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  DC06超深冲连退板表面缺陷形貌分类及控制措施

  潘竟忠, 张宏昌, 陈志桐, 郭永杰, 孔国芳, 任超

  轧钢. 2022, 39(1): 106-109.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220120

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  DC06超深冲连退板因表面硬度极低,表面缺陷发生率比普通钢种高出几倍。其缺陷形成原因涉及炼钢、热轧、冷轧、连退等多道工序,且表面缺陷形貌表现各异。目前,在缺陷成因分析上耗时耗力,改善措施更是严重滞后。为此,在某产线收集了DC06超深冲带钢表面缺陷,根据缺陷形貌进行分类分析,明确了4类典型缺陷产生的工序,并提出了控制措施,使该产品的表面缺陷率降低了50%以上。
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  酸洗缓蚀剂的应用研究

  付光, 高国强, 郝鹏飞, 颜晨曦, 孙勃

  轧钢. 2022, 39(1): 110-114.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220121

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  酸洗缓蚀剂可对带钢表面产生较好的防护作用,从而减少酸对带钢的腐蚀。研究了缓蚀剂的作用机理,对添加、未添加及添加不同量缓蚀剂酸洗后带钢的表面质量、成材率,以及对停机带钢的作用效果进行了试验对比。结果表明:添加缓蚀剂未影响氧化铁皮的酸洗效率,但可以明显降低盐酸对带钢的腐蚀程度,有效降低铁损、抑制过酸洗的发生,使酸洗后带钢表面白亮,可提高成材率0.162%,降低吨钢换酸量13.8%,同时有利于停机卷的轧制,改善车间环境,减少污染。
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  Nb、V微合金化9.8级高强韧非调质冷镦钢盘条的研发

  张晓瑞, 汪开忠, 于同仁, 王文军, 姜婷

  轧钢. 2022, 39(1): 115-119.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20220122

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  针对高强韧9.8级非调质冷镦钢盘条用于生产变形量较大汽车紧固件产品及降低模具损耗的需求,在原MFT8非调质冷镦钢盘条化学成分设计的基础上,采用Nb、V复合微合金化,同时对C、Si、Mn等元素含量进行微调,并通过控制w(V)/w(N),保证盘条的强韧性;通过控制w(Al)/w(N),保证盘条冷加工塑性变形后的应变时效性能;再结合线材冷拔加工所产生的鲍辛格效应,保证最终产品的强度和塑韧性。采用低温轧制+控轧控冷工艺,充分发挥弥散细小碳氮化物的析出强化和沉淀强化作用,在提高盘条强度的同时塑韧性不降低,获得了具有优异冷加工性能的高强韧非调质冷镦钢盘条。热轧盘条无需经过球化退火+调质处理即可直接拉拔冷镦成形,可用于制作长杆法兰螺栓等变形量较大的9.8级高强紧固件。