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2022年, 第39卷, 第5期 刊出日期:2022-10-28
  

  • 全选
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    特约综述
  • 李旭, 曹雷, 陈方升, 张殿华
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    轧机振动是冷轧带钢生产时普遍存在的问题,严重影响了产品质量并制约了板带材制备过程的高速化发展。其产生机理是由于轧机结构动态变化和轧制过程相互作用产生的自激振动。国内外学者从大量实验测定和理论探索中逐步形成并完善了不同简化模型,这些模型为提高轧机稳定性和发现消振抑振手段奠定了坚实基础。在归纳总结国内外相关文献中采用的不同理论模型基础上,从建模方法、轧机结构模型和轧制过程关键子模型等角度对研究成果进行了简要阐述、对比和评论;同时,介绍了人工智能理论在振动预测方面的应用,并结合当前钢铁行业的发展趋势对轧机振动未来的研究方向进行了展望。
  • 研究与开发
  • 肖大恒, 宫晓兰, 杨建华, 高海亮, 阚立烨, 叶其斌
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    控制轧制中未再结晶区变形量是调控 DQ-T钢板组织与性能的关键参数。针对EH960钢板,将3 块 60 mm 厚钢坯热轧至 40 mm 厚度中间坯,待温至 850 ℃ 后再轧至 10、15、30 mm 厚度,随后进行直接淬火(DQ10、DQ15 和 DQ30)和 620 ℃ 回火(DQ10-T、DQ15-T 和 DQ30-T)热处理,研究了控制轧制中未再结晶区变形量对DQ钢板及DQ-T钢板组织与性能的影响。结果表明:提高未再结晶区变形量,可以有效地细化直接淬火后DQ钢板的马氏体板条组织。高温回火后的DQ-T钢板中遗传自马氏体板条的高密度晶体缺陷促进了碳化物的析出,提高了屈服强度;由于其原始奥氏体变形而呈现压扁形态,在冲击过程中产生断口分层扩大了纤维区,从而提高了低温韧性。但是,奥氏体变形量过大会导致淬火时马氏体相变偏向于某一取向,不利于马氏体区块等亚结构的形成,从而减少了大角度晶界的密度,不利于钢板低温冲击韧性。DQ15-T钢板具有较好的综合力学性能,其屈服强度为1 070 MPa,抗拉强度为1 098 MPa,-40 ℃冲击功为100 J。
  • 刘理
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    通过温轧技术,成功制备了平均晶粒尺寸约1 μm的超细晶钢。利用扫描电镜、电子背散射衍射和室温拉伸等检测手段,研究了超细晶钢板的微观组织与力学性能的各向异性。结果表明:制备的超细晶钢板不同方向的微观组织和力学性能具有明显的各向异性;纵截面表层和心部的晶粒大多呈现拉长的形态,同时表层的晶粒拟合椭圆长/短轴比相较于心部更小,形状更加接近于圆形,横截面的晶粒拉长状特征相较于纵截面减弱,更接近等轴态,晶粒在三维空间呈细长的扁梭形态;各向强度由高到低依次为轧向、横向、与轧向成45°方向;长梭形晶粒组成的微观组织形态和织构是导致超细晶钢板力学性能各向异性明显的主要原因。
  • 何涛
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    为明确超级贝氏体组织失稳机制以及探索提高超级贝氏体钢中残余奥氏体热稳定性的方法,通过预相变马氏体工艺,即在等温贝氏体相变前引入预相变马氏体,制备了中碳超级贝氏体钢。对比分析了回火前后中碳超级贝氏体钢显微组织和力学性能的变化,研究了预相变马氏体对中碳超级贝氏体钢中贝氏体组织及残余奥氏体热稳定性的影响。结果表明:预相变马氏体的存在能够细化贝氏体铁素体板条,提高残余奥氏体含量和热稳定性。预相变马氏体的引入及其对超级贝氏体组织的细化作用使得试验钢的屈服强度超过1 000 MPa,伸长率大于20%;300~600 ℃回火1 h后,高碳薄膜状残余奥氏体首先发生分解,形成细小的碳化物,然后贝氏体铁素体板条发生回复和再结晶,形成沿原板条方向的铁素体晶粒;600 ℃回火后试验钢的屈服强度仍与回火前相当,主要是预相变马氏体周围的薄膜状残余奥氏体未发生明显分解,能够抑制相邻贝氏体铁素体板条的回复。
  • 张博睿, 李志伟, 张丽强, 余伟
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    板坯除鳞残留的氧化铁皮严重影响热轧后带钢的表面质量,而合理的除鳞温度可以有效清除氧化铁皮。以510L板坯为研究对象,建立了三维有限元模型,模拟了有氧化铁皮和无氧化铁皮条件下板坯出炉至除鳞过程的温降,分析了不同出炉温度对除鳞效果的影响,通过调整板坯出炉温度,实现了对除鳞温度的控制。结果表明:板坯在1 180 ℃和1 220 ℃下出炉后的整体冷却趋势相似,在无氧化铁皮条件下,出炉后0~10 s冷却速率约为1 ℃/s,出炉后10~90 s冷却速率约为0.4 ℃/s;在有氧化铁皮条件下,出炉后0~10 s冷却速率约为0.2 ℃/s,出炉后10~90 s冷却速率约为0.08 ℃/s;由于一定厚度的氧化铁皮有利于保持板坯表面温度,因而只要在无氧化皮条件下达到所需除鳞温度(Fe2SiO4熔点以上),即可保证整个板坯满足最佳除鳞条件。结合实际生产,考虑除鳞水作用下的瞬时温降影响和板坯输送过程短时间耽搁的情况,得到板坯出炉温度在1 210 ℃时,可保证板坯除鳞温度约为1 190 ℃,高于Fe2SiO4的熔点温度1 173 ℃,有效避免了红锈问题的产生。
  • 秦小梅, 靳建锋, 钦祥斗, 郭志春, 李平和
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    超高Ti耐磨钢(w(Ti)=0.2%~0.6%)中第二相粒子的类型、形态、尺寸、分布及数量等对其性能具有重要影响,但是在生产过程中很难精准控制。为此,利用金相显微镜、扫描电镜SEM、电子探针EPMA、夹杂物自动分析仪ASPEX等对超高Ti钢中第二相粒子的析出行为进行了研究分析。结果表明:超高Ti钢中第二相粒子主要有两种类型,一种为长条状形态的Ti+Mo+C粒子,另外一种为方形或三角形等规则形状的TiN粒子;连铸坯原始枝晶大小决定了第二相粒子分布的均匀性,原始枝晶尺寸越小,第二相粒子分布就越均匀,如果第二相粒子均匀分布在枝晶间,团簇状现象会减轻,因而需要对连铸工艺严格控制,以防止粗大的枝晶;第二相粒子析出过程中,Ti和N元素首先析出形成TiN相,然后Ti和Mo元素以含Mo的Ti+Mo+C粒子形式析出;Ti+Mo+C粒子析出方式有两种,一种是直接以先析出的TiN粒子为核心外延生长,另一种是单独析出形核长大。
  • 杜海明, 李静宇, 杜亚伟, 刘艳红
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    AG700L钢主要应用于汽车大梁等重要承重结构件。通过在Gleeble-3800热模拟试验机上采用双道次压缩试验,研究了AG700L钢在应变速率为0.01~2 s-1、变形温度为950~1 050 ℃、道次间隔时间为10~120 s不同条件下的亚动态再结晶行为。结果表明:AG700L钢道次间隔内亚动态再结晶行为受变形温度、应变速率和道次间隔时间的影响显著;随变形温度的升高,亚动态再结晶体积分数先缓慢增加,然后迅速增加;随应变速率的增加,亚动态再结晶体积分数先迅速增加,然后趋于平稳;随道次间隔时间的增加,亚动态再结晶体积分数明显增加。随变形温度的升高、应变速率的增加以及道次间隔时间的延长,变形后AG700L钢的晶粒尺寸显著增加,组织变得更加均匀。同时,建立了AG700L钢的亚动态再结晶动力学模型,为其实际生产轧制工艺的制定与优化提供了依据。
  • 韩承良, 黄乐庆, 王根矶, 冯韦, 王彦锋, 杨永达
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    针对传统桥梁钢板强度低,冲击韧性、焊接性能、耐蚀性能差的问题,首钢公司采用低碳成分设计、添加Ni、Cr、Cu耐候元素以及Mo、Nb元素,并优化了轧制和水冷工艺,开发出具有强韧性匹配和良好耐候性的Q420qENH耐候桥梁钢板。对Q420q ENH钢板的显微组织、力学性能进行了检测,同时采用周期浸润加速腐蚀试验对Q420qENH耐候桥梁钢板和Q420qE普通桥梁钢板的腐蚀失重和腐蚀速率进行了对比分析,研究了Q420qENH钢板的锈层形貌及成分。结果表明:Q420qENH耐候桥梁钢板组织为细小的M-A岛粒状贝氏体、准多边形铁素体和针状铁素体的混合组织,具有高强度、低屈强比和良好的低温韧性;其表面生成结构致密的α-FeOOH锈层,能够阻止钢板被进一步腐蚀,因此相同条件下其耐大气腐蚀性能是Q420qE普通桥梁钢板的2倍以上。
  • 周伟文, 熊佑发, 王毅俊, 张静
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    在轧制力作用下轧机的弹性变形由牌坊弹跳和辊系弹跳相互叠加产生。轧机实际弹跳曲线随轧件宽度变化,受轧制力、轧辊压扁的影响变得更加复杂。介绍了一种通过确定宽度补偿系数KB和轧辊压扁补偿值e,对全辊面零压靠获得的轧机牌坊弹跳曲线进行压扁补偿,获得反映不同宽度规格轧制时轧机实际弹跳方程的方法,并将其简化成C0~C7相关系数表述的轧制模型,明显提高了轧件头部厚度控制的水平。
  • 李杰, 么洪勇, 赵海涛
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    针对线材产品表面红色浮锈问题,根据实际生产不同规格、不同钢种线材表面红色浮锈的宏观特征,统计分析了产品规格、轧制速度、终轧温度、吐丝温度、冷却水水质等工艺参数对成品线材表面红色浮锈的影响。分析得出:红色浮锈并非由后续三次氧化铁皮演变而成,是线材表面附着的氧化铁皮微粒在高温下与水和氧气的反应产物。工艺参数对线材表面红色浮锈影响的实质是影响线材表面氧化铁皮微粒与水和氧气反应的外部条件。因此,需要在减少反应物数量、减少反应时间、降低反应温度、减弱冷却水中带电离子的催化作用等方面对生产工艺进行改进。提出了通过增加二次氧化铁皮吹扫装置、改善冷却水水质、在冷却水中加入药剂以中和带电离子,以及优化轧制过程温度制度等措施来减少线材表面红色浮锈。
  • 设计与改造
  • 徐言东, 韩爽, 王兆辉, 王占坡, 尹浩彬, 张瑞新
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    高线、棒材、板带热轧、冷轧酸洗生产线的生产过程伴随着诸多氧化粉尘、油脂烟气、废酸气体的生成,对生产质量、操作人员职业健康、设备及环境造成损害,环保抑尘处理十分必要。针对当前普通水喷淋+高压水清洗除尘方法及降尘罩+风扇通风除尘方法抑尘效果有限的问题,提出了采用喷雾湿式除尘器+降尘罩+管道通风多级尘雾分离除尘系统的方案。介绍了该系统的工艺设备及应用实例。同时,介绍了美国某品牌喷雾降尘系统、日本某品牌干雾抑尘处理系统的特点及其应用情况,并对3种除尘技术进行了对比。提出:对于没有环保降尘措施的生产线和新建的板带轧制及酸洗线,应考虑采用喷雾湿式除尘器+降尘罩+管道通风多级尘雾分离系统;对于旧棒、线材产线及板带热轧、酸洗线可以考虑采用多级尘雾分离系统和美国某品牌喷雾降尘系统;对于粉尘构成复杂的产线,需重点考虑采用多级尘雾分离系统和日本某品牌干雾抑尘处理系统。轧钢生产线如采用喷雾湿式除尘器+降尘罩+管道通风多级尘雾分离系统与美国某品牌喷雾降尘系统、日本某品牌干雾抑尘处理系统相配合应用,可以取得更好的效果。
  • 李威, 李祖松, 杨勇, 阮军
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    直接轧制工艺将从连铸机送来的钢坯不经过加热或者补热工序直接轧制成最终产品,是一种节能环保新工艺。由于受限于钢厂车间的布置,连铸机与轧制线不在同一条中心线上时,需要设计一套机构实现钢坯的转向,使之能够顺利进入轧制线。针对某高线产线,开发了一种旋转拨钢装置,可实现钢坯的快速转向。其结构简单、维护方便,在其下游配合带保温罩的输送辊道,降低了钢坯温度的损耗,有利于实现钢坯的直接轧制,从而达到节能环保的目的。介绍了该旋转拨钢装置的技术参数、结构特点、工作原理、设计选型及液压原理,同时针对使用中存在的问题,分析了原因并提出了改进措施。当前设备运行状态稳定,维护工作量小,满足了高产量快节奏的生产方式要求。
  • 屈子路, 窦爱民, 张晓峰, 王虎
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    采用多辊单机架可逆轧制是目前生产高强钢的趋势,介绍了3种目前主流的十八辊单机架轧机机型,阐述了各机型的结构特点。将3种机型归纳为Z-HIGH轧机及S6-HIGH轧机2种侧支撑结构,计算了侧支撑水平支撑力,分析了2种侧支撑结构水平支撑能力、定位能力、抗过载能力和检修维护难度。结果表明:Z-HIGH轧机的侧支撑水平支撑预紧缸的能力不能满足使用需求,S6-HIGH轧机的侧支撑水平支撑能力安全系数较高;Z-HIGH轧机在大轧制力可逆轧制时水平定位能力不足,S6-HIGH轧机在正常可逆轧制时工作辊不会出现水平方向上的整体移动;Z-HIGH轧机为刚性抗过载,易造成机械结构损坏,S6-HIGH轧机为柔性抗过载,不易发生主体设备损坏,但存在倾翻力矩,需强化侧支撑与牌坊连接部位设计;Z-HIGH轧机侧支撑辊盒装配难度大,轧机内空间小,事故处理难度较大,S6-HIGH轧机侧支撑辊盒锁紧液压缸易损坏,上侧支撑可以向上打开,事故处理难度较小。因此,在机型设计选型阶段,需采取相应的优化设计措施,以保证轧机稳定生产。
  • 自动化与智能化
  • 周平, 李旭, 黄少文, 霍宪刚, 曹剑钊, 张殿华
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    中厚板剪切过程需人工检测判断、缺乏智能剪切策略而导致损耗占比大,是影响中厚板生产成材率的重要因素。随着中厚板生产装备技术的发展,与工艺需求有机结合的、基于机器图像识别及多种算法模型的智能剪切装备系统的开发和应用,解决了人工误判、效率低下的问题,是实现中厚板最优化剪切并提高成材率的重要技术手段。介绍了国内某宽厚板厂智能剪切装备系统的开发应用情况,其应用满足现场工艺要求,在系统投用后,钢板长度短尺率降低0.4%、成材率提升0.5%、生产效率提高10%以上,取得了可观的经济效益,具有广阔的推广应用前景。
  • 革新与交流
  • 夏小明, 裴新华, 徐国利, 罗克力, 王银军
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    IF钢铁素体轧制工艺具有较多优点,为了稳定生产IF钢薄规格热轧产品并满足最终产品的性能要求,需要根据产线设备能力、设备间距等情况,制定合理的热轧工艺参数。基于梅山钢铁股份公司热轧厂IF钢铁素体轧制工艺实践及试验室模拟试验,获得了不同粗轧终了温度、卷取温度对应热轧产品的显微组织与力学性能;考虑不同精轧入口温度、终轧温度与{001}<110>织构平均取向密度关系,以及节能降耗的需要,结合力能参数、设备相对位置,制定出关键工艺参数:板坯出炉温度1 050~1 150 ℃、粗轧开轧温度1 070 ℃、粗轧终了温度920 ℃;精轧入口温度852 ℃,2.0 mm≤h≤3.5 mm时精轧终轧温度800 ℃;h>3.5 mm时精轧终轧温度810 ℃;卷取温度700 ℃。采用上述工艺参数批量生产出h≤2.5 mm薄规格产品,且全部满足下游各种家电板要求的深冲性能。
  • 付文鹏
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    为改善粗轧R2新辊上机1万t以内的板形游动和打滑问题,研究了3种不同形式辊面氧化膜局部保留的工作辊对粗轧板形的影响规律。通过分段函数的方法,磨削出3种不同形式的局部氧化膜保留的粗轧工作辊,分别为:上下辊均为半磨削,保留中间氧化膜;上辊为半磨削,下辊为全磨削,上辊保留中间氧化膜;上下辊均保留两肋氧化膜。对比了3种不同形式局部氧化膜保留的工作辊与全磨削工作辊轧制对应的带钢镰刀弯精度。试验结果表明:这3种粗轧工作辊氧化膜局部保留的方式,均可有效控制新工作辊上机初期的板形游动问题,与全磨削工作辊相比,这3种氧化膜局部保留方法可使粗轧板坯镰刀弯控制精度从33%提升至45%。通过对每次下线的工作辊上下对调,再仅将上辊保留中间氧化膜,下辊为全磨削,或者将上下辊均为半磨削和上下辊均保留肋氧化膜的工作辊交替使用,均可实现每套工作辊都有局部氧化膜保留,同时确保轧辊使用安全,有效控制粗轧工作辊上机初期带钢的板形游动问题并提高镰刀弯精度。
  • 张青树, 齐韦
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    为了改善带钢表面粗糙度不均匀所引起的表面性能不良,采用双机架平整机进行了湿平整工艺试验,研究了平整毛化辊表面形貌及其遗传规律对带钢表面形貌的影响;改变了对毛化辊及平整后带钢表面形貌的测试方法,以Rsk及不同C值的Rpc为测试指标来评价平整毛化辊及平整后带钢表面形貌。结果表明:通过调整平整毛化辊的表面形貌,可以改变带钢对平整辊形貌的复制遗传规律,从而改善平整后带钢的表面形貌,其效果较调整其他平整工艺参数更为直接有效。通过减少平整毛化辊表面3×RaRpc,平整后带钢的Rsk趋近于0,提高了Rpc(C=0.25 μm)个数,平整后带钢表面的粗糙度更加均匀。因此,采用Rsk和不同C值的Rpc来评价平整毛化辊及平整后带钢的表面形貌,较采用粗糙度Ra值的评价方式,可以较好地评价粗糙度的均匀性。
  • 宋沙沙, 桑圣峰, 闻杨, 莫志英, 柯于军, 林悦
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    板形是冷轧带钢非常重要的质量指标,直接决定了产品的质量等级,同时影响着机组的生产效率和成材率。针对某1 420 mm酸轧机组生产的带钢出现中浪板形易导致连退产线出现带钢起筋的问题,介绍了酸轧机组的板形控制原理,分析了热轧原料凸度、热轧终轧温度、弯辊力控制模式、冷轧轧机中间辊辊形对带钢板形的影响。结果表明:带钢中浪板形与热轧原料凸度和终轧温度密切相关;采用微中浪目标曲线自动控制时,带钢板形的边浪、中浪幅值都要小于手动控制模式;通过对冷轧机中间辊辊形进行优化,使其边部倒角更加圆滑过渡,能够有效改善边降过大的缺陷,同时板形控制效果也得到明显改善。在此基础上,提出了减小热轧原料凸度、提高终轧温度、开展板形自动控制以及优化中间辊辊形的措施,有效解决了冷轧带钢中浪大的板形问题,为连退生产运行稳定提供了强有力保障。
  • 石雷, 李静, 张丽娜, 肖克勇, 夏红雨
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    热轧花纹H型钢是一种绿色环保钢材,可以大大降低钢结构加工成本,马钢在其大H型钢生产线上对热轧花纹H型钢进行了开发。介绍了马钢大H型钢生产线的工艺装备及流程,以Q355B牌号244 mm ×252 mm×11 mm ×11 mm规格花纹H型钢的开发为例,介绍了钢坯加热制度,开坯、万能轧制工艺和孔型设计,以及矫直工艺。该产品的开发在现有大H型钢产线装备条件下,经过孔型和压下规程的合理设计,采用X-H轧制方法,在万能轧机组最后一道次轧制翼缘外侧花纹,花纹符合标准要求、清晰度优良。与国外轧制工艺进行了对比,降低了对设备精确度的要求,轧制方法更加简便,尺寸调整手段更加多样化,为国内热轧型钢产品开发提供了技术支撑。
  • 曹磊, 纪文杰
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    为符合当前节约、绿色的生产发展,用户在大规格50BV30盘条的加工中采用轻拉拔工艺,因此对盘条的表面质量提出了较高的要求。针对永钢大规格50BV30盘条表面麻面缺陷问题,分析了该缺陷对拉拔加工的影响,统计得到麻面缺陷深度需要控制在30 μm以内才能满足客户的使用要求,而当前生产的盘条麻面缺陷平均深度达70 μm。为此,从轧辊表面质量及氧化铁皮压入两个方面分析了对麻面缺陷的影响。结果表明:轧槽过钢量是影响轧辊表面质量的主要因素之一,从而影响盘条表面麻面缺陷。随着轧槽过钢量的增加,大规格50BV30盘条表面麻点缺陷越发严重,因此实际生产中,粗、中轧轧槽过钢量不应超过600 t。轧件表面氧化铁皮压入,尤其是次生氧化铁皮压入轧件基体后,盘条表面麻点缺陷数量和深度明显增加,将轧前高压水除鳞压力由10 MPa提升至19 MPa,并在终轧前增加二次除鳞工艺,大规格50BV30盘条麻面缺陷改善明显。采用上述措施,麻面缺陷平均深度由70 μm降至30 μm以下,满足了下游客户的加工使用要求。
  • 秦小龙, 王洪鹏
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    针对某热轧厂1 580 mm生产线精轧出口层流辊道内冷辊频繁发生操作侧轴承失效问题,对其原因进行了分析,同时核算了内冷辊受热轴向膨胀后操作侧轴承侧向间隙。结果表明:操作侧轴承侧向间隙满足使用要求,轴承失效和辊筒受热膨胀无关;操作侧轴承失效的直接原因是轴套制造精度低导致骨架油封失效、内冷辊高速旋转“吸水”效应,使冷却回水进入轴承座内部,进一步造成润滑不良进而造成轴承失效。为此,对内冷辊回水结构进行了优化改进:在操作侧轴承座端盖和水套之间增加法兰,延长轴套及安装轴套的轴头,在轴头和轴套之间增加O型密封圈。改进后两年的使用周期内没有发生过轴承失效故障。