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  • 研究与开发
    邢梦楠, 胡昕明, 杨雨泽, 欧阳鑫, 刘晨希
    为进一步研究固溶热处理工艺对316L低碳奥氏体不锈钢性能的影响,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子万能试验机等设备研究了不同固溶热处理工艺条件下316L不锈钢的显微组织和力学性能。结果表明:在1 080~1 150 ℃固溶温度和60~300 min固溶时间范围内,随着固溶热处理温度的升高、固溶热处理时间的延长,316L奥氏体不锈钢强度降低,伸长率增大,硬度值整体变化不大,冲击功呈上升趋势;316L奥氏体不锈钢组织中小角度晶界和大于45°的大角度晶界占比相对较大,大角度晶界能阻碍裂纹扩展,小角度晶界能降低界面能,对316L奥氏体不锈钢的强化产生积极作用;采用1 080 ℃、60 min固溶热处理后,316L奥氏体不锈钢的屈服强度为264 MPa,抗拉强度为553 MPa,伸长率为61%,布氏硬度值为141HBW,20 ℃冲击功可达306 J,晶间腐蚀性能合格,综合性能优异。
  • 特约综述
    王国栋, 田勇, 李海军, 刘振宇, 曹光明, 王斌, 王丙兴
    工程机械行业近年来发展迅猛,带动了上游钢铁行业在工程机械用钢生产方面的技术进步。我国钢铁企业基于工程机械行业的迫切需求,与高校和科研院所联合,开发出系列关键共性技术:(1)针对特厚规格钢板生产中面临的压缩比不足问题,开发出液芯大压下技术和“温控-形变”耦合轧制工艺,促进变形向钢板中心渗透、改善了其心部缩孔、疏松缺陷;(2)开发出超快冷技术,实现了工程机械用钢组织和性能在线调控;(3)开发出极薄、特厚规格离线淬火装置,解决了厚板冷却能力不足、薄板板形不良等热处理瓶颈问题;(4)开发出薄与极薄规格钢板在线热处理工艺和装备,实现了工程机械用钢的绿色化生产;(5)运用数字化手段,基于热轧过程极为丰富的大数据,解决了工程机械用钢生产中稳定性不足的问题。介绍了以上关键共性技术及其应用,实现了高强、高韧、特厚、极薄等各类工程机械用钢的批量稳定生产。此外,还介绍了我国典型工程机械用钢产品的研发历程,分析了国内知名钢企在工程机械用钢开发和推广过程中的高性能化和品牌化战略路线,探讨了工程机械用钢全生命周期循环利用策略。通过“产、学、研、制、用”协同攻关合作,我国钢铁企业开发出满足工程机械关键原材料制造需求的各类钢铁材料,促进了相关行业发展,提升了我国工程机械行业的国际竞争力。
  • 研究与开发
    吴寅杰, 孙国胜, 李顺强, 薛星宇, 孙雪, 刘吉梓
    为了优化热处理工艺、调控淬火组织的配比,开发出强塑性更佳的超高强钢,通过金相显微镜、扫描电子显微镜和电子背散射衍射表征手段,结合显微硬度测试及拉伸实验,研究了淬火温度对40CrNiMo钢组织与性能的影响。研究发现:淬火温度低于Ac1时,实验钢组织由粒状珠光体及片状珠光体组成;两相区淬火时,随着温度的升高,渗碳体逐渐溶解,淬火马氏体逐渐增多,不规则的未溶解铁素体比例不断降低;790 ℃淬火时,实验钢组织为完全马氏体,呈板条状;进一步提高淬火温度,原奥氏体晶粒尺寸增大,马氏体板条粗化。随着淬火温度的升高,实验钢组织中马氏体占比越来越大,导致其硬度和强度均大幅提高。相比于完全马氏体组织,保留一定比例的铁素体能进一步提高材料的强度,同时兼具良好的加工硬化性能和塑性。通过合理的组织调控,实验钢获得了铁素体(28%)+马氏体双相组织,利用不同组织的相互协调性实现了淬火钢的高强韧性,进一步改善了传统结构材料的力学性能。
  • 特约综述
    陈飞达, 江海涛, 田世伟, 杨永刚, 肖虎
    近年来稀土元素在钢中的作用被逐一发掘出来。通过对最新稀土钢相关文献的调研,梳理分析了稀土元素在钢中的作用机理与理论研究方法。结果表明:在钢中添加稀土元素,除了具有净化、夹杂物变质和微合金化作用外,还在催化表面渗氮和抑制氢扩散等方面起到积极作用,稀土钢的应用领域在逐渐扩大。当然,稀土钢的发展还受到多方面的制约,如稀土原材料、稀土加入技术、工艺顺行程度和组织性能调控方法等。一些先进表征方法能精确捕获钢中稀土元素的偏聚位置并准确鉴定稀土化合物等物相,但对稀土元素在钢中的作用机制及相关组织演变规律无法提供详细解释。因此,着重介绍了基于原子尺度模拟的先进研究理念,采用计算机计算与模拟技术,可以填补稀土原子微观作用机理的缺失,从而加快高品质稀土钢的研发。
  • 研究与开发
    唐郑磊, 王福明, 许少普, 李忠波, 张阳, 郭然
    国内传统的特厚板热处理方式为调质处理,钢板表面为索氏体组织,心部为索氏体、贝氏体组织,可以获得较为理想的强度,但由于特厚板厚度较大,厚度方向组织不均匀,无法获得优良的韧性。采用Q550D低碳贝氏体钢的化学成分设计并采用QLT(淬火+两相区亚温淬火+回火)热处理工艺,引入未溶铁素体相,使钢板获得贝氏体+铁素体的均匀混合组织,在保证强度的基础上进一步提高了韧性,进而获得优良的综合性能。研究了不同单相区淬火温度、两相区亚温淬火温度及回火温度下试样的组织与性能,得出Q550D特厚板最佳的热处理工艺:925 ℃淬火+830 ℃两相区亚温淬火+640 ℃回火。
  • 自动化与智能化
    吴昆鹏, 王少聪, 苏成
    钢管外表面视觉成像时容易出现灰度不均、局部过曝光等问题,致使利用二维灰度图像进行表面缺陷检测过程中漏检、误报等情况严重。为此,设计了基于3D点云的钢管外表面缺陷检测系统,通过围绕被测钢管环形布置多组3D相机获取到表征钢管轮廓的点云,收集样本构建出钢管缺陷数据集,训练PointNet++ 模型进行点云分割,输出代表缺陷的数据点集合,集合所涵盖的范围即为缺陷位置,数据点相对标定基准面的距离信息表示缺陷深度。本系统应用于工业现场,在完成缺陷检测的同时实现了深度方向的量化,对于钢管外表面缺陷的检测能力与探伤机相当,且具备更低的误报率、更少的设备安装维护成本,同时系统可扩展应用到类似的智能化检测场景。
  • 特约综述
    刘相华, 支颖
    近40年来,轧制技术出现了翻天覆地的变化,这也带动和促进了轧制理论从经典到现代的蜕变,同时电子计算机在这种蜕变中发挥了至关重要的作用。首先,伴随着有限元解析算法的出现和快速发展、计算机存储与处理等能力的不断增强,一批商业化软件逐渐增加了求解轧制问题的功能,轧钢理论工作者逐渐掌握了ANSYS、MARC、ABAQUS等大型商业软件用法;近年来晶体塑性有限元的出现和发展,把对成形过程数值模拟的触角又推进到微观领域。其次,人工智能在轧制理论领域的应用,启发人们把目光从对轧制理论深层规律无止境的探索转向实实在在发生了的事情,从数据、模型、因果关系中挖掘出规律性,帮助人们间接地把握轧制过程的本质特征。还有,经典轧制理论的研究也没有停下脚步,传统的Karman方程遇到变厚度轧制这一新问题,升级为新的表现形式;甚至作为轧制过程运动学基石的秒流量相等原则在变厚度轧制中也受到撼动。可以看到:中国几代轧钢工作者经过40多年的学习、积累、赶超,现在已经进入到轧制理论发展的前沿,中国学者有能力、有信心肩负起用轧制理论来指导轧制实践发展的责任。
  • 研究与开发
    赵千龙, 苏福永, 李斌, 李存旺, 范光炎
    线材轧后斯太尔摩风冷过程对其最终组织性能非常关键,而奥氏体相变与温度场的双向耦合是线材风冷过程温度场预测的一大难题。为此,对斯太尔摩风冷过程中线材温度场及相变进行了研究,建立了线材风冷过程的三维模型及相变动力学数学模型。采用CFD模拟的方法对换热系数进行求解,发现线材搭接点区域换热系数远小于非搭接点区域,并且搭接点区域换热系数随时间呈周期性变化。通过模拟计算得出线材同一截面上下表面换热系数相差70~100 W/(m2·K)。采用有限差分法对线材相变动力学及线材在风冷条件下温度场的数学模型进行计算,得到线材温度场分布,发现线材在风冷过程中温差最大为30~50 ℃,与现场测量数据非常吻合,这表明模型可以用于工业生产线材风冷冷却过程温度场和相变过程的预测。
  • 革新与交流
    李生存, 王浩宇, 周旬, 张郢
    热轧工序中钢材氧化铁皮的形成受轧制工艺参数、钢种、设备等因素的影响,容易导致带钢表面质量不合格,并造成产线正常生产秩序被打乱。针对连铸连轧短流程产线低碳钢因氧化铁皮缺陷降级率高的问题,结合产线特点和轧制工艺,对氧化铁皮缺陷形成原因和控制措施进行了研究。结果表明:短流程工艺成品带钢氧化铁皮缺陷主要分为板道系﹑温度系﹑除鳞系3类。板道系氧化铁皮缺陷主要是产线辊道工况异常形成的柳叶状或纺锤状氧化铁皮压入,温度系氧化铁皮缺陷主要受轧制工艺制度的影响,除鳞系氧化铁皮缺陷主要由除鳞设备能力不足造成。通过对轧前工况设备的确认﹑使用合理的轧制温度和卷取温度,以及改造升级除鳞集管设备,将成品带钢氧化铁皮缺陷降级率由之前的10%以上降至0。
  • 研究与开发
    李硕, 于洋, 宋浩源, 马家骥, 李明远, 武巧玲
    随着冷轧产品规格的拓展,冷轧机组的板形控制能力面临极大压力和挑战。针对行业内较难解决的低碳钢薄窄规格碎边浪问题,以某冷轧厂1 970 mm酸轧机组带钢板形为研究对象,试验和仿真结合对该问题进行了研究。结果表明:薄窄规格碎边浪缺陷是在上游机架产生,并在下游机架缺陷板形逐渐被消化遗传到出口形成的。碎边浪的产生原因:一方面由于低碳钢精轧过程中边部温降过快容易导致边部粗晶,使得边部相较于中部硬度低约15HRB;另一方面由于轧制薄规格带钢的过程中工作辊会产生更大的挠曲和弹性压扁,且宽幅轧机轧制窄规格带钢过程中轧机对辊缝凸度的调节能力有限,使得薄窄规格带钢更容易发生局部延伸不均。为此,针对全流程提出了改善碎边浪的一系列措施,包括设计边部带锥度的工作辊辊形以及VCL支撑辊辊形以减少边部区域金属的延伸,降低五机架轧机轧制力以提高对碎边浪的消化能力,对酸轧入口带钢进行切边处理或采用边部加热工艺以改善边部、中部组织性能均匀性等措施。试验结果表明:采用边部加热工艺相较于增大装钢间隙(至200 mm)、提高终轧温度(10 ℃)等措施对改善带钢宽度方向温度分布均匀性效果显著,冷轧带钢板形IU值降低43%,改善效果与冷轧前进行切边处理相当。将优化措施在现场固化后,厚度0.8 mm、宽度1 250 mm以下薄窄规格带钢碎边浪缺陷发生率由40%降至0.5%,板形控制水平在1 IU左右。
  • 研究与开发
    王耀, 赵福轶, 宋双双, 张毅, 周云根
    针对硅钢酸洗难度大,酸洗效率远低于碳钢,且酸洗后板面存在局部氧化铁皮残留及白度值较低的问题,以50W470硅钢为研究对象,基于SEM、金相显微镜等手段,表征了其氧化铁皮形貌,利用酸洗试验研究了其酸洗行为,分析了氧化铁皮的成因、酸洗历程及电化学特性。与热轧普碳钢不同,50W470硅钢氧化铁皮主要由外层赤铁矿及内层FeO、SiO2以及两者产物Fe2SiO4构成,其酸洗动力为化学溶解与H2剥离,即难酸洗氧化物借助基体及底层氧化铁皮溶解松动后,在H2膨胀压的作用下剥离。其酸洗分为两阶段,第1阶段为表层赤铁矿剥离,第2阶段为基体及底层氧化层溶解剥离。试验结果表明:采取板带升温去除赤铁矿层和提升溶液氧化性去除Fe2SiO4两种措施可提高硅钢酸洗效率。
  • 研究与开发
    金鑫, 李萍, 吕海富, 刘晓雯, 苑少强
    针对某2 050 mm热连轧产线粗轧板坯楔形问题,在Abaqus环境下建立了四辊粗轧机热力耦合三维有限元模型,研究了板坯横向温差和中心线偏移与轧后楔形的关系,得到了轧后板坯楔形的产生规律。结合有限元仿真结果,建立了考虑板坯横向温差和中心线偏移的粗轧辊缝调平模型,通过对所建立模型的离线和在线验证可知,该模型对缓解粗轧板坯楔形缺陷具有较好的效果,可有效地指导现场生产。
  • 革新与交流
    康华伟, 丁明凯, 孙冰, 尹翠兰
    为了研究冷轧压下率对HC340LA冷轧低合金高强带钢微观组织与力学性能的影响,对同一炉次的两批带钢,采用相同的热轧工艺,不同的冷轧压下率轧至相同的成品厚度,再采用相同的连续退火工艺,利用金相显微镜、电子拉伸试验机、洛氏硬度计等对成品带钢组织性能进行检测分析。结果表明:当冷轧压下率小于60%时,成品带钢晶粒组织相对粗大,力学性能处于标准下限值;当压下率达65%时,成品带钢晶粒组织细小均匀,晶粒度约为11.5级,屈服强度为369 MPa、抗拉强度为462 MPa、伸长率A80为28.5%、硬度为76.3HRB,各项指标均优于产品质量标准,且具有较好的富裕量。
  • 革新与交流
    严军, 王东兴, 李维, 谢莎
    针对20CrMnTi盘条硬度偏高问题,研究了不同吐丝温度及风冷辊道速度对其组织和硬度的影响,并提出了工艺优化措施。结果表明:由于吐丝温度偏高和轧制缓冷段较长,20CrMnTi盘条心部出现贝氏体和马氏体组织,导致其心部平均硬度达到206HBW;随着吐丝温度降低,20CrMnTi盘条心部组织中铁素体和珠光体比例增多,马氏体和贝氏体快冷组织减少直至消除,心部硬度逐渐降低;当吐丝温度控制在850 ℃左右,风冷辊道速度为0.26~0.30 m/s时,20CrMnTi盘条心部组织为均匀分布的铁素体+较细片层间距的珠光体,硬度在170HBW以下。通过对轧制缓冷段长度及控轧控冷工艺进行优化,可以使20CrMnTi盘条组织中贝氏体和马氏体得到有效抑制,同时其硬度满足了客户的要求。
  • 研究与开发
    张国强, 宋仁伯, 刘军友, 赵帅, 蔡长宏
    为有效控制热浸镀钢板表面的锌花尺寸,利用相图计算、Ansys-fluent模拟及热力学计算,研究了镀后冷却过程对锌花尺寸的影响。结果表明:在55Al-Zn-1.6Mg-1.5Si-0.08Re合金镀层钢板的镀后冷却凝固过程中,影响Al枝晶生长的关键温度区间为562~386 ℃;在55Al-Zn-1.6Mg-1.5Si-0.08Re合金的自由凝固过程中未形成表面锌花形貌,表明热浸镀时锌花并非从55Al-Zn-1.6Mg-1.5Si-0.08Re合金表面或内部形核,形核质点位于镀层/钢基体界面的金属间化合物层;在562~386 ℃温度区间的冷速达到62 ℃/s以上时,55Al-Zn-1.6Mg-1.5Si-0.08Re镀层锌花尺寸可以达到3 mm以下。
  • 特约综述
    王国栋, 田勇, 矫志杰, 李家栋, 孔祥伟, 袁国, 付天亮, 邓想涛
    工程机械行业近年来发展迅猛,带动了上游钢铁行业在工程机械用钢生产方面的技术进步。我国钢铁企业基于工程机械行业的迫切需求,与高校和科研院所联合,开发出系列关键共性技术:(1)针对特厚规格钢板生产中面临的压缩比不足问题,开发出液芯大压下技术和“温控-形变”耦合轧制工艺,促进变形向钢板中心渗透、改善了其心部缩孔、疏松缺陷;(2)开发出超快冷技术,实现了工程机械用钢组织和性能在线调控;(3)开发出极薄、特厚规格离线淬火装置,解决了厚板冷却能力不足、薄板板形不良等热处理瓶颈问题;(4)开发出薄与极薄规格钢板在线热处理工艺和装备,实现了工程机械用钢的绿色化生产;(5)运用数字化手段,基于热轧过程极为丰富的大数据,解决了工程机械用钢生产中稳定性不足的问题。介绍了以上关键共性技术及其应用,实现了高强、高韧、特厚、极薄等各类工程机械用钢的批量稳定生产。此外,还介绍了我国典型工程机械用钢产品的研发历程,分析了国内知名钢企在工程机械用钢开发和推广过程中的高性能化和品牌化战略路线,探讨了工程机械用钢全生命周期循环利用策略。通过“产、学、研、制、用”协同攻关合作,我国钢铁企业开发出满足工程机械关键原材料制造需求的各类钢铁材料,促进了相关行业发展,提升了我国工程机械行业的国际竞争力。
  • 研究与开发
    黄浩, 徐桂丽, 黄鹏, 祖国胤
    针对国内某钢厂生产的热轧酸洗板表面出现黑斑缺陷而严重影响后续酸洗质量的问题,对黑斑缺陷的形成原因及机理进行了研究。采用场发射扫描电镜和电子探针、X射线衍射仪、维式硬度计对黑斑缺陷的微观形貌、元素分布和相成分进行了分析,并对不同轧制工艺下残留氧化铁皮压入规律进行了研究。结果表明:黑斑缺陷部位与无缺陷部位氧化铁皮都为两层结构,但黑斑缺陷部位氧化铁皮更厚,并在交界处出现了“C”形厚度渐变趋势;黑斑内氧化层处Si元素以Fe2SiO4形式富集,Fe2SiO4对氧化铁皮产生钉扎作用导致除鳞困难,形成氧化铁皮压入缺陷,外侧更厚的Fe3O4层致使压入缺陷表面呈现黑色;在模拟残留氧化铁皮压入的实验中,残留氧化铁皮在粗轧和精轧温度下压入基体都会导致热轧板表面出现黑斑,随着压下率的增大,黑斑与基体结合会更紧密;黑斑缺陷表面微观形貌表现为氧化铁皮压入形式,并且表面硬度与残留氧化铁皮压入形成的黑斑表面硬度接近,都远大于基体硬度。出现黑斑缺陷的根本原因是Fe2SiO4引起的氧化铁皮压入,因此可以通过改进除鳞工艺以及控制Fe2SiO4的形成来降低黑斑缺陷的发生率。
  • 特约综述
    孙友昭, 王晓晨, 杨荃, 徐言东, 徐冬, 何海楠, 刘洋, 肖雄, 吴坤鹏, 樊怡冰
    依托基于先进检测与智能装备支撑的少人/无人化操维集控,以及基于工业互联网平台的多业务协同数字化业务管控,形成了“双智控”的轧钢智能工厂建设架构。然而,在研究与应用领域,对于智能装备的概念,并没有建立起清晰明确的定位认识。结合具体的技术模块描述与案例介绍,探讨了智能装备对智能工厂的作用效果与价值体现。首先,通过依托全流程表面检测的表面质量数字化管控、融合“平台+装备+视频AI+跟踪”的物料逐支跟踪、原料库与加热炉区域坯料检测与异常识别校核、智能化视觉检测装备辅助运维管理等案例,提出了先进检测增强感知支撑数字化业务管控的智能装备建设模式;其次,通过介绍多类工业机器人应用、热轧运行非对称检测与自动纠偏控制、中厚板轧机自动转钢、加热炉智能改造和直接轧制技术,展示了建设主生产流程设备控制系统协同的“测控一体化智能装备”,提升产品质量稳定性与生产自动化水平的发展趋势;还有,介绍了长材平面智能无人库技术、棒材轧后区域少人化技术,提出了针对缺乏自动控制、人工操作密集且工作环境恶劣的区域,通过多类型智能装备应用,实现生产效率、成材率等关键运行指标提升的发展模式。最后,展望了智能装备的发展趋势,即与主生产设备、关键质量控制更加紧密融合,实现面向高效化、高质化生产的“智能轧机”,并支撑数字化业务管控应用的完善,推动双智控“智能钢厂”建设水平的持续提升。
  • 研究与开发
    夏绪辉, 王佳璇, 王蕾, 张欢
    弯曲辊作为拉矫机的主要承载结构,其使用寿命影响拉矫机的稳定运行周期。以“两弯两矫”型拉矫机为例,建立了弯曲辊载荷模型,并对拉矫工艺进行了优化。首先,基于有限元计算建立了弯曲辊载荷响应面模型,研究了核心工艺参数对弯曲辊载荷的影响规律。其次,为了保证带钢拉矫质量,在定伸长率约束条件下,建立了两组弯曲辊载荷同时控制的多目标优化模型。最后,采用非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行多目标优化求解,给出了核心工艺参数的优化组合方法,实现了两组弯曲辊载荷的同步控制,有助于延长设备的整机稳定运行周期。
  • 研究与开发
    赵晓敏, 银志军, 涛雅, 胡波, 牛斌, 石龙
    为研究稀土元素对过共析钢非金属夹杂物和显微组织的作用机理,在过共析钢中添加了少量的稀土Ce元素,通过冶炼控制O、S含量,保证了稀土Ce元素在钢中的收得率,研究了稀土Ce元素对过共析钢拉伸性能、非金属夹杂物、珠光体片层间距等的影响。结果表明:与稀土Ce元素结合的非金属夹杂物尺寸约为5 μm,加入少量稀土Ce元素可以使氧化物类夹杂物形貌发生变化;消除过冷度对珠光体片层间距的影响后,稀土Ce元素可以使过共析钢的抗拉强度提高19 MPa,面缩率降低2%;添加与未添加稀土Ce元素的过共析钢盘条性能不同,主要与珠光体片层间距的大小和均匀性有关,稀土Ce元素的添加可以细化、均匀珠光体片层间距,提高过共析钢盘条的同圈性能均匀性。
  • 研究与开发
    刘广会, 徐呈亮, 秦汉成, 蒋光锐, 刘全利
    为了使热镀锌产品获得更好的耐腐蚀性能,通过感应熔炼制备了3种不同Mn含量的Zn-Al-Mg合金铸锭,分别为Zn1Al1Mg0.5Mn、Zn1Al1Mg1.2Mn、Zn1Al1Mg2.5Mn,并分析了其凝固组织和腐蚀行为。结果表明:通过相图计算预测了含Mn的Zn-Al-Mg合金中Al-Mn化合物类型为Al11Mn4、Al8Mn5、Al0.8Mn;Zn1Al1Mg0.5Mn、Zn1Al1Mg1.2Mn合金的Al-Mn析出相分别为Al11Mn4、Al8Mn5,随着Mn含量的增加,Zn1Al1Mg2.5Mn合金中的Al-Mn析出相为Al8Mn5和Al0.8Mn,其中Al11Mn4和Al8Mn5相主要在共晶组织中析出,Al0.8Mn主要在纯锌相内部析出;随着Mn含量的增加,自腐蚀电流密度降低,阻抗值增加,Zn1Al1Mg2.5Mn合金的耐腐蚀性最佳。这是因为Zn1Al1Mg2.5Mn合金中具有六方晶系结构的Al0.8Mn弥散分布在纯锌相中,所产生的析出强化效应使合金的凝固组织更为细化,并且在腐蚀过程中能生成致密的氧化膜,减缓合金镀层的腐蚀速率,因此提高了合金的耐腐蚀性能。
  • 设计与改造
    薛建奇, 李文波, 董宇, 孟祥顺, 杨红远
    冷轧连续产线中激光焊机双切剪剪切带钢断面质量对焊缝质量具有重要影响,而焊缝质量的好坏直接影响产线的稳定运行。为此,以某镀锌线激光焊机双切剪为研究对象,通过三维软件对双切剪进行建模,利用有限元软件对剪切过程进行数值模拟,并对比分析了带钢实际剪切断面情况与仿真断面情况、理论剪切力与仿真剪切力、不同剪刃间隙条件下的带钢剪切断面质量。结果表明:带钢仿真剪切断面与实际剪切断面一致;对比2、4、6 mm厚度DP980带钢数值模拟剪切力与诺莎里剪切力公式计算的剪切力,结果相差在5%之内,满足工程实际应用,验证了数值模拟的有效性;通过设定0.05、0.1、0.15 mm 3种不同的剪刃间隙对带钢剪切断面质量进行对比分析,当剪刃间隙为0.05 mm时,带钢剪切断面中剪切带占比最大为42%,毛刺高度最小为0.05 mm,剪切断面质量满足激光焊机对剪切断面的要求,因此在满足工程实际的情况下,剪刃间隙为0.05 mm时带钢剪切断面质量最好。
  • 革新与交流
    孙风晓, 康华伟, 高兴昌
    结合用户个性化需求及钢铁厂工业化生产特点,采用相同的冶炼成分、相近的热轧工艺、不同的冷轧压下率与退火工艺制度,同时生产出S350GD与S550GD两种强度级别的热镀锌带钢。试制生产的S350GD带钢屈服强度在360 MPa以上,抗拉强度在480 MPa以上,断后伸长率A80在20%以上;S550GD带钢屈服强度在560 MPa以上,抗拉强度在640 MPa以上,断后伸长率A80在10%以上;其锌层表面质量与尺寸精度均满足标准与用户要求,实现了S350GD与S550GD热镀锌带钢的柔性化批量稳定生产,提高了生产效率并降低了生产成本。
  • 革新与交流
    郭冬青, 杨雄, 林震, 黄利, 王少炳
    针对压力容器制造业对减薄壁厚、降低造价,同时提高球罐运行安全可靠性的要求,包钢需要尽快开发出符合新版标准的新型正火Q370R高强度压力容器用钢,以持续推动产品技术创新。在对压力容器用钢同类产品技术要求、生产工艺调研的基础上,对Q370R钢冶炼、轧制及正火工艺及其性能进行了研究。Q370R高性能压力容器用钢采用C-Si-Mn系化学成分,并添加Nb、V、Ti等微合金元素,钢板显微组织为珠光体和铁素体,强度、塑性等均满足容器钢标准要求,且强度富裕量适中,-20 ℃下钢板的应变时效冲击功仍在150 J以上。在580 ℃下对正火态Q370R钢板进行PWHT处理,保温2 h和4 h后,Q370R钢板拉伸性能和冲击性能仍表现良好,满足标准和用户的使用要求。
  • 研究与开发
    张阳阳, 王林, 张栋, 李明远, 于洋, 王贤贤
    DP590是冷轧高强钢代表性产品之一,对其生产工艺要求极为严格。生产中由于存在带钢边部温降,其边部、中部力学性能波动较大,然而沿带钢宽向的全域力学性能评价是生产工艺参数调整的重要参考。目前采用的抽样、有损检测方法不能满足性能沿带钢宽向整体、全域的评价要求。微磁检测是一种无损、高效的性能评价方法,基于微磁原理,采集得到的多种磁特征与相应位置的力学性能相关。选用首钢顺义冷轧公司生产的DP590高强钢为研究对象,分析了多种微磁特征与其屈服强度、抗拉强度及断后伸长率(A80)之间的相关性,利用神经网络方法建立了相应的定量预测模型,模型预测精度在93%以上,可用于实际生产。
  • 革新与交流
    沈克非, 曹进, 桂海峰, 吴雅仙
    针对某产线在生产ϕ12.0~ϕ13.0 mm 82B高碳钢盘条时网状渗碳体超标、轧制速度受限和尺寸波动较大等问题,对预精轧和精轧机组的孔型配置进行了优化,合理调整了延伸系数和堆拉系数,在不改造风机、飞剪等工艺设备的情况下,提高了水箱和斯太尔摩风冷线的冷却能力,改善了盘条组织,并且提升了轧制速度和产品尺寸精度。盘条的抗拉强度均值不小于1 180 MPa,断面收缩率均值不小于36%,索氏体率不小于85%,晶粒度在7级及以上,消除了2.0 级以上的网状渗碳体,实现了82B高碳钢盘条的稳定批量生产。
  • 自动化与智能化
    邱碧涛, 但斌斌, 肖涵, 阮金华, 袁锐
    轧机刚度对热轧带钢厚度、板形控制等有重要影响,轧机牌坊与辊系轴承座之间间隙变化引起的辊系轴线交叉是导致轧机刚度变化的主要因素。为此,以某精轧机为研究对象,建立了轧机的数值仿真模型,并以轧机设计刚度对模型正确性进行验证。基于该仿真模型,采用正交试验方法,通过修改轧机牌坊与辊系轴承座之间的间隙,计算不同辊系轴线交叉状态下的轧机刚度值,构建了训练数据集。采用BP神经网络建立间隙与轧机刚度之间的非线性映射数学模型,实现了轧机刚度预测。现场的刚度试验和轧机刚度调整实践均验证了该模型的可靠性。该模型为轧机刚度精确预测、轧机牌坊和辊系轴承座间隙调整以及轧机精度智能调整提供了理论依据。
  • 研究与开发
    李家栋, 叶世民, 李勇, 王昭东, 王国栋
    高强度中厚板是工程机械和重大工程领域的关键材料之一,中厚板回火炉是生产此类产品的重要装备。然而,常规低温回火加热技术温度波动大,无法满足此类产品低温回火工艺的高均匀性需求。为此,东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室研发出烟气循环式低温均匀加热回火炉技术装备。对该技术装备及其应用进行了介绍。实践表明:研发的中厚板回火炉低温均匀加热技术实现了±5 ℃的高均匀回火加热,解决了中厚板低温回火高均匀加热难题,为高强度中厚板回火和新工艺开发提供了重要保障。
  • 革新与交流
    陈飞, 蒋自武, 李旭东, 焦会立, 孙力娟, 李振
    针对某厂DP590冷硬卷带头、带尾高频厚度波动的问题,对其产生原因进行了研究。结果表明:热轧卷沿轧向性能不均是引发冷轧过程工艺失稳及冷硬卷厚度波动的重要原因,而热轧卷卷取前空冷阶段由于带钢存在中浪缺陷和残留冷却水是影响其轧向性能均匀性的根本原因。为此,提出了控制带钢板形、提高层冷系统吹扫能力、采用U形冷却等工艺优化措施,保证空冷阶段带钢沿轧向的均匀冷却条件,显著提高了冷轧过程厚度控制的稳定性,冷硬卷厚度超差长度从41 m大幅降至10 m以内,一检封闭率由31.8%降至1.6%,有效解决了冷硬卷带钢头尾厚度波动问题,提高了成材率。
  • 革新与交流
    何波, 吴俊伟
    针对某冷轧厂生产的双相钢边部存在漏镀缺陷的问题,对漏镀部位的缺陷形貌和成分进行了分析,结合高强双相钢选择性氧化原理对现场的相关影响参数逐个进行剖析、识别,确定出各个参数的控制范围,随后通过试验设计得出了关键控制参数的最佳组合,并针对性制定了控制措施。结果表明:锌铁合金双相钢的漏镀缺陷是由于炉内气氛控制不好,锰、铬等合金元素扩散到表面出现选择性外氧化导致的;在保证性能的前提下,在Ac1线以上适当降低退火温度,有利于内氧化的形成;炉鼻子气氛控制要加强对加湿器的管理,一旦加湿过大就会引起炉鼻子处露点过高,导致冷区氧含量过高,造成已还原的金属出现二次氧化;通过采取热区温度770~790 ℃,加热区露点-10~15 ℃,炉鼻子氧体积分数小于0.001 0%,锌铁合金双相钢的漏镀缺陷率由改善前的8%大幅下降到1.42%,且缺陷主要集中在带钢头部位置,优化效果明显。
  • 自动化与智能化
    廖钢, 余伟, 夏梓崴
    针对卷取温度为660~680 ℃的Q235B热轧薄带钢在层流冷却过程中由于边部过冷易出现板形缺陷的问题,建立了2 250 mm热轧生产线边部低温区宽度SC预测模型,预测误差控制在±6 mm,建立了热轧薄带钢层流冷却有限元模型,对比模拟了层流冷却和等宽边部遮蔽策略下冷却过程中带钢宽度方向的温度场、相变比例和残余应力分布。结果表明:层流冷却过程中,带钢边部与中部存在300 ℃温差,低温快冷使得边部出现体积分数约33.48%的贝氏体,并同时产生拉应力与压应力;应用等宽边部遮蔽后,将带钢边部和中部温差控制在±15 ℃内,消除了边部贝氏体组织,同时将边部和中部的铁素体相变体积分数差值由18.6%降低到5.11%,使得相变比例和残余应力分布更加均匀,改善了冷却板形,消除了带钢边浪缺陷。
  • 研究与开发
    李彬周, 姜圆博, 王一甲, 邵志保, 李长生
    为了研究轧制过程中不同变形量对环保型含铋易切削钢的微观组织演变和MnS夹杂物形貌及分布的影响规律,利用MMS-200热力模拟试验机对1214Bi易切削钢进行了单道次热压缩实验。结果表明:不同变形量对实验钢的显微组织构成没有显著影响;但是随着变形量的增加,小角度晶界比例先减少后增加,织构成分的演变规律为{001}<110>+{110}<001>→α织构+Cube织构→γ织构+α织构;当变形量小于30%时,MnS夹杂物的尺寸比较均匀,形状偏向于球形和纺锤形;随变形量增大,MnS夹杂物的偏聚严重,破碎程度也较大。
  • 设计与改造
    郑祥臣, 周云根, 柳会梅, 杨国良
    滚筒式飞剪是冷轧带钢生产线的关键设备,以土耳其某钢厂镀锌线为契机,在吸收平直剪刃、螺旋线剪刃优点的基础上,完成了优化的斜直剪刃形式的滚筒式飞剪设计,实现了对薄规格带钢的剪切。主要介绍了斜直剪刃倾角的设计原则,以及剪切力、电机速度和功率的计算方法。与螺旋线剪刃相比,斜直剪刃的剪刃间隙不那么均匀,但也呈现一定规律,可以通过对滚筒上剪刃槽进行修磨来实现剪刃间隙的均匀,进而实现对薄带钢的剪切。在满足结构设计要求的前提下,增大剪刃倾角可以降低剪切力,进而降低电机功率。设计时采用柯洛辽夫公式计算剪切力,其中剪切面积利用三维软件测算。电机需要克服剪切力和滚筒转动惯量,其中剪切力与剪刃倾角成正比,转动惯量与机组速度的三次方成正比。斜直剪刃滚筒式飞剪设计方案在实际生产中得到验证,满足了生产要求。
  • 研究与开发
    任伟超, 朱国明, 刘明治, 周欢, 郑海燕, 律琳琳
    利用数据分析法,分析了某连退机组立式退火炉NOx排放浓度与带钢规格和加热段热负荷输出之间的相关性。结果表明:在加热段热负荷输出低于41%时,折算后的NOx排放浓度不大于150 mg/m3;随着热负荷输出的进一步增加,NOx排放浓度呈现线性增加。为了降低高热负荷下NOx排放浓度,基于NOx的生成机理开展了低氮控制技术研究。首先,通过试验确定了不同额定功率的烧嘴烟气中的残氧量与 NOx生成量的关系,得到烧嘴烟气中的残氧量控制范围为 2.5%~4.4%。通过进一步定量分析残氧量对烧嘴功率的影响,发现随着残氧量的降低,一方面可以降低NOx生成量,另一方面又可以提高退火炉加热能力。当残氧量由6.0%降低至3.5%时,额定功率为80.0、120.0、160.0 kW的烧嘴NOx生成量分别降低了41.53、28.51、26.96 mg/m3,而烧嘴功率分别增加了14.7、22.0、29.3 kW。其次,研究了残氧量与助燃空气压差以及烟气温度之间的关系,制定了烧嘴烟气中残氧量调整的 Z 字法,有效解决了烧嘴烟气中残氧量超出控制上限的问题。最后,研究了烧嘴换热器不同喇叭口直径对 NOx生成量和退火炉加热能力的影响,结果表明:将喇叭口直径由 ϕ29.5 mm 缩小至ϕ27.5 mm,可在不影响加热能力的前提下,使 NOx的生成量降低 44.78%。应用低氮控制技术后,NOx排放浓度的平均值由 149.22 mg/m3降至 111.57 mg/m3
  • 研究与开发
    耿梓洪, 展英姿, 王克柱, 李贺, 丁桦, 张晓明
    针对某企业在生产DC03冷轧板过程中,其热轧带钢酸洗后表面出现氧化铁皮针孔缺陷的问题,结合现场开展了理论和实验研究工作。首先对现场实物进行取样分析,认为在精轧过程中氧化铁皮被压入到带钢表面是造成氧化铁皮针孔缺陷形成的主要原因。为了进一步探究这一缺陷的形成机制,在实验室对DC03钢进行了温度为830~1 080 ℃的氧化动力学实验和氧化铁皮高温变形实验。结果表明:该钢的氧化激活能较低,在精轧温度范围内容易产生较厚的氧化铁皮,而且随着温度的升高,氧化铁皮中FeO所占比例提高,氧化铁皮的塑性改善。当精轧温度较低时,氧化铁皮破碎严重,氧化铁皮很容易被压入到基体中,形成氧化铁皮针孔缺陷,而随着轧制温度的升高,氧化铁皮的塑性逐步改善,当达到一定温度时,氧化铁皮能很好地随基体变形,使氧化铁皮保持相对较好的完整性。基于上述研究结果,针对现场实际,提出了适当提高轧制速度和严格控制终轧温度等改进措施,氧化铁皮的厚度及塑性得到有效控制,彻底消除了DC03冷轧基料氧化铁皮针孔缺陷。
  • 革新与交流
    李成亮, 张志鸿, 程斌, 李爱民, 岳章林
    针对某厂2 250 mm热轧产线带钢在卷取过程中产生椭圆卷缺陷的问题,结合设备状态和生产实际,分析了产生椭圆卷缺陷的原因,并提出了有效的控制措施。结果表明:热轧带钢椭圆卷缺陷产生的主要原因为带钢板形或横断面形状不良、卷形工艺控制和卷取温度控制不合理。通过优化带钢板形和横断面控制,优化带钢头部跟踪,提高卷取张力,采用助卷辊压力控制,优化助卷辊压力设定和芯轴扩张时机,调整卷取温度,改变相变过程等控制措施,使椭圆卷缺陷得到了有效控制,卷形质量得到了大幅提升,提高了产品竞争力。
  • 研究与开发
    欧阳鑫, 姚震, 张坤, 胡昕明, 邢梦楠, 隋广雨
    针对大型原油储罐用12MnNiVR钢板超声无损探伤不合格的问题,采用金相显微镜、扫描电镜及能谱分析等手段对探伤波形异常的钢板和同炉连铸坯进行取样分析,明确了钢板探伤不合格的原因,并提出了相应的改进措施。结果表明:12MnNiVR连铸坯厚度方向出现明显的H元素偏析而导致基体组织结合力降低,且在轧制变形时由于位错滑移和塞积引起应力集中,产生低应力开裂,形成微裂纹并迅速扩展,导致了钢板探伤不合格;连铸坯内部存在较严重的合金元素偏析,偏析带中富集的(Nb,Ti)C导致其内部产生微裂纹,并在后序轧制过程中进一步扩展,造成钢板探伤不合格;大尺寸的MnS夹杂物在连铸坯的微裂纹和疏松中偏聚,严重影响钢板探伤结果;连铸坯中存在等级较高的疏松缺陷,在轧制过程中未完全焊合,作为裂纹源在钢板热处理冷却过程中扩展开裂,也是造成钢板探伤不合格的主要原因。通过延长VD真空处理时间,降低浇注过冷度,延长LF炉精炼时间,优化TMCP两阶段轧制工艺等措施,连铸坯内部质量得到明显改善,钢板探伤合格率由原来的86.7%提高至98.8%。
  • 自动化与智能化
    周忠勋, 翟兰燕, 邓波, 王伟, 张飞
    热轧机支撑辊多采用油膜轴承,由于在轧制过程中支撑辊油膜轴承内油膜厚度发生变化,会造成轧机有载辊缝发生变化,从而导致产品厚度出现偏差。基于现场设备使用范围,提出支撑辊油膜厚度补偿模型的实验方案,根据实际采集不同压力下速度变化引起的辊缝变化量,使用Matlab拟合得到油膜厚度变化量与轧制力变化量、轧制速度变化量的关系,计算出轧制过程中不同轧制速度、压力条件下支撑辊油膜厚度的变化量,进一步对轧机有载辊缝进行补偿。实际应用表明,该支撑辊油膜厚度补偿方法取得了预期效果,轧机运行稳定可靠,可以有效提高带钢的厚度命中率。
  • 研究与开发
    李研, 李铁军, 韩龙帅, 李翔宇, 刘李斌, 邱木生
    针对超高强钢在生产过程中容易出现沿带钢宽度方向镀层不均的问题,通过数值模拟仿真,研究了气刀位置带钢板形对镀层均匀性的影响,分析了气刀位置带钢板形随工艺参数的变化趋势,并提出相应优化措施,有效改善了超高强钢镀层横向均匀性。结果表明:带钢上下表面镀层沿宽度方向呈现对称的“C”形分布,镀层偏厚位置的镀层重量与镀层偏薄位置可相差1倍以上;带钢在锌锅内部经过沉没辊时,带钢上下表面产生的不对称变形使带钢在气刀位置形成C形翘曲,导致带钢上下表面与气刀距离产生显著差异,形成横向镀层不均;不同纠正辊进给量及冷却塔段张力对气刀位置带钢板形产生显著影响,随着纠正辊进给量的增加,气刀位置的带钢板形会发生显著变化,经历了“C”形、平直、“W”形,反“C”形4种状态。通过优化纠正辊进给量与冷却塔张力,可实现超高强钢镀层横向均匀性的良好控制。
  • 研究与开发
    李春诚, 柴冬, 李科龙, 姜乐朋, 马亮
    连续退火工艺对DC07超低碳钢的力学性能具有重要影响。采用奥钢联连续退火模拟试验机,研究了退火温度、缓冷温度、快冷冷速等连退工艺参数对DC07超低碳钢组织性能的影响。结果表明:在830~860 ℃退火温度下,DC07超低碳钢的金相组织均为铁素体,晶粒尺寸随着退火温度的升高而逐渐增大,相对分布较为均匀;随着退火温度的升高,DC07超低碳钢的屈服强度和抗拉强度逐渐降低,断后伸长率、n值以及r值逐渐升高;随着缓冷温度的升高,DC07超低碳钢的屈服强度和抗拉强度降低,断后伸长率和r值增加,n值几乎没有变化;随着快冷冷速的增加,DC07超低碳钢的力学性能几乎没有变化。