炉卷轧机管线钢生产工艺研究

牛胜玺1 牛  涛2  康永林2

(1．南京钢铁股份有限公司，江苏南京210035；2北京科技大学材料科学与工程学院，北京  100083)

摘要：对南钢炉卷轧机采用平轧、卷轧工艺生产X60管线钢的工艺参数，成品钢板组织、性能及其均匀性，以及产品收得率进行了对比分析。结果表明，卷轧工艺方式可以显著减小轧制过程中轧件的头尾温差，提高成品钢板头尾的组织性能均匀性，并且生产收得率高、产品板形好。

关键词：炉卷轧机；卷轧；管线钢；工艺参数；组织性能；均匀性

中图分类号：TG335．5    文献标识码：A    文章编号：1003—9996(2009)04—0018—04

       炉卷轧机因其轧制方式多样化、工程投资小、生产效率高、产品综合成材率高等特点而广泛应用于管线钢的生产^[1-3]。目前，对炉卷轧机生产管线钢的工艺特点、产品组织性能等已进行了较多研究^[4-6]，但对不同生产工艺下产品组织性能差异的研究不多。本文对平轧、卷轧两种不同生产工艺生产的管线钢产品组织性能及其均匀性、产品收得率进行了分析与讨论，为工业生产提供技术支持和理论参考。

1  南钢炉卷轧机生产线主要设备

       南京钢铁股份有限公司3500mm炉卷轧机生产线主要工艺装备及设备性能参数见表1。

2  炉卷轧机生产管线钢的工艺流程与生产模式

       坯料规格为150～180mm×1600～3250mm×6800~16000mm。工艺流程：

       倒罐站→铁水预处理→转炉→RH+LF→连铸→铸坯检验→判定→坯料验收→加热→除鳞→控轧→控冷→一矫直→冷床空冷→钢板上下表面检查→剪切→取样→标志→检验→探伤→判定→入库。

       南钢炉卷轧机采用3种生产模式：(1)平轧模式，主要轧制成品厚度大于12mm的钢板；(2)卷轧模式，主要轧制厚度小于12mm的钢板；(3)钢卷生产模式，用于生产钢卷。

       在生产成品厚度小于12mm，宽度大于2000mm的宽钢板时，如果采用平轧模式，成品头、尾温差大，板形和厚度公差不易控制，并且头、尾较大温差造成性能波动较大。

3  平轧、卷轧工艺及产品组织性能对比分析

       2008年9月，南钢与韩国某公司签订了4万tX60管线钢板的出口合同，钢板规格为11．2mm×2804mm×12200mm。下面对平轧和卷轧的工艺参数、产品的组织性能及产品合格率进行对比分析。

3．1 X60管线钢化学成分与坯料规格

       平轧、卷轧工艺采用坯料的化学成分相同，见表2，坯料断面相同，但长度和重量不同，平轧坯料长6800mm，单重23．2t，卷轧坯料长15500mm，单重52．8t。

3．2平轧、卷轧工艺参数对比

       平轧、卷轧工艺参数见表3。

       两种轧制方式在加热及第Ⅰ阶段轧制的主要工艺参数基本相同，主要区别在于第2阶段轧制的温度制度。

       为了保证终轧温度，平轧工艺第Ⅱ阶段开轧温度提高到1000℃，按照TMCP轧制理论，如果第Ⅱ阶段开轧温度超过950℃，容易产生混晶组织，对产品的最终性能尤其是低温韧性十分不利。同时，轧件终轧温度头尾温差达70～80℃，造成头尾性能较大波动

       卷轧工艺生产时，第Ⅱ阶段开轧温度为950℃，终轧温度可以控制在800～830℃，整个轧件的温度比较均匀，头尾温差可以保持在30℃以内。

       两种工艺轧件温度均匀性对比见图1。平轧钢板的成品长度约为90m，卷轧钢板的成品长度约为200m，如果平均计算，两者长度方向上的温度不均匀性分别为0．83℃／m和0．175℃／m，因此，采用卷轧工艺可以显著降低钢板的头尾温差。

3．3  平轧、卷轧成品板性能均匀性对比

        为了对比分析平轧、卷轧两种工艺条件下成品板的性能均匀性，选用了50批次的X60管线钢板共约1200t进行统计，平均力学性能见表4。

   平轧工艺生产的同一轧制批次的钢板拉伸性能平均偏差为60MPa左右，且头、中、尾性能不均匀。而卷轧工艺生产的同一轧制批号的钢板强度平均偏差为17MPa。由于两种工艺成品钢板长度不同，将性能差异与钢板长度对应来看，平轧钢板性能不均匀性为0．67MPa／m，而卷轧钢板性能不均匀性为0．085MPa／m。可见，卷轧工艺生产的钢板，其长度方向的性能均匀性得到了大幅度的提高。

3．4平轧、卷轧成品板组织均匀性对比

       平轧工艺轧件头尾终轧温差较大，组织差异十分明显，见图2。头部组织主要为细小的粒状贝氏体，铁素体含量很少；而尾部组织为铁素体+珠光体以及部分贝氏体，其中大部分为尺寸较大的先共析铁素体。这是由于尾部终轧温度较低，水冷前已有大量多边形铁素体析出。而大量的先共析铁素体显著降低了钢的屈服强度，造成了头尾性能差异较大。

       卷轧钢板头、中、尾组织差异较小，见图3。虽然尾部组织中铁素体含量及铁素体尺寸有所增加，但组织的类型与均匀程度差别较小，从而保证了通板性能的均匀性。

3．5平轧、卷轧产品收得率对比

        经统计，平轧工艺生产的钢板冷却后50％不平度超标。瓢曲的钢板需要二次冷矫直，但冷矫直不但增加了生产成本，而且在冷矫直过程中增加了钢板的内应力，会给制管的成形过程带来隐患。从生产结果统计，平轧钢板的综合合格率只有82％左右。

       卷轧钢板的性能合格率达99％以上，虽然在成品头尾3～6m的范围内由于和卷取炉的卷轴接触，有比较严重的划伤，划伤的部分钢板改判后，成品的综合合格率能稳定保持在91％以上。

4  结语

       上述对比分析表明，采用卷轧工艺可以显著减小轧制过程中轧件的头尾温差，提高成品钢板头尾的组织性能均匀性，并且具有生产收得率高、产品板形好以及便于后续制管成形等特点。

       目前采用卷轧工艺生产强度级别在400MPa以下的薄规格钢板的技术已经比较成熟，但对于厚度小于12mm、宽度大于2000rnm的更高级别管线钢还存在一些问题，下一步主要的研究方向为稳定卷轧工艺、卷取炉温度的设定、卷轧时的成功穿带及头尾划伤等问题。

参考文献：

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[6]江海涛，康永林，梁正伟．X65管线钢的模拟炉卷轧制工艺研究与组织性能[J]．钢铁，2006，41(4)：51—55．