酸轧机组生产超高强度钢产品的实践

2020-02-23周万良应建斌

机械制造 2020年12期

□ 陶勇 □ 周万良 □ 应建斌

1.宝钢股份有限公司上海 200941 2.宁波远景汽车零部件有限公司浙江宁波 315336

1 生产背景

减轻汽车车身质量是降低汽车燃油消耗与污染物排放的有效途径,超高强度钢板材的大量使用是实现汽车轻量化最经济可行的方法。超高强度钢板材轧制技术要求高,生产难度大,国际上只有少数钢厂可以批量稳定生产。C402酸轧机组最初设计时并不具备轧制超高强度钢的能力,仅能轧制600 N级高强度钢。目前,C402酸轧机组逐步开始轧制800 N级到1 200 N级不同规格超高强度钢,使酸轧机组处于生产极限状态,远远超出了设计性能。为了使超高强度钢轧制过程处于受控管理,经过1a多的试验轧制,以及学习同类酸轧机组的生产经验,收集总结轧制超高强度钢的各类问题,目前已形成一整套适用于C402酸轧机组轧制超高强度钢的生产方法。这一生产方法有效地保证了C402酸轧机组在轧制超高强度钢时能最大限度稳定批量生产。

2 生产难点

2.1 跑偏断带

超高强度钢具有材料强度高、塑性差等特点,轧制难度与普通钢种相比更大。目前,生产牌号为1180DP的热轧超高强度钢时,热轧内圈部分板形极差,C402酸轧机组轧制时容易发生跑偏断带而停机的故障。针对这一问题,来料走热轧精整,切除钢卷板型差的头尾部分。在酸轧机组通过板材时,要做好板料对中的监控。轧机操作人员在生产时要密切注意来料头尾板形,根据7号板材对中前的纠偏状态和酸洗段板材通过状态,提前做好轧机降速或轧机在非轧制情况下通过板材穿带等应急手段。

2.2 跳跃断带

试验轧制初期,超高强度钢轧制时经常发生跳跃断带。由于超高强度钢材质超硬的特点,轧机的轧制力常大于20 000 kN,为了防止钢带跳跃,经过反复研究,制定出防止超高强度钢跳跃的措施。

对于牌号为780DP的超高强度钢,入口热卷厚度跳跃控制为不大于0.7 mm。对于牌号为980DP和1180DP的超高强度钢,入口热卷厚度跳跃控制为不大于0.5 mm。

2.3 变形量控制

超高强度钢轧制时,C402酸轧机组常处于生产极限状态。特别是1.0 mm厚度以下的超高强度钢,轧制时要通过合理分配轧机各道次变形量,适当加大各机架间张力等超常规做法,保证机架内的带钢处于轧制受控状态,这样才能避免发生断带、堆钢、开腔等恶性生产故障。

3 生产工艺优化

为了使C402酸轧机组能够稳定顺利地轧制超高强度钢,并使轧制过程处于受控管理,从入口段、酸洗工艺段、轧机段、计划编排共四个方面对生产工艺进行优化。

3.1 入口段

在超高强度钢轧制过程中,每卷钢带之间需要焊缝连接。为了提高钢带焊缝的焊接质量,在超高强度钢焊接前,需要清洁焊机的双切剪、导向轮、上下喷嘴等部件,这样不仅可以大幅改善焊缝质量,而且能够及时发现焊机存在的问题,并及时处理。

为了防止超高强度钢热卷带头缺陷导致轧机头尾断带,提高焊缝质量,规定超高强度钢入口切除的头尾长度。来料厚度不小于3.0 mm时,外圈为5 m,内圈为4 m。来料厚度小于3.0 mm时,外圈为6 m,内圈为5 m。根据外圈锈蚀情况和板型情况,适当加长切除部分。在实际生产过程中,对于薄料超高强度钢头尾部分产生的镰刀弯形状,切除部分可以加长到10 mm。

为了避免焊缝冲边导致轧制后超高强度钢边裂断带的情况,规定焊缝冲边的原则。当钢带宽度跳跃大于80 mm时,可以冲边。反之,根据焊缝实际情况,尽量不冲边。

为了防止超高强度钢前后卷规格跳跃大导致焊缝质量不佳,规定前后卷跳跃条件。牌号为780DP的超高强度钢,入口热卷厚度跳跃不大于0.7 mm。牌号为980DP和1180DP的超高强度钢,入口热卷厚度跳跃不大于0.5 mm。

3.2 酸洗工艺段

为了防止超高强度钢钢带焊缝段经过拉矫机发生断带,钢带焊缝段经过拉矫机时模式为自动快开模式,且焊缝段通过拉矫机必须保证速度不快于60 m/min。针对超高强度钢,开发了一种微拉矫模式,这一模式的走速范围比快开模式小。

另一方面,为了提高超高强度钢表面酸洗质量,规定酸洗速度不快于240 m/min。

3.3 轧机段

若轧机1号机架中间辊轧制力大于50 000 kN,则辊必须更换。中间辊的表面粗糙度对轧制高强度钢有一定影响,特别是1号机架,对超高强度钢的咬入有明显作用。因为来料板形经过1号机架轧制会明显好转,所以1号机架的轧制质量对后道机架顺利轧制而言非常重要。

对于牌号为980DP和1180DP的超高强度钢,如果出口厚度大于1.5 mm,那么1号至4号机架换辊轧制力为15 000 kN±1 000 kN;如果出口厚度不大于1.5 mm,那么换辊轧制力小于13 000 kN±1 000 kN;如果计划中出口厚度有混合在一起的情况,那么按小于13 000 kN±1 000 kN控制。

对于牌号为780DP的超高强度钢,1号至4号机架换辊轧制力为15 000 kN±1 000 kN。如果牌号为780DP的超高强度钢出口厚度小于1.0 mm,那么需要重点跟踪生产,跑偏断带的可能性非常大,应严格控制轧机速度慢于500 m/min。

为了保证C402酸轧机组对超高强度钢强大的轧制力,换辊后充分预热参考卷数一般为五卷。

C402酸轧机组的升速斜率首选低档,这样选择升速比较安全。针对轧机出口厚度小于1.1 mm的薄料超高强度钢,C402酸轧机组轧制时的最快速度建议不大于500 m/min。

C402酸轧机组轧制升速过程中需仔细观察,分步逐级升速。在升速过程中需观察轧材厚度差、前滑值、张力差等,如有异常立即降速。

轧机在轧制特殊规格超高强度钢出现跳跃时,应采取重新穿带的方法。在前后卷硬跳软的情况下,轧制力差大于4 500 kN。在前后卷软跳硬的情况下,轧制力差大于6 000 kN。前后卷宽度差在80 mm以上。在钢种跳跃两个等级等极端情况下,建议重新穿带,避免钢带焊缝段经过时发生断带开腔的异常作业。

轧机在超高强度度钢正常轧制时,须仔细确认钢带头尾厚度差情况。钢带头尾部分由于材质不均匀、硬度不均,会经常出现厚度不同的情况,因此严禁轧机盲目升速引发轧制异常情况。

超高强度钢的板型差比较常见,对于外购原板,特别是来料厚度小于3.0 mm,牌号为1180DP的超高强度钢卷,轧制时带钢镰刀弯现象比较严重。轧机操作人员在生产时要密切注意来料轧材头尾板形,防止带钢在轧制过程中跑偏,根据7号板材对中前的纠偏状态和酸洗段通过板材状态,提前做好降速或者轧机在非轧制情况下通过板材穿带等应急手段。