论热连轧精轧机空过工艺研究与应用

刘旭东

摘要：基于热连扎厂生产的管线钢，存在性能不稳定，产品质量不达标的情况，优化生产工艺方式，可以提升管线钢生产稳定性，提升工艺水平。基于此，本文主要就热连扎精扎机空过工艺应用中面临的困境进行研究，基于管线钢工艺提出的轧机空过思想进行探究，具体研究了热连扎精扎机空过工艺开发和应用情况，旨在优化轧机工艺，提高作业效率。

关键词：热连扎精扎机;空过工艺;工艺水平;生产线

引言：热连扎精扎机空过工艺在品种钢生产过程中，展现了显著的工艺技术应用优势，为产品生产提供了技术支持，优化了热轧带钢生产线，提高了生产效率，保证了产品生产质量。因此，相关研究人员认为，有必要深入探究热连扎精扎机空过工艺的应用情况，从而不断提升热连扎精扎机空过工艺水平。

1 热连扎精扎机空过工艺应用中面临的困境

1.1 精扎机穿带不稳定问题

相关研究学者实践研究发现，不同型号的热连扎精扎机生产工艺水平也存在一定的差异性，部分型号的热连扎精扎机在应用过程中，存在性能不稳定等情况，进一步分析发现，精扎机组在负荷分配上存在不合理之处，在穿戴过程中出现了翘头现象，无形中埋下了安全隐患，增加了卡钢和撞裂轧辊安全事故发生几率。基于此，为提升热连扎精扎机应用稳定性，进而更好满足管线钢生产需要，需要深入研究管线钢性能的影响因素，加强对热连扎精扎机空过工艺的探究，进而实现热连轧厂最大化效益。

1.2 产品性能不稳定

在实际应用部分型号的热连扎精扎机时，发现在精扎机轧制过程中存在压下量较小的问题，影响到晶粒的抑制效果;在此种情况下，热连扎精扎机的压下率达不到10%～15%，难以完全将晶粒压碎;最终得到带钢晶粒存在大小不均匀的情况，有的晶粒规格在14µm～15µm，有的晶粒规格在3µm～5µm，甚至出现了混晶的现象。有相关研究人员，使用了API5L-X80热连扎精扎机进行试验分析，发现轧制的带钢晶粒混晶现象较为严重，同时，发现有落锤断口问题，亟需提升热连扎精扎机组的应用性能，从而达到晶粒细化的目的。

现阶段，管线钢控制轧制及控制冷却工艺技术发展到全新的阶段，在热加工过程中引入计算机控制技术，科学设定了轧制温度、晶粒尺寸、α中残余应变等相关参数，实现对相关参数指标的控制和改变，为管线钢性能提升和开发应用夯实了基础。实践研究发下，当精轧温度在800摄氏度左右进行精轧操作时，可提高压下量，具体要结合生产现场的工艺应用情况和设备投入使用情况，进而在最大程度上提高管线钢的压下率，达到压下标准;进一步研究发现，应用热连扎精扎机空过工艺，可解决上述精扎问题，更好满足生产现场的应用需要[1]。

2 基于管线钢工艺提出的轧机空过思想

基于管线钢在工艺发展驱动下，发展到全新的阶段，因此，有相关研究人员对管线钢变形抗力与变形速率之间的关系;试验研究发现，当管线钢变形速率不断增加的情况下，变形抗力随之增加，抗力增加程度存在一定的差异性，究其原因发现，与管线钢变形温度条件有一定的关联性，受变形速率影响，造成变形抗力的增加，此种状态下管线钢的位错移动速度也在持续加快，此时，需要加大切应力，最大程度上增加管线钢的变形抗力。

进一步研究发现，管线钢从塑性变形整个过程，硬化和软化变化明显，受变形速率的影响，无法满足塑性变形所需的施加，因此，造成管线钢金属材料再结晶软化时间，无法保证塑性变形效果，最终导致加工硬化，造成管线钢变形钢抗力增大。研究中，探究管线钢变形速率与变形抗力关系过程中，充分考虑到管线钢塑性变形过程中吸收的能量转化问题;研究显示，当管线钢变形速率增加的情况，呈现出显著的温度效应显著，此时，管线钢温度持续升高，对变形抗力也产生了一定的影响;同时，发现变形速率对摩擦系数的影响也较大，且在不同温度范围内，变形抗力变化也存在一定的差异;通过上述研究进一步证实了当精轧温度在800摄氏度左右时，应用空过工艺可满足管线钢压下率标准，适合生产现场的应用。

3 热连扎精扎机空过工艺开发和应用

3.1 工艺开发

3.1.1 二级数学模型开发

相关研究人员在研究热连扎精扎机空过工艺过程中，运用二级数学模型进行空过工艺功能进行开发，通过组建空过功能模型，加强工艺与实际生产之间关联性的研究，确保空过工艺开发符合生产现场需要。开发人员在开发程序中，对空过情况进行判断和预测，就不用的层别号进行计算，设定相关的计算参数。开发人员主要运用的是精轧模型中的负荷分配方式进行开发研究的，为强化空过功能，将热连扎精扎机的负荷分配数值设定为自动后移状态。

3.1.2 加强基础自动化控制系统功能开发

在研究和开发热连扎精扎机空过工艺过程中，有研究人员基于空过功能优化视角，充分利用基础自动化控制系统和上述提到的二级数学模型进行全面的开发，重点开发轧钢工艺和相关设备控制系统等，包括咬钢信号调整、传动故障空过、空过机架的辊缝处理等。在咬钢信号调整中，主要根据轧制力进行判断，并采取周期积分方法，对无法产生咬钢信号情况进行优化和调整;针对空过速度方面的问题，主要采取的是将下游机架级联等量传输给上游机架;当机架处于空过状态时，空过机架级联量为“0”;针对传动故障而言，在空过状态下，出现传动故障空过，可对空过机架传动系统控制字進行修改，转化为空过主传动状态[2]。

3.2 工艺应用

空过工艺主要应用在管线钢生产过程中，深入研究空过工艺性能和功能，可为工艺改进剂管线钢生产提供保障。以下就热连扎精扎机空过工艺应用情况展开探究：

3.2.1 管线钢温度制度和化学成分分析

以状铁素体管线用钢为例，此种管线钢主要应用在我国“西气东输”工程中，展现了显著的应用优势，此种管线钢是在传统管线钢基础上降低碳含量，增加Mn、Mo含量，并添加了Nb、Ti等微合金元素。就状铁素体管线用钢属性看，具有高密度位错、晶粒细小、高韧性特征，广受管线钢生产厂商青睐。有研究人员在管线钢以往开发经验基础上，研究了管线钢X70的化学成分，成分中包含Si、V、Cr、Cu、P、S、C等成分，其中Mn、Mo、Nb等成分含量较高;进一步研究发现，使用热连轧机空过工艺轧制厚规格的管线钢，优化了工艺生产过程，通过调整Nb、Ti、Mo等化学成分的含量，保证了生产效益，降低了经济成本，工艺优势显著。

3.2.2 分析管线钢空过轧机生产负荷分配

在二级数学模型开发应用支持下，实现管线钢自动轧钢目标，进一步根据此模型进行计算和参数设定，合理地调整了管线钢空过轧机生产负荷分配值，针对X70的六机架分配方式看，以42.42rdr、24.85rdr、9.63rdr、6.11rdr为主，X70的五机架分配方式看，以42.42rdr、0rdr、24.88rdr、13.43rdr为主。根据二级数学模型计算后，推导得出了两种机架在不同负荷分配方式下的压下量和压下率。就优化分配后的管线钢空过工艺效果看，解决了厚规格管线钢轧制过程中面临的困境问题，提升了管线钢轧制稳定性;将空过工艺应用于其他品种钢生产中，同样解决了厚规格轧制问题，大大提升了产品生产性能，提高了产品穿带稳定性。

结论：综上所述，对热连轧精轧机空过工艺研究与应用，为精轧控制系统优化改进，提供了全新的思路，可充分利用空过工艺进行产品开发进而应用，大大提升产品质量的同时，解决了设备生产运行过程中出现的问题，从根本上提高了轧机运行效率，应用前景广阔。

参考文献：

[1]郜振兴.热卷箱在热连轧机组中的应用[J].装备机械，2021（2）：26-30+57.

[2]刘宝龙，唐卫东.热轧半连轧生产线改造[J].一重技术，2021（3）：8-11.