拓宽热轧超薄超宽2205 系双相不锈钢船板极限规格研究

武文青， 张 雷， 杨厚琳

（山西太钢不锈钢股份有限公司临汾分公司， 山西 临汾 041000）

1 研究背景

2205 系双相不锈钢是由质量分数为22%的铬、质量分数为3%的钼及质量分数为5%～6%的镍氮合金构成的双相不锈钢。它具有高强度、良好的冲击韧性以及良好的整体和局部的抗强腐蚀能力。与奥氏体不锈钢相比，2205 系双相不锈钢的耐压强度是其两倍，热轧时变形抗力大。2205 系双相不锈钢是铁素体和奥氏体含量各占50%的不锈钢（标准状态下），在实际制造中，要求最高相含量比值在60%以内，在轧制时其特殊的组织边部容易开裂，特别是轧制超薄、超宽极限规格不锈钢时，存在热轧板形较差，成功率低的问题。

近几年，2205 系双相不锈钢板合同量不断增加，特别是2205 系双相不锈钢船板的合同量更是逐年增加，订单中2205 系双相不锈钢船板超薄、超宽极限规格越来越多，如7.5 mm×2 500 mm×Lmm、8 mm×2 500 mm×Lmm、8.5 mm×2 500 mm×Lmm、9.5mm×2600mm×Lmm、11.5mm×2800mm×Lmm，而热轧板形合格率只有20%以下。超薄、超宽2205 系双相不锈钢船板极限规格在轧制时板形难以控制，容易产生中浪、边浪板形缺陷，更有甚者会出现直接“刮框”轧废的情况。因此，需要分析造成板形不良的影响因素，查找具体原因并予以改进，以提高轧制板形，从而保证轧制超薄、超宽2205 系双相不锈钢船板极限规格生产的持续稳定和质量稳定控制。

2 热轧超薄、超宽2205 系双相不锈钢船板极限规格影响因素分析

2.1 超薄、超宽2205 系双相不锈钢船板坯料设计

在对超薄、超宽2205 系双相不锈钢船板极限规格轧制时，结合现场设备的工况，对坯料设计这一影响因素分析如下：

1）热轧超薄、超宽2205 系双相不锈钢船板极限规格坯料设计时，若钢板倍尺长度设计不合理，在轧制时易造成镰刀弯，轧制过程中也易出现钢板“刮框”轧废的情况；

2）热轧超薄、超宽2205 系双相不锈钢船板极限规格坯料设计时，钢板倍尺长度太长，轧机往复轧制时轧辊受热，热凸度增大，易导致钢板产生中浪；

3）热轧超薄、超宽2205 系双相不锈钢船板极限规格坯料设计时，通过二火改轧，直接改轧到成品宽度，一是改轧坯料通不过高压水除鳞箱，二是由于加热炉到精轧机距离为133.935 m，改轧中间坯厚度薄、温降快，无法保证终轧温度，钢板易出现瓢曲，而终轧温度太低，易轧废钢板。

2.2 加热温度

1）临汾分公司单炉单机生产，2 号加热炉与精轧机距离为133.935 m，坯料出炉后到精轧机轧制时，温度降低40～50 ℃，温降过快，轧制节奏、轧机控制不好，道次间的时间间隔延长，轧制时钢板易出现板形较差，更有甚者会出现“刮框”轧废的情况。

2）加热炉与精轧机距离较长，钢坯在运输过程中上表面散热速度快，轧制时上下表温差较大，容易形成头部上翘或下扣，薄板极易钻入上下工作辊护板间隙和轧机机后辊道间隙，造成钢板轧废甚至引起停机事故。

2.3 轧辊实际辊型

精轧机轧辊辊系凸度是辊系原始凸度、热凸度、轧辊磨损、轧辊挠度、辊缝倾斜等综合辊缝总和。精轧机轧辊原始凸度是精轧机轧辊辊缝凸度的基本保证，而精轧机轧辊磨床的磨削精度直接决定精轧机轧辊辊系的原始凸度。

精轧机工作辊型的计算公式如下：

式中：ΔD0为原始辊型，凸辊型为正，凹辊型为负，平辊型为零；ΔD热为热凸度，凸辊型为正，凹辊型为负；ΔD摩为磨损凸度。

通过精轧机工作辊型的计算公式可以看出，由于工作辊磨损凸度值很难事先确定，磨损凸度通过换辊来解决；热凸度由轧辊的材料和辊身温度分布决定，轧辊冷却水喷嘴堵塞，冷却不均匀皆会影响轧辊热凸度；原始辊型凸度一般情况为平辊型，由于辊温和磨损的影响，原始辊型凸度设计为负辊型，即由凹辊型来弥补辊温和磨损对精轧机工作辊型的影响。

2.4 精轧机窗口滑板间隙

1）精轧机窗口滑板间隙太大。由于钢板在轧制过程中，随着轧制时间的推移，精轧机窗口滑板不断磨损，磨损严重的滑板上的固定螺丝会磨损脱落，更有甚者牌坊上的滑板也会脱落。滑板不断磨损后，使得精轧机窗口滑板间隙太大，精轧机工作辊会在径向和轴向上产生“晃辊”“窜辊”，造成精轧机工作辊在轧制过程中轧制不稳定，从而形成边浪板形缺陷，更有甚者出现“刮框”轧废。

2）精轧机窗口滑板间隙上下工作辊差别太大。精轧机操作侧上下工作辊窗口滑板间隙差别太大，或精轧机操作侧和传动侧工作辊窗口滑板间隙差别太大，均会导致精轧机工作辊在轧制过程中受到的冲击力与轧制力不均衡，产生剧烈影响，且轧制控制也极不稳定，易造成飘曲板形缺陷，更有甚者出现“刮框”轧废。

2.5 精轧机推床中心线

1）轧制过程中，若推床对中不正或不进行推床对中操作，会使轧制钢板与精轧机工作辊中心线偏移，工作辊轴承两端所受的力不均衡，轧制时两个工作辊轴线不平行，就会导致轧制钢板两边压下率不相等，从而使轧制钢板两边出口厚度不相等，轧制的钢板易造成侧弯的板形缺陷。

2）临汾分公司2005 年投产的轧线中，精轧机推床与现在新上线的先进推床功能精度相差甚远，精轧机推床中心线对中差20 mm，两边轧制力差50 t，理论上钢板横向同板差约0.1 mm（不含压下机构弹性压扁、辊系凸度和油柱压缩不同引起的厚度差），钢板弯曲量在160 mm 以上。

3 超薄、超宽2205 系双相不锈钢船板板形控制措施

3.1 控制超薄、超宽2205 系双相不锈钢船板坯料设计

针对超薄、超宽2205 系双相不锈钢船板坯料设计影响因素，结合现场设备的工况，对坯料设计进行如下控制：

1）超薄、超宽、超长（8 000 mm 以上）坯料按单倍尺投料设计，倍尺板设计时，最好将总钢板毛长控制在20 m 以内；

2）针对同厚度、相近宽度规格船板，长度不好设计时，可考虑长钢板与短钢板之间的不同长度规格套轧，以保证钢板毛长小于20 m；

3）针对厚度在12 mm 以下，宽度超过2 500 mm的钢板，其长度设计越短越好，将毛长控制在10～15 mm 以内能较好地保证热轧船板板形。

3.2 优化加热工艺

针对2 号加热炉与精轧机距离为133.935 m 的实际情况，为了保证终轧温度，需优化加热工艺。

1）在对超薄、超宽2205 系双相不锈钢船板加热时，经与技术中心沟通，将加热二段、均热段的加热温度整体提高20 ℃，以确保超薄、超宽2205 系双相不锈钢船板的终轧温度。

2）为了避免超薄、超宽2205 系双相不锈钢船板轧制时上下表温差较大，容易形成头部上翘或下扣的板形缺陷的问题，加热二段温度时要控制上下表面温度相同，均热段下表面温度控制比上表面温度略低20 ℃，减少钢坯运输过程中上下表面温度不一致情况，使轧制时变形量均衡。同时防止轧制过程中出现头部上翘或下扣的板形缺陷。

3.3 优化精轧机工作辊辊型

优化精轧机工作辊辊型情况如图1 所示。

图1 优化精轧机工作辊辊型

根据2205 系双相不锈钢船板超薄、超宽规格，厚度8 mm 以下工作辊原始凸度设计为上下全部为-0.2 mm，轧制块数为100～200 块；厚度8 mm 以上工作辊原始凸度设计为上下全部为-0.25 mm，轧制块数0～100 块。

3.4 加强精轧机窗口滑板间隙检查确认

设定精轧机窗口滑板间隙功能精度标准：精轧操作侧上压紧缸滑板开口尺寸为1 220.6～1 221.847 mm，精轧操作侧下压紧缸滑板开口尺寸为1 220.8～1 221.915 mm；精轧传动侧上压紧缸滑板开口尺寸为1 210.6～1 211.847 mm，精轧传动侧下压紧缸滑板开口尺寸为1 210.8～1 211.915 mm。

每周至少测量三次精轧机窗口滑板间隙（见图2），在换辊时间或者检修时间测量精轧机窗口滑板间隙；精轧机窗口滑板间测量超出标准要求时，马上加插垫片来补偿滑板的磨耗量。

图2 精轧机窗口滑板间隙检查确认

每月月初检修时，检查和测量精轧机工作辊、支撑辊、牌坊滑板间隙，测量结果不满足工艺要求时，及时调整牌坊滑板间隙。

3.5 加强精轧机推床中心线确认

精轧机推床中心线设备功能精度：精轧机前、后推床轧件对中精度±10 mm；精轧机前、后推床轧件测宽精度±10 mm。确认现场图如图3 所示。

图3 精轧机推床中心线确认现场

轧机支撑辊使用的是油膜轴承，对前、后推床的对中要求更高。由于油膜轴承衬套和锥套间隙在0.1～1.1 mm（千分之轴承工作直径，随着使用时间的延续，间隙将增大），在支撑辊平衡力的作用下，主机不转时，两侧辊系间隙消除；主机转动时，衬套和锥套形成油膜，即轴承有0.1 mm 以上的油膜厚度间隙。当轧机咬入时，若推床对中差，会造成轧机里外侧油膜厚度压缩量不同。随着里外侧油膜厚度的变化，轧辊里外侧垂直位移量不同，辊缝形状随之发生变化，从而增加了板形弯曲和横向同板差。

临汾分公司精轧机推床与先进推床相差甚远，每次利用换辊时间定期调整校正使前后推床对中，以最大限度地减少推床对板形的影响。每周至少校正一次精轧机前、后推床轧件对中精度，以及精轧机前、后推床轧件测宽精度，当校正结果超出标准要求时，马上修正。

每月月初检修时，检查和测量精轧机推床最大开口度、最小开口度、常规宽度2 m 位置的中心线对中，若发现测量结果不符合设备功能精度要求时，及时调整推床位置。

4 应用效果

对轧制工序的关键工艺参数进行优化后，关键设备功能精度得到保障，坯料设计合理，完成了超薄、超宽2205 系双相不锈钢船板极限规格的合同交付。

川东船板交付：7.5 mm×2 500 mm×Lmm 规格8 块，12.66 t；8.5 mm×2 500 mm×Lmm 规格14 块，16.794 t；9.5 mm×2 600 mm×Lmm 规格22 块，36.418 t；11.5 mm×2 800 mm×Lmm 规格8 块，12.84 t。

中航鼎衡船板交付：8 mm×2 500 mm×Lmm 规格68 块，115.852 t；11 mm×2 794 mm×Lmm 规格14 块，36.97 t。

5 结论

1）通过对超薄、超宽2205 系双相不锈钢船板坯料合理设计，优化加热温度，优化精轧机轧辊辊型，以及对关键设备精轧机窗口滑板间隙、精轧机推床中心线对中设备功能精度进行周期检查测量，实现了2205 系双相不锈钢船板超薄、超宽极限规格成功轧制，板形合格率达到85%以上，实现了2205 系双相不锈钢船板超薄、超宽极限规格批量生产。

2）经过轧制工序的关键工艺参数优化，关键设备功能精度得到保障，成功拓宽超薄、超宽2205 系双相不锈钢船板极限规格的轧制，为临汾分公司生产其他超薄、超宽极限规格的不锈钢品种创造了条件，增加了特殊品种不锈钢的规格范围，为公司赢得了竞争力。