高线多规格钢坯轧制常规产品控冷工艺研究

赵永劭

（承德钒钛棒材事业部，河北 承德 067102）

0 引言

承德钒钛棒材事业部高线生产车间所生产的产品是HRB400E 盘螺，规格为8.0 mm 和10.0 mm 两种；所使用的HRB400E 坯料主要为正品盘螺坯料、混浇坯和直螺改判坯料，其中混浇坯和直螺改判坯料成分差异较大，若根据正品盘螺坯料的散冷线风机及风冷线辊道参数投用，经常会出现成品性能不合（屈服强度过高导致的屈标比不合），增加生产成本。

1 性能不稳定因素分析

1.1 坯料熔炼成分

在高速高效线材生产模式、轧钢工艺条件不变的情况下，轧制坯料的熔炼成分直接决定产品的力学性能。C 碳含量越高，钢的硬度越高，耐磨性越好，但塑性及韧性越差；S 硫是钢中的有害杂质，含硫较多的钢在高温下进行压力加工时，容易脆裂；P 磷能使钢中的塑性及韧性明显下降，特别在低温时影响更为严重，这一现象称为冷脆性，在优质钢中，硫和磷的含量应严格控制，但低碳钢中含有较高的硫和磷，能改善钢的可切削性；Mn 锰能提高钢的强度，消除或削弱硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，含锰量较高的高合金钢（高锰钢）具有良好的抗磨性及其他物理性能，Si 硅含量增加可使钢的硬度增加，但塑性及韧性下降，电工用钢中含一定量的硅能改善软磁性能；Cr 铬能提高钢的淬透性及耐磨性，改善钢的抗氧化作用，提高钢的抗腐蚀能力；V 钒能细化钢的晶粒组织，提高钢的强度、韧性及耐磨性，在高温溶入奥氏体时，可增加钢的淬透性，反之会降低钢的淬透性；Al铝能细化钢的晶粒组织，阻抑低碳钢的时效，提高钢在低温下的韧性，还能提高钢的抗氧化性，提高渗氮钢的耐磨性和疲劳强度等；Cu 铜在钢中较为突出的作用是改善普通低合金钢的抗大气腐蚀性能，特别是和磷配合使用时，若未形成严格的控冷工艺参数，其产品极易出现性能波动甚至产生废品，影响生产成本。

承德钒钛棒材事业部有80%以上的坯料为下线直螺、混浇坯，因而造成性能不稳定甚至出现性能不合的情况，严重影响产品质量及生产成本。

1.2 散冷线风机冷却参数

线材产品性能在很大程度上与控冷工艺密切相关，合理的控冷工艺参数更易改变钢材的内部组织以达到用户对产品机械、力学性能的使用要求。在坯料成分混轧的情况下，散冷风机参数没有与坯料成分一一对应，造成性能波动。有许多高速线材厂采用延迟型斯太尔摩冷却线，其特点就是可以适应不同钢种的需要，灵活实现标准型冷却工艺和缓冷型冷却工艺切换；多段传动辊道，辊道速度可调，风机数量多，速度和风量可控，辊道上设置落差，在风机风口处安装“佳灵”装置，可改善线圈搭点处的冷却状况。

2 改善措施

2.1 坯料按熔炼成分分类

HRB400E 坯料主要分为正品盘螺坯料、混浇坯和直螺改判坯料。首先把混浇坯和直螺改判坯按照成分进行分类。把同种成分的坯料归为一类，然后把每一类坯料按照不同的控冷工艺进行轧制，对轧后的成品材进行金相及性能分析，选出每一类最适合的控冷工艺，主要按w（Mn）分成三类，依次为1.20%～1.30%、1.30%～1.40%、1.40%～1.50%，如表1 所示。

表1 钢坯成份分类表

2.2 按出炉温度、进精轧温度及吐丝温度分类

钢坯在加热炉里的温度控制是为了控制成品线材奥氏体晶粒细化，降低精轧温度从降低钢坯出炉温度开始控制，要求加热炉钢坯按不同钢种温度均匀加热，保证轧制中整个断面的变形均匀，因此降低了燃料的消耗，减少钢坯表面脱碳现象，氧化烧损也大大降低；为了控制轧件升温，降低轧件进入精轧机组的温度，精轧机组设有水冷箱，以便进入精轧机组之前的轧件温度降低到适宜轧制的温度范围，成品规格Φ8.0 mm、HRB400E 的出炉温度范围为1 000～1 060 ℃，精轧入口温度范围为910～950 ℃，同材质精轧入口温度较成品规格Φ10.0 mm 中限880 ℃、高50 ℃、吐丝温度高20 ℃，在生产轧制中严格按成品规格执行温度范围，并用手持测温枪进行抽测，发现问题及时调整。

2.3 按钢坯成分制定不同的风机用量

以成品10 螺为例根据产品性能选定最适合的风机参数，如表2 所示。

表2 螺风机转速开启参数

2.4 优化孔型

轧制10 螺时成品出口弯头轧制通道产生的废钢较多，影响轧制过程，再次出炉轧制时炉头坯料温度有波动，造成性能不稳定，成品调整比较困难，头尾纵筋超标较多，影响成材率，取样时易出现性能不合，造成质量损失，通过缩小钢筋的基圆尺寸和横肋宽度、高度和纵肋宽度，成品辊缝由1.2 mm 增加到1.6 mm，在保证钢筋力学性能和尺寸符合标准要求的前提下，力争获得最大的负偏差率，通过生产实践优化后，问题得到解决。

2.5 控制水冷段流量及更换磨损超标件

出炉温度由加热炉控制，影响条件少，出炉温度均符合要求。在生产过程中，进精轧温度及吐丝温度主要影响因素为水冷段冷却效果。对水冷段气动阀进行严密监控，发现温降不达标时及时启动备用冷却阀门。对水冷段进行定期检查，严格按照标准对产线磨损超标件进行更换。

2.6 改造散冷线，提高冷却效果

原有散冷线冷却风机两侧有通风口，中间无通风口，造成两侧风量较大，风冷冷却不均导致产品通圈性能不均匀。将散冷辊道中间链焊接铁板，在中间加通风口，增加风机中间风量，使得风量均匀，改善成品冷却效果，使产品通圈性能更加均匀。

3 结语

通过对高线成品性能波动的原因进行深入的分析研究，经不断尝试总结，得出有效的应对措施，且效果十分显著。通过规范轧钢过程中的关键节点，轧线冷却得到控制，对不同规格以及混浇的钢坯总结制定标准化参数，实施后对该产线2022 年轧制的7 855炉的混浇坯和直螺改判坯料的成品性能的数据进行分析，对比实施前挑选的7 855 炉，实施后的性能屈标比全部合格，2022 年全年，直螺坯料轧制盘螺坯料为42.26 万t，产品性能一次不合格率仅为0.24%，比2021 年降低了0.25%，使得生产产品性能一次合格率达到99.76%，二次合格率达到了100%。