中厚板控制轧制与控制冷却技术

杜海涛

山钢集团日照有限公司 山东日照 276800

当前工业发展保持一个较高的水平，在性能方面地热轧非调质钢板提出了更高的要求。现阶段，在全球范围内的钢板生产中，控轧与控冷工艺的应用越来越广泛。该项技术指的是钢坯在为拟定的奥氏体区域或亚稳定区域内进行轧制，然后空冷或控制冷却速度，从而获取到铁素体与珠光体组织，基于一些条件，可以获取到贝氏体组织。该项工艺是基于奥氏体的再结晶与未在结晶的相关理论而实现的，在对板坯的加热温度、形变量以及终轧温度的控制下，对相关机理加以利用，进而最大程度的细化钢板内部的晶粒，使其强度得到提升。

一、概述

根据冷却方式，可以将加速冷却分为同时冷却、连续冷却以及兼容冷却等三种形式。其中同时冷却指的是钢板在进入冷却装置的同时向钢板全场进行喷水，使其温度达到规定值。由于辊道与钢板小表面接触时间较长，可能会村子啊冷却均匀不足的情况，针对此，应将摆动功能赋予给冷却装置。通过长度对比，冷却装置应少长于控冷轧件的最大长度。通过同时冷却方式的应用，可以使钢板头尾的温差得到有效控制；连续冷却指的是钢板进入冷却装置时就开始进行冷却，按照规定值从头到尾对其终冷温度进行控制；兼容冷却方式则是指针对不同长度、厚度的钢板，采取同时冷却、连续冷却等方式。

关于喷水方式，则可以根据冷却系统的不同，将其分为层流、水幕、高压喷嘴以及气水冷却等。其中层流冷却则是按照层流状控制水流，可以钢板可以受到均匀的冷却，这种方式冷速相对较低，在直接淬火冷却中并不适用，并且对水质有着比较严格的要求；气水的冷却特点则是将空气进行压缩，使其雾化然后均匀的冷却钢板，这种方式在冷却速度方面更易于调节，但使用的设备需要比较复杂的管线，并且会产生较大的噪声。

二、冷却装置与矫直机的关系分析

冷却装置与矫直机的关系主要分为紧凑式与分离式两种。前者指的是在将热矫直机靠在控制冷却装置进行布置，二者操作同步，对于一些场地受限的厂房，紧凑式比较使用；分离式则是指控制冷却的钢板在进入矫直机时已经与控制冷却设备完全分离。在大部分情况下，在冷却装置中的钢板会按照0-2.5m/s的速度进行移动，矫直速度亦是如此。在确定冷却段钢板速度时，主要参考钢板种类与其规格。矫直速度的确定则需要根据板形。

关于冷却装置位置的影响因素，主要涉及到四点，具体阐述如下：第一，冷却装置应与轧机靠近。轧机中的轧件变形完毕之后，将产生晶粒组织的回复与静态再结晶。例如C含量0.2%，变形量30%的钢，在950℃条件下，在完成变形10s后，发生再结晶的奥氏晶体达到了60%。一般来讲，应该将钢板终轧到冷却的时间控制在20s内；第二，冷却水与蒸汽会对工艺仪表产生干扰，应对此情况进行规避。应预留安装位置给测厚仪、测宽仪等；第三，在轧制过程中，应对交叉轧制需要的辊道长度加以控制；第四，控制冷却装置位置还受到矫直机的影响，应对此予以充分分析。具体而言，不同厂家设置矫直机的位置各有不同，对于在控制装置前设置矫直机的情况，尽管这可以使钢板在控制冷却阶段的板形更加平直，然而矫直难度却大大增加，这种设置方式会使主轧线的设备间距增加，并且钢板终轧到控制冷却的时间也有所增加，控制轧制冷却的效果大打折扣。

三、控轧控冷工艺对中厚板工厂设备的要求

控制轧制的特点就在于轧制过程处于超低温条件下进行，并且轧制负荷较高，这也就决定了控制轧制需要具有性能比较强大的轧机设备。一般来讲，为了对成品钢板的厚度精度、平直度等性能参数加以控制，轧机刚性系数不得低于10kn/mm，支承辊直径应在2000—2400mm，并且需要对平直度控制手段加以利用，比如工作辊弯辊。为了保证大轧制力矩满足控制轧制的需求，应按照2×10000kw的功率设置轧机主传动电机，其过载力矩的最大允许值应达到 2×4000kNm，电机转速为 0-60r/min，轧制速度的最大值为6.5-7m/s。在完成控制冷却后，由于要求钢板温度不超过600℃，高牌号管线钢不超过500℃，因此需要加速冷却装置，热矫直机具有比较强大的性能。为了保证钢板在冷却之后的温度能够在各方向保持均匀，还需要设置具有特殊控制功能的计算机控制系统。

在实践中，我们不难发现，中厚板控制轧制与控制冷却技术具有多项突出优势。例如基于该项生产工艺，可以使钢板强度、韧性以及可焊性得到强化，并且成本也相对低廉。基于中厚板控制轧制与控制冷却技术的运用，在结合当前我国的资源优势，对于高强度、高韧性钢板的研发与生产而言无疑有着积极的影响。