低压缩比厚规格钢板轧制工艺开发探究

易旺

【摘 要】在控制加热温度的基础上，对道次大压下量轧制工艺进行应用，并在此基础上利用轧后强水冷工艺优化正火工艺，可以为钢板内部质量及性能的提升提供保障，本文主要对低圧缩比厚规格钢板轧制工艺的内容，低圧缩比厚规格钢板轧制工艺下的钢板组织特点与轧制工艺的实施效果进行了分析。

【关键词】厚规格钢板；低圧缩比；内部质量

厚规格钢板在建筑工程、机械制造、容器制造及锅炉制造等领域具有着较为良好的应用前景。它可以被看作是事关国民经济发展的重要原材料。复合制坯钢板轧制工艺是风电用厚钢板轧制领域较为常用的施工工艺。这种生产工艺存在着成材率低、加工成本高和生产周期长的特点。在这一技术投入使用以后，钢板内部质量下降、探伤合格率的下降，成为了钢板生产领域的突出问题。出于提升钢板质量的需要，钢板生产企业需要对钢板轧制工序进行优化。低圧缩比厚规格钢板轧制工艺建立在道次大压下量轧制工艺与强水冷工艺的基础之上，这一生产工艺可以在实现坯料内部缺陷的焊合的基础上，为钢板的力学性能要求提供保障。

1.低压缩比厚规格钢板轧制工艺的开发的主要内容

1.1加热工艺的开发

以某企业的钢板轧制工艺为例，该企业所生产的钢板为厚度在100-120mm之间的厚风电用钢板。根据厚风电用钢板的实际应用情况，Mn和Pb等合金元素是风电钢化学成分设计中添加的主要元素[1]。这些元素在充分溶解于奥氏体以后，会在钢板生产过程中发挥出阻止奥氏体晶粒生长与提升结晶温度的作用。在低圧缩比厚规格钢板轧制工艺应用于钢板生产以后，钢板生产过程需要为合金元素的充分溶解与板坯的均匀加热提供保障。根据企业钢板生产设备的实际情况，低圧缩比厚规格钢板生产过程中的炉内温度需要控制在1150-1200℃之间，与之相关的加热系数可以控制为10-11min/cm。

1.2轧制工艺的开发

低圧缩比后规格钢板轧制工艺可以为铸坯内部缺陷的焊合提供保障。它可以在遵循低圧缩比生产的原则的基础上，实现铸坯内部缺陷的焊合，也可以让钢板轧制过程中产生的变形在最大的道次压下深入至钢板内部。在这一生产工艺应用于钢板轧制生产以后，压下量成为了钢板变形区形状系数大小的主要影响因素。一般情况下，以下公式为钢板变形程度的主要计算公式：

根据上述公式显示，l/h指代的内容为钢板的变形程度；R主要用于指代轧辊半径。H和h分别指代入口厚度与出口厚度。Δh所指的内容为道次压下量；l用于表述变形区的长度；h指代的内容为钢板入口厚度与出口厚度的平均值。根据钢板生产企业的实际情况，出于保证道次大压下量轧制的需要，企业在钢板生产领域可以采用高温不控温的轧制策略。以厚度为100-120mm的风电钢板生产过程为例，相变点、CCT曲线和钢板生产设备的轧制能力是企业所不可忽视的内容。精轧机的单机生产，是一种较为理想的轧制方式，如在精轧机单机生产模式下，钢板成品的开轧温度可以控制在1050-1150℃之间。钢板生产过程中的最大压下量可以设置为40mm，最大压下率可以控制为40%。

1.3水冷工艺的开发

低压缩比后规格钢板轧制工艺可以为铸坯内部缺陷的焊合提供帮助。但是上述轧制工艺也会给钢板的强、塑性指标及钢板的晶粒度带来不利的影响。水冷工艺在低圧缩比厚规格钢板生产过程中的应用，有助于钢板强、塑性指标的优化。为了对钢板晶粒进行进一步的细化，钢板生产过程中的开冷温度可以控制为940℃，冷速可以控制为6℃；终冷温度为650℃。

1.4正火工艺的优化

连铸坯是厚规格钢板生产过程中不可缺少的原材料。根据连铸坯生产过程的特点，钢水的凝固方向为由外侧向中心的方向，板坯中心偏析与中心夾杂物是溶质元素向中心富集的过程中经常出现的一种现象。中心偏析、中心夹杂物与中心部裂纹也是厚规格钢板生产过程中常见的缺陷。正火工艺的开发，有助于上述缺陷的解决。它可以在改善连铸坯的组织均匀性的基础上，提升钢板的塑性指标。根据低圧缩比厚规格钢板的生产情况，在炉时间的延长，是钢板生产企业优化正火工艺的主要内容，为延长在炉时间，钢板生产企业多采用降低正火温度的方式。通过对厚规格钢板的生产情况进行分析，理想化的正火温度在800-880℃之间，钢板的理想在炉时间为1.6-2.0min/mm。

2.低压缩比厚规格钢板轧制工艺的钢板组织特点

在低圧缩比厚规格钢板轧制工艺应用于钢板施工以后，全厚度金相组织分析是分析钢板轧制工艺应用效果的重要工具。以某企业利用这一轧制工艺生产的钢板为例，这一批钢板的厚度方向与铁素体与珠光体组织有关，近表面处的组织相对较细，钢板芯部存在轻微的偏析现象。此类钢板也具有着整体组织均匀的特点，钢板的品粒度等级为8级，整体质量较为良好，可以有效满足使用需求。

3.低压缩比厚规格钢板轧制工艺的实施效果

低圧缩比后规格钢板轧制工艺的实施效果与钢板的生产过程之间具有较为密切的联系。在厚规格钢板生产工作开始之前，相关人员需要对厚板坯进行锻造处理，以便在提升钢板内部质量完善程度的同时，对钢板板厚中心位置的力学特性进行调整。在低圧缩比后规格钢板轧制工艺应用以后，钢板生产企业可以研发一种两向锻压工艺。这种锻压工艺要求钢板生产企业在厚钢板轧制之前，先在宽度方向对板坯进行压缩处理，进而在厚度方向对板坯进行压缩。两向锻压工艺的在厚规格钢板轧制过程中的应用，可以在降低压缩比的基础上，为厚规格钢板的质量提供保障。

以某钢板生产企业为例，该企业在低圧缩比厚规格钢板轧制工艺应用于钢板生产以后，对不同生产工艺的工艺参数进行了优化。并在此前基础上，确定了利用厚度为250mm的连铸钢坯生产厚度为100-120mm的风电用钢板的生产方案。在加热工艺、轧制工艺和水冷工艺不断优化的生产环境下，钢板的内部质量与力学性能较为理想，根据钢板生产的实际情况，在各个生产工序的工艺参数优化以后，钢板成品的探伤合格率为99.02%，产品的性能初检合格率为97.25%[2]。此种生产工艺在实际生产领域发挥出了降低企业生产成本，提升钢板生产企业经济效益的作用。通过对低圧缩比后规格钢板轧制工艺与复合制坯生产工艺进行分析，前者可以发挥出降低吨钢生产成本的作用，也可以在提升钢材成材率的同时，发挥出缩短钢材交付周期的作用。

4.结语

综上所述，厚规格钢板的生产过程与连铸坯料的尺寸、形变均匀性和压缩比等因素之间具有较为密切的联系。低圧缩比厚规格钢板轧制工艺的开发应用，有助于钢板生产过程中的常见质量问题的改善，也可以在提升钢材成材率的同时，发挥出缩短钢材交付周期的作用。未来一段时期内，海洋、交通运输、能源和重大装备领域的发展问题仍然是国家关注的内容。在严格控制生产成本的基础上，利用低圧缩比厚规格钢板轧制工艺提升钢板制品的内部质量，也可以为国家的经济建设提供一定的支持。

【参考文献】

[1]刘燕霞，董中奇，尹素花，等.Q460D钢板轧制工艺研究[J].铸造技术，2018，39（05）：1053-1055.

[2]宋欣，谌铁强，黄少帅，等.高强度特厚Q460钢板的轧制工艺与力学性能[J].机械工程材料，2017，41（02）：67-71+76.