酸軋機組生產超高強度鋼產品的實踐

□ 陶 勇 □ 周萬良 □ 應建斌

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1 生產背景

減輕汽車車身質量是降低汽車燃油消耗與污染物排放的有效途徑,超高強度鋼板材的大量使用是實現汽車輕量化最經濟可行的方法。超高強度鋼板材軋制技術要求高,生產難度大,國際上只有少數鋼廠可以批量穩定生產。C402酸軋機組最初設計時并不具備軋制超高強度鋼的能力,僅能軋制600 N級高強度鋼。目前,C402酸軋機組逐步開始軋制800 N級到1 200 N級不同規格超高強度鋼,使酸軋機組處于生產極限狀態,遠遠超出了設計性能。為了使超高強度鋼軋制過程處于受控管理,經過1a多的試驗軋制,以及學習同類酸軋機組的生產經驗,收集總結軋制超高強度鋼的各類問題,目前已形成一整套適用于C402酸軋機組軋制超高強度鋼的生產方法。這一生產方法有效地保證了C402酸軋機組在軋制超高強度鋼時能最大限度穩定批量生產。

2 生產難點

2.1 跑偏斷帶

超高強度鋼具有材料強度高、塑性差等特點,軋制難度與普通鋼種相比更大。目前,生產牌號為1180DP的熱軋超高強度鋼時,熱軋內圈部分板形極差,C402酸軋機組軋制時容易發生跑偏斷帶而停機的故障。針對這一問題,來料走熱軋精整,切除鋼卷板型差的頭尾部分。在酸軋機組通過板材時,要做好板料對中的監控。軋機操作人員在生產時要密切注意來料頭尾板形,根據7號板材對中前的糾偏狀態和酸洗段板材通過狀態,提前做好軋機降速或軋機在非軋制情況下通過板材穿帶等應急手段。

2.2 跳躍斷帶

試驗軋制初期,超高強度鋼軋制時經常發生跳躍斷帶。由于超高強度鋼材質超硬的特點,軋機的軋制力常大于20 000 kN,為了防止鋼帶跳躍,經過反復研究,制定出防止超高強度鋼跳躍的措施。

對于牌號為780DP的超高強度鋼,入口熱卷厚度跳躍控制為不大于0.7 mm。對于牌號為980DP和1180DP的超高強度鋼,入口熱卷厚度跳躍控制為不大于0.5 mm。

2.3 變形量控制

超高強度鋼軋制時,C402酸軋機組常處于生產極限狀態。特別是1.0 mm厚度以下的超高強度鋼,軋制時要通過合理分配軋機各道次變形量,適當加大各機架間張力等超常規做法,保證機架內的帶鋼處于軋制受控狀態,這樣才能避免發生斷帶、堆鋼、開腔等惡性生產故障。

3 生產工藝優化

為了使C402酸軋機組能夠穩定順利地軋制超高強度鋼,并使軋制過程處于受控管理,從入口段、酸洗工藝段、軋機段、計劃編排共四個方面對生產工藝進行優化。

3.1 入口段

在超高強度鋼軋制過程中,每卷鋼帶之間需要焊縫連接。為了提高鋼帶焊縫的焊接質量,在超高強度鋼焊接前,需要清潔焊機的雙切剪、導向輪、上下噴嘴等部件,這樣不僅可以大幅改善焊縫質量,而且能夠及時發現焊機存在的問題,并及時處理。

為了防止超高強度鋼熱卷帶頭缺陷導致軋機頭尾斷帶,提高焊縫質量,規定超高強度鋼入口切除的頭尾長度。來料厚度不小于3.0 mm時,外圈為5 m,內圈為4 m。來料厚度小于3.0 mm時,外圈為6 m,內圈為5 m。根據外圈銹蝕情況和板型情況,適當加長切除部分。在實際生產過程中,對于薄料超高強度鋼頭尾部分產生的鐮刀彎形狀,切除部分可以加長到10 mm。

為了避免焊縫沖邊導致軋制后超高強度鋼邊裂斷帶的情況,規定焊縫沖邊的原則。當鋼帶寬度跳躍大于80 mm時,可以沖邊。反之,根據焊縫實際情況,盡量不沖邊。

為了防止超高強度鋼前后卷規格跳躍大導致焊縫質量不佳,規定前后卷跳躍條件。牌號為780DP的超高強度鋼,入口熱卷厚度跳躍不大于0.7 mm。牌號為980DP和1180DP的超高強度鋼,入口熱卷厚度跳躍不大于0.5 mm。

3.2 酸洗工藝段

為了防止超高強度鋼鋼帶焊縫段經過拉矯機發生斷帶,鋼帶焊縫段經過拉矯機時模式為自動快開模式,且焊縫段通過拉矯機必須保證速度不快于60 m/min。針對超高強度鋼,開發了一種微拉矯模式,這一模式的走速范圍比快開模式小。

另一方面,為了提高超高強度鋼表面酸洗質量,規定酸洗速度不快于240 m/min。

3.3 軋機段

若軋機1號機架中間輥軋制力大于50 000 kN,則輥必須更換。中間輥的表面粗糙度對軋制高強度鋼有一定影響,特別是1號機架,對超高強度鋼的咬入有明顯作用。因為來料板形經過1號機架軋制會明顯好轉,所以1號機架的軋制質量對后道機架順利軋制而言非常重要。

對于牌號為980DP和1180DP的超高強度鋼,如果出口厚度大于1.5 mm,那么1號至4號機架換輥軋制力為15 000 kN±1 000 kN;如果出口厚度不大于1.5 mm,那么換輥軋制力小于13 000 kN±1 000 kN;如果計劃中出口厚度有混合在一起的情況,那么按小于13 000 kN±1 000 kN控制。

對于牌號為780DP的超高強度鋼,1號至4號機架換輥軋制力為15 000 kN±1 000 kN。如果牌號為780DP的超高強度鋼出口厚度小于1.0 mm,那么需要重點跟蹤生產,跑偏斷帶的可能性非常大,應嚴格控制軋機速度慢于500 m/min。

為了保證C402酸軋機組對超高強度鋼強大的軋制力,換輥后充分預熱參考卷數一般為五卷。

C402酸軋機組的升速斜率首選低檔,這樣選擇升速比較安全。針對軋機出口厚度小于1.1 mm的薄料超高強度鋼,C402酸軋機組軋制時的最快速度建議不大于500 m/min。

C402酸軋機組軋制升速過程中需仔細觀察,分步逐級升速。在升速過程中需觀察軋材厚度差、前滑值、張力差等,如有異常立即降速。

軋機在軋制特殊規格超高強度鋼出現跳躍時,應采取重新穿帶的方法。在前后卷硬跳軟的情況下,軋制力差大于4 500 kN。在前后卷軟跳硬的情況下,軋制力差大于6 000 kN。前后卷寬度差在80 mm以上。在鋼種跳躍兩個等級等極端情況下,建議重新穿帶,避免鋼帶焊縫段經過時發生斷帶開腔的異常作業。

軋機在超高強度度鋼正常軋制時,須仔細確認鋼帶頭尾厚度差情況。鋼帶頭尾部分由于材質不均勻、硬度不均,會經常出現厚度不同的情況,因此嚴禁軋機盲目升速引發軋制異常情況。

超高強度鋼的板型差比較常見,對于外購原板,特別是來料厚度小于3.0 mm,牌號為1180DP的超高強度鋼卷,軋制時帶鋼鐮刀彎現象比較嚴重。軋機操作人員在生產時要密切注意來料軋材頭尾板形,防止帶鋼在軋制過程中跑偏,根據7號板材對中前的糾偏狀態和酸洗段通過板材狀態,提前做好降速或者軋機在非軋制情況下通過板材穿帶等應急手段。

3.4 計劃編排

良好的計劃編排是超高強度鋼順利軋制的前提,超高強度鋼應盡量集中批量生產,一個批次量原則上大于1 000 t,前后卷寬度差盡量控制在80 mm以內,減少軋機重新穿帶。

C402酸軋機組軋制的牌號為780DP的超高強度鋼,通過反復試驗比較,完全可以編排在590CQ級材料中生產。對于牌號為980DP的超高強度鋼,原則上可以采用590CQ級材料過渡。

不同牌號的超高強度鋼,入口厚度銜接也很關鍵。牌號為780DP的超高強度鋼,入口熱卷厚度跳躍應不大于0.7 mm。牌號為980DP和1180DP的超高強度鋼,入口熱卷厚度跳躍應不大于0.5 mm。

4 結束語

改善超高強度鋼軋制工藝,有效提高了C402酸軋機組生產超高強度鋼的能力,軋制產量從最初的100 t/h提高到200 t/h以上,同時大幅減少了超高強度鋼卷斷帶,提高了經濟效益。