CN101386124A - 一种中厚板的生产工艺及其专用生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢板的生产工艺，是一种中厚板的生产工艺及其专用生产线，按以下工序进行：缓冷－冷/温装－加热－除鳞－粗轧－汽雾冷却待温－精轧－加速冷却－热矫直－堆/缓冷－精整－标识－入库。专用生产线按次序依次为以下设备：钢坯保温/缓冷坑、加热炉、除鳞箱、粗轧机、中间坯汽雾冷却装置、精轧机、快速冷却装置、矫直机、主动轮冷床和钢坯缓冷坑。按本发明的生产工艺及其专用生产线生产的中厚板具有高强度、高韧性和良好加工焊接性能，成本低，表面质量好。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢板的生产工艺，具体的说是一种中厚板的生产工艺及其专用生产线。
背景技术
随着国民经济发展，需要大量高强度、高韧性和良好加工焊接性能的中厚板，目前中厚板主要采用以下工艺进行生产：钢坯-冷/热装-加热-除鳞-粗轧(再结晶区)-空冷待温-精轧(未再结晶区)-加速冷却-热矫直-精整-标识-入库。对一些性能要求很高或对组织均匀性要求高的中厚板，再按以下工艺进行离线热处理：喷丸-加热-正火/淬火-矫直-标识-入库。淬火板需再次加热-回火-矫直-标识-入库。
以上生产工艺广泛用于中厚板生产，在各类冶金、轧钢和材料相关的杂志刊物上发表有大量相应的文章，通常大家称为“调质处理”。但这一大家常用的生产工艺存在有以下缺陷，影响着产品质量、增加了生产成本，使物流变得复杂，不利于管理：(1)钢坯从炼钢连铸到轧制之间无缓冷过程，不利于炼钢连铸残余于钢坯中的气体(特别是氢和氮)的析出，生产厚板轧成成品后，影响钢的塑性和加工性能；(2)粗轧(再结晶区)轧制完后，对钢坯进行空冷待温，一方面冷却速度慢，影响产量，另一方面在长时间的冷却过程中，中间坯处于高温状态，晶粒会长大，影响加速冷却相变的晶粒尺寸和性能，且在这一过程中，中间坯与空气中的氧反应，生成二次氧化铁皮，同时降低金属收得率和成品表面质量；(3)淬火工艺是离线对再次奥氏体化的钢板进行超快冷，其提高强度的效果不如在轧后直接对具有形变的奥氏体组织进行快冷；对钢板进行离线再加热后的正火、淬火和回火，不但吨钢成本增加200元，且使车间物流变得复杂，交货期变长，影响资金流。由此可见，现有的这种中厚板的生产工艺是有待改进的。
发明内容
本发明的目的在于提出一种可生产高强度、高韧性和良好加工焊接性能的中厚板的工艺及其专用生产线。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种中厚板的生产工艺，按以下工序进行：缓冷-冷/温装-加热-除鳞-粗轧-汽雾冷却降温-精轧-加速冷却-热矫直-堆/缓冷-精整-标识-入库。
一种中厚板生产工艺的专用生产线，按次序依次为以下设备：钢坯保温/缓冷坑、加热炉、除鳞箱、粗轧机、中间坯汽雾冷却装置、精轧机、快速冷却装置、矫直机、主动轮冷床和钢坯缓冷坑，钢坯保温/缓冷坑设在加热炉上料区原料跨内，除鳞箱设在加热炉与粗轧机之间，靠近加热炉，除鳞箱、粗轧机、中间坯汽雾冷却装置、精轧机、快速冷却装置和矫直机依序布置于主轧线上，主动轮冷床和钢坯缓冷坑位于矫直机之后。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
前述的一种中厚板的生产工艺，其中所述缓冷工序：指将钢坯堆放在保温坑中，使其降温速度由28℃/h降低到5～10℃/h，给钢坯中氢、氮等自由气体的析出提供充足的时间，待钢坯温度降到500℃以下时，取消缓冷。
前述的一种中厚板的生产工艺，其中所述汽雾冷却降温工序：将粗轧机轧制后的中间坯，采用汽雾冷却装置将其从1100℃在30～120秒之间快速冷却至860～930℃，然后在30～200秒将其温度均匀化。
前述的一种中厚板的生产工艺，其中所述堆/缓冷工序：将矫直后的钢板在500～650℃从生产线吊下，放入保温坑中以5～10℃/h的速度进行缓慢冷却，待钢板温度低于300℃以后再进行空冷。此工序主要是为了消除热轧时产生的内应力，使钢板中氢、氮等自由气体的析出，提高钢板塑性和韧性。对一些性能要求不是太高的钢板，则采用在300～400℃间将钢坯从生产线吊下，将钢板无缝隙堆在一起，直到100℃以下，以消除热轧、控冷和矫直时产生的内应力。
前述的一种中厚板生产工艺的专用生产线，其中所述粗轧机与精轧机之间的间距为70～80m，原来的生产线中，粗轧机与精轧机之间为48～52m。
前述的一种中厚板生产工艺的专用生产线，其中所述精轧机与矫直机之间的间距为130～150m，原来的生产线中，精轧机与矫直机之间的间距为70～90m。
本发明的优点是：按本发明的生产工艺及其专用生产线生产的中厚板具有高强度、高韧性和良好加工焊接性能，成本低，表面质量好。每生产一吨优特中厚板可创益2000元以上，与离线热处理相比，降本200元以上，每条中厚板生产线按生产20万吨优特中厚板计，可创益4亿元以上，降本4000万以上。实施本发明后，与原有工艺生产钢板对比如下表：
表1
| 项目 | 举例钢种、规格 | 原工艺 | 发明后 |
| 屈服强度 | 中碳加铌，30mm板 | 460MPa | 550MPa以上 |
| 韧性(低温冲击) | 低碳(<0.08％)加铌，40mm板 | -20℃冲出100J | -60℃冲出150-200J |
| 焊接性能 | E40，30mm船板 | 碳当量0.36-0.40 | 碳当量0.33-0.32 |
| 表面质量 | Q345E，40mm板 | 板面残留有大量 | 板面仅有少部份二次 |
| 难除的二次氧化铁皮，厚度0.15mm左右 | 氧化铁皮，厚度0.08mm以下， | ||
本发明实施后，中厚板的机时产量已达229.2吨/小时，处于国内同类第一名的水平，较全国平均水平165.1吨/小时高出38.8％，且随着工艺的进一步优化尚有20％以上提升空间。
附图说明
图1是本发明生产线的平面布置图。
具体实施方式
实施例一
本发明的中厚板的生产工艺按以下工序进行：缓冷-冷/温装-加热-除鳞-粗轧-汽雾冷却降温-精轧-直接淬火-加速冷却-热矫直-堆/缓冷-精整-标识-入库。
缓冷：指将钢坯堆放在保温坑中，使其降温速度由28℃/h降低到5～10℃/h，给钢坯中氢、氮等自由气体的析出提供充足的时间，待钢坯温度降到500℃以下时，取消缓冷。
冷/温装：将钢坯冷到400℃以下，将其装入加热炉。
加热：将钢坯温度加热到1130-1200℃，使其全部奥氏体化、炼钢时加入的合金大部份或全部熔解，同时钢坯的强度明显降低，为后续的粗精轧创造条件。
除鳞：采用16MPa以上高压水，经特制喷嘴连续均匀冲出加热后的钢坯表面，以去除其在加热过程中产生的炉生氧化铁皮。为保证除鳞效果应在钢坯出加热炉后20～30秒内用大打击力的高压水进行除鳞。
粗轧：将钢坯在再结晶温度以上(一般1050～1200℃)，轧制到精轧所需宽度和中间坯厚度。其目的是通过大压下量，使钢坯形成均匀、较细小的再结晶组织。
汽雾冷却降温：将粗轧机轧制后的中间坯，采用汽雾冷却装置将其从1100℃在30～120秒之间快速冷却至860～930℃，然后在30～200秒将其温度均匀化。
精轧：在未再结晶区(一般在950℃以下)，通过多道次轧制，使轧件在厚度上达客户订货要求，内部组织为变形的奥氏体，为加速冷却后得到细小的相变组织创造条件。
加速冷却(或称控制冷却)：通过层流或汽雾等手段，将精轧后轧件快速冷却到工艺所需的温度(在本发明中一般为450～650℃)，使轧件形成低温转变组织，以提高轧件的强度的韧性。
热矫直：将加速冷却后的轧件，通过多辊反复弯曲对其形状缺陷矫正。本发明中其温度范围一般为450～700℃
堆/缓冷：将矫直后的钢板在500～650℃从生产线吊下，放入保温坑中以5～10℃/h的速度进行缓慢冷却，待钢板温度低于300℃以后再进行空冷。此工序主要是为了消除热轧时产生的内应力，使钢板中氢、氮等自由气体的析出，提高钢板塑性和韧性。对一些性能要求不是太高的钢板，则采用在300～400℃间将钢坯从生产线吊下，将钢板无缝隙堆在一起，直到100℃以下，以消除热轧、控冷和矫直时产生的内应力。
精整：对钢板进行切边、切头尾和表面检查等处理，其温度在200℃以下。
标识：在钢板表面固定位置用油漆标识其标准号、牌号、身份证号和外形尺寸。同时将牌号、身份证号用钢印标与钢板表面固定位置。
完成以上工序的钢板就可用磁盘吊收集入库。
本发明的中厚板生产工艺的专用生产线的平面布置图如图1所示，按次序依次为以下设备：钢坯保温/缓冷坑1、步进式加热炉2、推钢式加热炉3、除鳞箱4、粗轧机5、中间坯汽雾冷却装置6、精轧机7、U形管层流冷却装置8、矫直机9、液压分断剪10、主动轮冷床11、钢坯缓冷坑12、过渡冷床13、圆形剪14、切头剪15、定尺剪16、翻板机17、成品检验台18、双工位成品收集台19和切边剪20。钢坯保温/缓冷坑1设在步进式加热炉2上料区原料跨内，除鳞箱4设在步进式加热炉2与粗轧机5之间，靠近步进式加热炉2，除鳞箱4、粗轧机5、中间坯汽雾冷却装置6、精轧机7、U形管层流冷却装置8和矫直机9依序布置于主轧线上，主动轮冷床11和钢坯缓冷坑12位于矫直机9之后。粗轧机5与精轧机7之间的间距为70-80m，原来的生产线中，粗轧机5与精轧机7之间为48-52m。精轧机7与矫直机9之间的间距为130-150m，原来的生产线中，精轧机7与矫直机9之间的间距为70-90m。
主要设备性能参数如下表所示：
表2
| 设备 | 性能参数 | 主要指标和特点 |
| 坯料保温坑 | 外形尺寸：18.2m×6m＝109.2m2最大堆放：两排，每排堆放6垛，每垛堆放10块堆放吨位：总共可堆放2574吨 | 上盖采用小车式包盖移动；炉墙采用硅钙板与低水泥浇注料；炉底用砖砌筑； |
| 步进式加热炉2座 | 坯料厚度：150mm-260mm坯料宽度：1000-2300mm坯料长度：2100-2650mm(双)/4500-5650mm(单排)标准板坯：180×2000×2200mm产量：120t/h(冷装)；160t/h(热装)步进梁上下升降行程：200mm | 1、采用高焦炉混合煤气2、钢坯表面与中心温度差≤20℃，板坯长度方向温差≤20℃3、氧化烧损≤0.7％ |
| 水平行程：600mm最小运动周期：40s有效长度：43m加热炉内宽：6.2m | ||
| 2800粗轧机一台 | 最大轧制力：50000kN最大轧制力矩：2×1700kN·m主电机：4200kw×2轧制速度：0/2.36/5.65m/s轧辊最大开口度：280mm工作辊：φ900/φ850×2800mm支承辊：φ1800/φ1700×2740mm压下速度：0/20/30mm/s机架立柱断面：9000cm2 | 机座自然刚度：8360kN/mm配备：台湾产CNC万能磨床 |
| 中间坯汽雾冷却装置 | 中间坯厚度： 35-120mm中间坯长度(摆动式)：Max.12000mm中间坯温度：～max. 1100℃控制轧制的目标温度：～860℃用水：压力：1.0Mpa；水量：60t/h用压缩空气：压力： ≥0.6MPa；耗量：4000Nm3/h | 冷却时间：≤120秒。 |
| 2700精轧机一台 | 最大轧制力：40000kN最大轧制力矩：2×1470kN·m主电机：4200kw×2轧制速度：0/2.51/6.45m/s轧辊最大开口度：180mm工作辊：φ850/φ800×2690mm支承辊：φ1600/φ1500×2590mm压下速度：0/20/30mm/s机架立柱断面：7200cm2 | 机座自然刚度：6860kN/mm |
| 高密度U形管层流冷却一组 | 控制冷却开始温度：1000℃～850℃；控制冷却返红温度：750℃～500℃；冷却方式：一次通过式8组(1对1)强冷+9组(1对2)主冷+1组(1对1)精冷(共27m长)系统供水能力：4800m3/h钢板冷却时的输送速度：0-2.5m/s | 上、下喷嘴强度：1：1.2-3.0最大瞬时流量：10063m3/h同板温度差2σ≤10℃；异板温度差2σ≤20℃；控冷后钢板纵、横向无明显变形，矫直后成品板形1/4ASTM； |
| 强力矫直机一台 | 钢板矫直时的温度范围：500-900℃矫直速度：0/±1/±2m/s上辊系行程：-25/+250mm矫直钢板的屈服强度：460N/mm2(冷态) | 钢板平直度保证值：矫后钢板不平度要求低于1/4ASTM标准；并能达到一次性矫平。 |
| 最大矫直力：30000KN矫直辊数量：11根(上排5，下排6，含边辊2根)矫直辊直径×长度：Φ285mm×2950mm主电机：AC380V；315KW，670/1340rmp，两台(矫薄规格可只用一台) | 全套矫直辊矫直60万吨不出现钢板质量问题(钢板划伤，工作辊粘钢，工作辊掉皮等)。更换全套矫直辊时间在3小时之内。 | |
| 成品缓冷坑 | 外形尺寸：20.5 x 3.016 x 1.5m3；排烟孔：炉墙上设24个引风机性能参数：型号：Y6-41-NO：9C，1640r/min，22Kw-4P；流量：24019-12407m3/h；压力：2191-2931Pa。 | 炉墙拟采用轻质砖与低水泥浇注料为了减轻炉盖小车重量，炉盖采用钢结构和高铝纤维结构；炉底用砖砌筑，钢板堆放底座用电熔莫来石砖； |
本发明还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的发明之内。
Claims (7)
1.一种中厚板的生产工艺，其特征在于：按以下工序进行：缓冷-冷/温装-加热-除鳞-粗轧-汽雾冷却待温-精轧-加速冷却-热矫直-堆/缓冷-精整-标识-入库。
2.如权利要求1所述的一种中厚板的生产工艺，其特征在于：所述缓冷工序：将钢坯堆放在保温坑中，使其降温速度由28℃/h降低到5～10℃/h，给钢坯中氢、氮等自由气体的析出提供充足的时间，待钢坯温度降到500℃以下时，取消缓冷。
3.如权利要求1所述的一种中厚板的生产工艺，其特征在于：所述汽雾冷却待温工序：将粗轧机轧制后的中间坯，采用汽雾冷却装置将其从1100℃在30～120秒之间快速冷却至860～930℃，然后在30～200秒将其温度均匀化。
4.如权利要求1所述的一种中厚板的生产工艺，其特征在于：所述堆/缓冷工序：将矫直后的钢板在500～650℃从生产线吊下，放入保温坑中以5～10℃/h的速度进行缓慢冷却，待钢板温度低于300℃以后再进行空冷。
5.如权利要求1-4所述的一种中厚板生产工艺的专用生产线，其特征在于：按次序依次为以下设备：钢坯保温/缓冷坑、加热炉、除鳞箱、粗轧机、中间坯汽雾冷却装置、精轧机、快速冷却装置、矫直机、主动轮冷床和钢坯缓冷坑，钢坯保温/缓冷坑设在加热炉上料区原料跨内，除鳞箱设在加热炉与粗轧机之间，靠近加热炉，除鳞箱、粗轧机、中间坯汽雾冷却装置、精轧机、快速冷却装置和矫直机依序布置于主轧线上，主动轮冷床和钢坯缓冷坑位于矫直机之后。
6.如权利要求5所述的一种中厚板生产工艺的专用生产线，其特征在于：所述粗轧机与精轧机之间的间距为70～80m。
7.如权利要求5所述的一种中厚板生产工艺的专用生产线，其特征在于：其中所述精轧机与矫直机之间的间距为130～150m。
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