CN101412042B - 控制x80管线钢热轧中板板形的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种控制X80管线钢热轧中板板形的方法，包括加热工艺、轧辊凸度匹配工艺、压下制度选择工艺、冷却控制工艺和矫直工艺，在加热工艺中，控制二次加热温度和均热段温度；轧辊凸度匹配工艺中，工作辊具有正弦曲线结构，上辊直径比下辊大，磨辊周期及工作辊凸度由轧制量和板宽而定；压下制度选择工艺中，精轧过程中根据板材的厚度分配轧制道次及各道次压下率；冷却控制工艺中调整构成冷床的四个冷却区的水量和压力、控冷边部遮挡的范围，以及钢板上、下表面冷却水的比例和与钢板表面的距离；矫直工艺中，降低导入、导出辊位置，采取正、负弯辊矫直工艺。本发明可大大降低高钢级钢板的瓢曲率，改善板形，提高生产效率，延长设备使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及管线钢轧制技术领域的一种控制管线钢热轧板板形的方法，特别涉及一种控制X80管线钢热轧中板板形的方法。
背景技术
目前，石油、天然气等能源物资主要通过输送管道输送。而因传输距离长，则必须提高传输压力，以增大传输流量大，又且传输管道经过的地域环境复杂，故而要求构成输送管道的管线钢必须具有极大的强度和韧性。自上世纪50年代至本世纪初，输送管道的涉及压力逐渐由6.3MPa增长至20MPa以上，而随着输气管道输送压力的不断提高，输送钢管也相应地由X52钢级迅速发展至X70钢级。目前，发达国家已普遍将X80钢级列为石油、天然气管道的首选钢级。而我国的西气东输主干线也主要采用X80钢级的热轧中厚板。
为了使管线钢的强度、冲击韧性、耐腐蚀性以及焊接性能等综合性能指标达到X80钢级标准，在其冶炼过程中采取加入多种合金元素，进行合金化处理等工艺措施，并在热轧生产过程中，采用TMCP轧制工艺，控制轧制、冷却进程以获得需要的组织与性能，同时实现大批量生产。但是，随着上述工艺的应用，在管线钢生产过程中，常常出现钢板在轧制冷却后发生瓢曲变形的现象，进而造成：一、钢板平直度超标，无法交货；二、严重影响生产节奏和效率，增加生产成本；三、瓢曲的钢板在输送过程中对输出辊道、冷床、输送链、切头剪及组合剪的剪刃、夹送辊以及喷、打字机损害较大，严重影响设备使用寿命。尤其需要指出的是，板形瓢曲也说明其内部残余应力分布不均，这将直接影响钢板的使用性能。
发明内容
本发明的目的在于提出一种可控制高强度管线钢热轧钢板飘曲度，使钢板内部残余应力分布均匀，并使钢板具有优良使用性能的控制X80管线钢热轧中板板形的方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种控制X80管线钢热轧中板板形的方法，包括依次进行的加热工艺、轧辊凸度匹配工艺、压下制度选择工艺、冷却控制工艺和矫直工艺，其特征在于：
所述加热工艺中，二次加热温度控制在1190～1210℃之间，均热段控制在1180～1200℃之间；
所述轧辊凸度匹配工艺中，采用的轧机工作辊具有+0.05～0.10mm凸度的正弦曲线结构，上辊直径比下辊大2～6mm，支撑辊是平辊，换辊周期及工作辊凸度由轧制量和板宽而定；
所述压下制度选择工艺中，在精轧过程中根据板材的厚度分配轧制道次及各道次压下率；
所述冷却控制工艺中，调整构成冷床的四个冷却区的水量和压力、控冷边部遮挡的范围，以及钢板上、下表面冷却水的比例和喷嘴与钢板表面的距离；
所述矫直工艺中，降低导入、导出辊位置，采取正、负弯辊矫直工艺。
具体而言，所述轧辊凸度匹配工艺中，当工作辊直径＞1180mm时，上、下工作辊凸度+0.05mm，当工作辊直径＜1180mm时，上、下工作辊凸度+0.1mm。
所述轧辊凸度匹配工艺中，采用的轧机支撑辊辊身中间部分是平辊，辊身两端各对称设置一段圆弧应力卸载曲线。
所述压下制度选择工艺中，在板材厚度为19.1～22.0mm时，压下道次为15～17道次，其中前七道次的压下率为10.14％～19.38％，而其后各道次的压下率为0～19.51％。
所述冷却控制工艺中，冷却段包括四个冷却区，其中第一个冷却区的水流量为40～60m3/h，第二冷却区至第四冷却区的水流量为240～370m3/h，钢板上、下表面冷却水的比例为1∶1.9～1∶2.2，边部遮挡为100～120mm。
所述矫直工艺中，调节导入辊的位置在-3～-5mm，导出辊的位置在-2～-3mm。
所述矫直工艺中，采用的正、负弯辊矫直工艺具体是指：根据轧出钢板的板型，对压下量及弯辊力进行调整，若轧出钢板板型较好，则采用第一道负弯辊为-65～-45μm、辊缝为15/18mm～18/21mm，第二道正弯辊为30～50μm、辊缝为15/18～18/21mm，第三道正弯辊为30～50μm、辊缝为18/18～21/21mm；若轧出钢板板型较差，则加大压下量和弯辊力，使压下量不小于13～16mm，弯辊不大于55～80μm。
该控制X80管线钢热轧中板板形的方法中，于加热工艺过程中采用将二次加热温度控制在1190-1210℃之间，均热段控制在1180～1200℃之间，均烧上限的方式，有利于粗除鳞，且距离轧机较远的加热炉炉温低于距离轧机较近的加热炉高5～10℃，炉膛顶部温度比底部温度高5～10℃，使板坯的上、下表面温差小，从而保证出炉板坯不出现拱形，转钢容易，利于轧制温度的控制。
同时，该控制X80管线钢热轧中板板形的方法中，还于轧辊凸度匹配工艺中，针对轧制吨位的不同，选择工作辊的辊径及凸度，当工作辊直径＞1180mm时，上、下工作辊凸度+0.05m；当工作辊直径＜1180mm时，上、下工作辊凸度+0.1mm，若轧制X80钢级钢板时，则轧制吨位在550～800t左右较合适，工作辊为大辊径，最好在1154mm以上，凸度+0.1mm，且优选采用液压重型正弯辊作为工作辊，每侧的弯辊力一阶段为500～650t，二阶段开轧前三道次在700～800t，而至成品弯辊力则在420～520t。而轧机支撑辊可为辊身两端具有圆弧应力卸载曲线的结构，以避免支撑辊倒角对工作辊表面的伤害。如，对于长度为4800mm左右的轧机支撑辊，其辊身中间部分3900mm左右是平辊，辊身两端各有一段直径为8.35米的圆弧应力卸载曲线。另外，根据轧制钢板的宽度、厚度不同，可将轧制量控制在4500～6500吨作为一个换辊周期。在该轧辊凸度匹配工艺中，轧机的开轧温度1035～1055℃，二开轧温度888～924℃，终轧温度762～806℃，终冷温度485～549℃。
需要说明的是，若在同一生产计划中有不同规格的管线钢钢板时，将厚度较小的管线钢钢板的安排为在先轧制，则较为有利于板型的控制。同时，在采用两块TCR轧制时，较为优化的方式是，将同一厚度的管线钢钢板设置为前一块待温厚度小于后一块，这样可以延长后一块的待温时间，有利于轧制节奏的控制，轧出板型较好。
对于厚度为19.1～22mm的钢板，采用15～17道的轧制道次，轧制压下量合理分配，以两个平整道次使轧出板型较好，由于最后几个道次板坯厚度较薄，温度降低速度快，终轧温度相对较低。经综合考虑钢板板型和终轧温度，优化的方式是对较厚的钢板采用更多轧制道次，而轧制道次在生产过程中亦是通过改变待温厚度而进行调解。
另外，该控制X80管线钢热轧中板板形的方法中，在冷却控制工艺中优选采用全自动Muplic冷却工艺，通过调整Muplic的前后四个冷却区的水量和压力大小、控冷边部遮挡范围、钢板上、下表面冷却水的比例，并控制喷嘴与钢板表面的距离在350～420mm左右，可保证钢板横向组织均匀，克服钢板上表面的中部滞留水流造成中间传热慢，边部传热快的问题，根据板宽控制遮挡范围，以消除传热不均带来的问题。
该控制X80管线钢热轧中板板形的方法中，在矫直工艺中，在采用两块控轧时，第一块钢板矫一个道次后，停在矫直机后，待第二块钢板矫完一个道次后，再两块同时回矫，这样能使矫直节奏与轧制节奏相匹配，不会出现来不及矫直或矫直温度过低的问题，其矫直工艺参数可为：采用三个道次；弯辊-65～+80μm；矫直力7×106～9×106N；压下量1～5mm；调节辊：导入辊-3～-5mm、导出辊-2～-3mm。同时，在矫直工艺中，可根据轧出钢板，尤其对于厚度19.1～22mm的钢板的板型，对压下量及弯辊力进行适度调整，具体调整方法为：若轧出板型较好，则可采用第一道负弯辊为-65～-45、辊缝为15/18mm～18/21mm，第二道正弯辊为30～50μm、辊缝为15/18～18/21mm，第三道正弯辊为30～50μm、辊缝为18/18～21/21mm，经矫直后钢板板型平整，经冷床冷却后，矫直效果较好，至多仅出现轻微的边浪或头部瓢曲；若轧出板型较差，则可适当加大压下量和弯辊力，一般压下量不小于13～16mm，弯辊不大于55～80μm，若压下量过量增大，则反而会使板型变差。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：该控制X80管线钢热轧中板板形的方法在应用于生产高强度管线钢钢板的过程时，可将钢板瓢曲率降低到20％以下，且即使瓢曲的钢板亦可通过热矫矫平，从而大大改善了钢板板形，使钢板具有优良使用性能，并使其综合命中率提高至85％以上，同时，由于板形的改善，还可提高生产效率，延长设备使用寿命。
具体实施方式
实施例1
本实施例涉及生产厚度19.5mm的X80钢级管线钢钢板的生产。其采用的连铸坯规格为2202420×3686mm，轧制后成品板规格尺寸：19.5×3885×25520mm。
在对铸坯加热过程中，加热炉炉温在工艺控制范围，二次加热控制在1190～1210℃之间，均热段控制在1180～1200℃之间，均烧上限，有利于粗除鳞，因一号加热炉距离轧机比二号加热炉远18.5米，故而二号加热炉温比一号加热炉炉温高5～10℃，炉膛顶部温度比底部温度高5～10℃，可以保证出炉板坯不出现拱形，转钢容易，利于轧制温度的控制，铸坯在炉时间为330～380min。
在轧制过程中，采用的工作辊辊身长度为5050mm，支撑辊辊身长度为4900mm，并以每生产5000t左右为一个生产周期。
上、下工作辊辊径＞1180mm，凸度0.05mm；支撑辊辊身3900mm内为平辊，距辊身中点±1850mm外为直径8m的圆弧卸载曲线。为保证轧辊凸度，选择弯辊力为550t。
轧机轧制温度控制在如下表所示范围：
| 温度 | 开轧温度 | 二开轧温度 | 终轧温度 | 终冷温度 |
| 工艺温度 | 1035～1055℃ | 888～924℃ | 762～806℃ | 485～549℃ |
采用的轧制道次和各道次的压下率如下表所示：
冷却工艺采用全自动MULPIC，冷速为16℃/s，辊道速度为1.6～1.8m/s，A区水流量为42～55m3/h左右，BCD区水流量为237～320m3/h左右，机架高度为498m、494.4m、497.5m和496.2m，水凸度为39.7，冷却水温为37.3℃，边部遮挡为保证钢板横向组织均匀，克服钢板上表面的中部滞留水流造成中间传热慢，边部传热快的问题，遮挡范围在板宽100～110mm位置，以控制传热不均的问题。
在钢板上下表面冷却过程中，采用合理的冷却水量及其上、下表面水量的合理分布，是保证钢板平直度的关键，经实践验证确定上下水的比例为1∶1.9。为了使钢板出MULPIC系统后表面无残留水，因此出口用同轧制方向60°的单根钢管，同钢板表面65°压缩空气吹扫。
在矫直工艺中，采用第一道负弯辊-45μm，辊缝为15/18mm，第二道正弯辊30μm，辊缝为15/18mm，第三道正弯辊30μm，辊缝为18/18mm，对同时出现边浪及翘头或翘尾现象时，矫直效果较好。
实施例2：
本实施例涉及生产厚度22.41mm的X80钢级管线钢钢板的生产。其采用的铸坯规格为220×2420×4210mm、轧后钢板尺寸为22.41×3875×25280mm。
而所用的支撑辊和生产周期均与实施例1相同。
铸坯加热过程与实施例1同。
上、下工作辊辊径＜1180mm，上、下工作辊凸度0.1mm，为保证轧辊凸度，选择弯辊力为500t。
轧机轧制温度控制在如下表所示范围：
| 温度 | 开轧温度 | 二开轧温度 | 终轧温度 | 终冷温度 |
| 工艺温度 | 1035～1055℃ | 888～924℃ | 762～806℃ | 485～549℃ |
采用的轧制道次和各道次的压下率如下表所示：
冷却工艺采用全自动MULPIC，冷速为16℃/s，辊道速度为1.6～1.8m/s，A区水流量为42～60m3/h左右，BCD区水流量为280～380m3/h左右，机架高度为498、494.4、497.5和496.2m，水凸度为39.7，冷却水温为37.3℃，边部遮挡为保证钢板横向组织均匀，克服钢板上表面的中部滞留水流造成中间传热慢，边部传热快的问题，遮挡范围在板宽110～120mm位置，以控制传热不均的问题。
钢板上下表面冷却过程中，合理的冷却水量及其上、下表面水量的合理分布，是保证钢板平直度的关键，经实践验证确定上下水的比例为1∶2.1。为了使钢板出MULPIC系统后表面无残留水，因此出口用同轧制方向60°的单根钢管，同钢板表面65°压缩空气吹扫。
若轧出钢板板型有轻微边浪时，在矫直工艺中，采用第一道负弯辊-65μm，辊缝为18/21mm，第二道正弯辊50μm，辊缝为18/21mm，第三道正弯辊50μm，辊缝为21/21mm，矫直后板型平整。
本发明可将X80钢级的大钢板板瓢曲率降低至20％以下，且即使这不到20％的瓢曲板中90％以上能通过热矫矫平，从而大大改善了钢板板形，可加快生产节奏，延长设备使用寿命。
Claims (5)
1.一种控制X80管线钢热轧中板板形的方法，包括依次进行的加热工艺、轧辊凸度匹配工艺、压下制度选择工艺、冷却控制工艺和矫直工艺，其特征在于：
所述加热工艺中，二次加热温度控制在1190～1210℃之间，均热段控制在1180～1200℃之间；
所述轧辊凸度匹配工艺中，采用的轧机工作辊具有+0.05～0.10mm凸度的正弦曲线结构，上辊直径比下辊大2～6mm，支撑辊是平辊，换辊周期及工作辊凸度由轧制量和板宽而定；
所述压下制度选择工艺中，在板材厚度为19.1～22.0mm时，压下道次为15～17道次，其中前七道次的压下率为10.14％～19.38％，而其后各道次的压下率为0～19.51％；
所述冷却控制工艺中，冷却段包括四个冷却区，其中第一个冷却区的水流量为40～60m3/h，第二冷却区至第四冷却区的水流量为240～370m3/h，钢板上、下表面冷却水的比例为1∶1.9～1∶2.2，边部遮挡为100～120mm；
所述矫直工艺中，降低导入、导出辊位置，采取正、负弯辊矫直工艺。
2.根据权利要求1所述的控制X80管线钢热轧中板板形的方法，其特征在于所述轧辊凸度匹配工艺中，当工作辊直径＞1180mm时，上、下工作辊凸度+0.05mm，当工作辊直径＜1180mm时，上、下工作辊凸度+0.1mm。
3.根据权利要求1所述的控制X80管线钢热轧中板板形的方法，其特征在于所述轧辊凸度匹配工艺中，采用的轧机支撑辊辊身中间部分是平辊，辊身两端各对称设置一段圆弧应力卸载曲线。
4.根据权利要求1所述的控制X80管线钢热轧中板板形的方法，其特征在于所述矫直工艺中，调节导入辊的位置在-3～-5mm，导出辊的位置在-2～-3mm。
5.根据权利要求1所述的控制X80管线钢热轧中板板形的方法，其特征在于所述矫直工艺中，采用的正、负弯辊矫直工艺具体是指：根据轧出钢板的板型，对压下量及弯辊力进行调整，若轧出钢板板型较好，则采用第一道负弯辊为-65～-45μm、辊缝为15/18mm～18/21mm，第二道正弯辊为30～50μm、辊缝为15/18～18/21mm，第三道正弯辊为30～50μm、辊缝为18/18～21/21mm；若轧出钢板板型较差，则加大压下量和弯辊力，使压下量不小于13～16mm，弯辊不大于55～80μm。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |