CN104209340A - 一种热轧马氏体不锈钢带钢双边浪控制方法 - Google Patents

Abstract

一种热轧马氏体不锈钢带钢双边浪控制方法，属金属板的加工处理领域。其特征是所述的双边浪控制方法包括下列步骤：在轧制过程实施中浪预补偿轧制，通过调整弯辊力，来改变负载辊缝形状，进行动态控制，缓解轧后环节中带钢平直度的边浪化趋向，使带钢达到目标平直度；在层流冷却采用稀疏冷却模式，来减轻冷却过程中横向温度分布不均带来的板形问题；采用缓冷方式对放置在钢卷库中的带钢进行后续处置，以减小冷却过程中的温度不均匀性，改善板形缺陷。其从全流程的角度，统筹考虑各个工序对产品平直度的影响规律，实施多工序综合控制方法，有助于提高产品板形质量，可广泛用于热轧带钢产品的板形控制领域。

Description

一种热轧马氏体不锈钢带钢双边浪控制方法

技术领域

本发明属于金属板的无切削加工或处理领域，尤其涉及一种用于热轧带钢产品的板形控制方法。

背景技术

马氏体不锈钢具备高强度和耐蚀性，可以用来制造机器零件如蒸汽涡轮的叶片、蒸汽装备的轴和拉杆，以及在腐蚀介质中工作的零件，碳含量较高的钢号则适用于制造医疗器械、餐刀、测量用具、弹簧等。

“板形”（主要指平直度）是热轧马氏体不锈钢带钢产品的重要质量指标。

所谓“板形”，外观上是指带钢的波浪或瓢曲，其实质是带钢内部残余应力的不均匀分布。

热轧带钢产品的波浪或瓢曲是在内部残余应力较大时才表现出来的，如果带钢内部残余应力不足以引起带钢屈曲，但在切条后会出现波浪或瓢曲，则称为潜在的平直度问题。

双边浪是热轧马氏体不锈钢生产中一种常见板形缺陷（如图1所示），对生产稳定性和下游用户使用极为不利，容易造成卷取错层、表面擦划伤、加工过程工件旁弯、飘曲等问题。

热轧马氏体不锈钢带钢（以下简称为带钢）的生产线设备布局如图2所示，其主要包括加热炉、粗轧机、精轧机、板型检测装置、输出辊道冷却装置（图中以层流冷却来表示）和卷取机。

带钢的生产工艺如图3所示，主要包括加热、粗轧、精轧、层流冷却、卷取、钢卷库冷却、退火、酸洗等工艺过程。可见，作为一个完整的产品制造过程，带钢经过卷取工序后，还要经过钢卷库冷却、退火等工序/过程；其间，带钢经历了形状尺寸、温度、微观组织的不断变化，由此引起的应力应变也在不断变化。

由于沿带钢宽度方向不均匀的变形、温度分布，将导致相应应力应变的不均匀分布，并可能带来最终带钢的板形缺陷。

轧制过程是影响热轧马氏体不锈钢带钢板形的重要环节。现代化的热轧带钢轧机上基本都配置了完备的板形控制手段和控制模型，可以对轧制过程的板形实现良好控制。

除了轧制过程，热轧马氏体不锈钢的板形还受到轧后工序环节的影响，即精轧板形良好的带钢，经过冷却、退火之后，可能表现出板形缺陷。

随着用户对产品质量要求的不断提高，热轧马氏体不锈钢带钢双边浪问题显得日益突出，迫切需要从全流程的角度，考虑各个环节对板形的影响，寻求双边浪控制方法。

对于轧制过程板形控制，过去已进行过大量的研究，目前已有丰富的理论基础和完备的控制手段。

对于带钢在轧后冷却过程中的边浪化问题，通常的解决方法包括轧制过程平直度预补偿、带钢边部补热和冷却边部遮蔽等。

日本专利JP60166117A和JP59232235A中公开了一种高温钢板的冷却方法，即在冷却过程中，采用挡板装置对钢板边部一定范围内的冷却水进行遮蔽，减小边部温降，提高带钢横向温度均匀性和平直度。专利JP2001137943A、JP4109407B2和EP1153673A1中则公开了一种金属板平坦度控制方法与装置，通过在轧制出口配备边部加热器，对钢板进行局部补热，提高温度均匀性和平直度质量。

但是，对于没有配备边部遮蔽和加热装置的现有热轧生产线而言，前述的两种方法都需要新增、安装相应的设备装置，一次性投资较大。

而在专利CN1485156A中公开了一种热轧带钢中浪控制方法，其通过对精轧带钢平直度进行中浪补偿控制，以有效消除精轧后带钢在层流冷却过程中所产生的双边浪，提高板形质量。相似地，在专利CN101372018A中则公开了一种热轧带钢板形多元化交叉控制方法，其措施主要包括：（1）调整轧制负荷与弯辊力动态控制；（2）修改热态目标平直度控制值，采用微中浪轧制；（3）层流冷却采用后冷方式；（4）修改目标卷取温度；（5）使用精轧机第6架工作辊窜辊补偿；（6）优化轧机间冷却水的使用。

在是在实际生产过程中发现，上述两个专利的技术方案没有考虑到后续钢卷库冷却及退火的影响，使得其实际使用效果受到一定的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种热轧马氏体不锈钢带钢双边浪控制方法，其考虑各个工序对平直度的影响规律，从全流程的角度，考虑各个环节的影响，实施多工序综合控制方法，收到了良好效果，有助于改善双边浪缺陷，进一步提高产品的板形质量。

本发明的技术方案是：提供一种热轧马氏体不锈钢带钢双边浪控制方法，包括在轧制过程中实施预补偿轧制和在层流冷却工序对带钢进行冷却，其特征是所述的双边浪控制方法包括下列步骤：

A）在所述的轧制过程中，按照下列方法来进行预补偿轧制：

A1、在轧制过程实施中浪预补偿轧制，即目标平直度为一中浪值；

A2、选择精轧工序的F5、F6和F7机架作为调整机架；

A3、在精轧机出口检测到带钢的平直度不满足目标中浪的条件下，对F5、F6和F7机架的弯辊力进行动态调节；

A4、通过调整弯辊力，来改变负载辊缝形状，进行动态控制，缓解轧后环节中带钢平直度的边浪化趋向，使带钢达到目标平直度；

B)在所述的层流冷却工序,按照下列方法对带钢进行冷却：

B1、对冷却段采用稀疏冷却模式；

B2、在冷却段采用各组冷却集管间隔开启的运行方式；

B3、通过稀疏冷却模式来减轻冷却过程中横向温度分布不均带来的板形问题；

C)在所述的层流冷却工序结束后，采用下列方法对放置在钢卷库中的带钢进行后续处理：

C1、采用缓冷方式对放置在钢卷库中的带钢进行后续处置，其冷速或降温速率小于5℃/s，以减小冷却过程中的温度不均匀性，改善板形缺陷。

其所述的双边浪控制方法通过在精轧工序采取中浪控制、在层流冷却工序采用稀疏冷却模式以及在钢卷库对带钢成品卷采用缓冷方式，考虑各个工序对带钢产品平直度的影响规律，实施多工序综合控制，以改善带钢产品的双边浪缺陷，提高产品的板形质量。

具体的，其所述各组冷却集管间隔开启的运行方式，包括两组相邻冷却集管中一组集管开启、另一组冷却集管关闭的运行方式。

或者，其所述各组冷却集管间隔开启的运行方式，包括三组相邻冷却集管之间一组冷却集管开启、另外两组组冷却集管关闭的运行方式。

或者，其所述各组冷却集管间隔开启的运行方式，包括三组相邻冷却集管之间一组冷却集管关闭、另外两组组冷却集管开启的运行方式。

其所述的缓冷方式包括采用缓冷坑方式，或者在钢卷库中将钢卷放置于堆垛内部，四周被其他产品钢卷包围。

所述的双边浪控制方法适用于热轧带钢生产，其带钢宽度为600～2200mm，其带钢厚度为2～8mm，带钢的卷取温度在600～850℃的范围内。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.从全流程的角度，考虑各个工序/环节的影响，采取综合性的控制措施，统筹考虑各个工序对产品平直度的影响规律，实施多工序综合控制方法，收到良好效果，改善了双边浪缺陷，有助于提高产品板形质量；

2.无需增加额外的设备或投资，有助于现有生产线的产品质量提高。

附图说明

图1是带钢双边浪缺陷的结构示意图；

图2是现有热轧马氏体不锈钢带钢生产线设备的布局示意图；

图3是现有热轧马氏体不锈钢带钢的生产工艺示意图；

图4是冷却段设备冷却集管布局示意图；

图5是本发明控制方法的方框图；

图6是钢卷库堆垛示意图。

图中F1～F7为精轧机机架，DC1为卷取机，A为带钢，

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图4中，现有带钢的生产工艺在层流冷却工序对不锈钢带钢A进行冷却，其层流冷却工序包括多个冷却段(bank)，一个完整的层流冷却工序通常包括或划分为三个冷却区域/冷却段（图中以Normal、主冷区和精冷区表示）。

在每个冷却段，设置有多组冷却集管（图中以数字编号1～17来代表），对每组冷却集管而言，均可单独控制其是否喷水工作，起到对带钢的冷却作用。

图5中，热轧马氏体不锈钢板形受到轧制、冷却、卷取、退火等多个环节的影响，改善其双边浪板形缺陷需要从全流程的角度，考虑各个环节的影响，采取综合性的控制措施。

本发明提出的热轧马氏体不锈钢双边浪控制方法具体方案如下：

（1）精轧采取中浪控制：

为了缓解轧后环节中带钢平直度的边浪化趋向，在轧制过程实施中浪预补偿轧制，即目标平直度为一中浪值。精轧出口带钢的平直度与轧制过程带钢延伸率沿宽度方向的不均匀分布有关，可以通过调整弯辊力改变负载辊缝形状进行动态控制，使其达到目标平直度。选择精轧的F5、F6和F7作为调整机架，即在精轧出口检测到平直度不满足目标中浪的条件下，对F5、F6和F7机架的弯辊力进行动态调节，使带钢平直度达到目标范围。

由于在精轧阶段通过调节机架的弯辊力，使带钢平直度达到目标范围的方法已经有诸多论述和参考文献，故其具体实现途径和技术手段在此不再叙述。

（2）层流冷却采用稀疏冷却模式：

在整个热轧生产中，尤其是在轧后层流冷却过程中，边部温降速度通常大于中部，使带钢边部温度低于中部，造成最终边浪缺陷。为了减轻冷却过程中横向温度分布不均带来的板形问题，热轧马氏体不锈钢生产中采用稀疏冷却模式，即冷却段（BANK）不连续开启，而是采用间隔冷却，下表1给出了任意三种稀疏冷却模式：

表1稀疏冷却模式

BANK

1

2

3

4

5

6

7

8

9

…

模式1

on

off

on

off

on

off

on

off

on

…

模式2

on

off

off

on

off

off

on

off

off

…

模式3

on

on

off

on

on

off

on

on

off

…

表格中的“on”表示该组冷却集管为开启状态，“off”表示该组冷却集管为关闭状态。

可见，各组冷却集管间隔开启的运行方式，包括两组相邻冷却集管中一组集管开启、另一组冷却集管关闭的运行方式；三组相邻冷却集管之间一组冷却集管开启、另外两组组冷却集管关闭的运行方式和三组相邻冷却集管之间一组冷却集管关闭、另外两组组冷却集管开启的运行方式。

在实际实施时，不仅仅局限于上述给出的几种有规律的间隔开启运行模式，还可以采用将所述的模式1～模式3混合运行的非有规律的间隔开启运行模式，以达到所需要的冷却效果，在此不再详述。

（3）钢卷库采用缓冷方式：

为了减小冷却过程中的温度不均匀性，改善板形缺陷，钢卷库中钢卷冷却采用缓冷方式，可以采用缓冷坑方式，也可以在钢卷库中将钢卷放置于堆垛内部，四周被其他产品钢卷包围，保证冷速或降温速率小于5℃/s，具体如图6所示。

由于本领域的技术人员，对于上述的缓冷方式是完全可以理解和容易实现的，故其具体的降温速率、需要保持的降温时间等具体参数在此不再叙述。

在热轧马氏体不锈钢带钢生产中，精轧出口平直度良好的带钢，经过冷却、卷取、退火等之后，可能表现出双边浪板形缺陷，影响下游工序操作和用户使用。针对热轧马氏体不锈钢生产中存在的此类问题，本技术方案考虑各个工序对平直度的影响规律，实施多工序综合控制方法，收到了良好的技术效果，改善了带钢的双边浪缺陷，有助于进一步提高产品的板形质量。

实施例

实施例一：

对某马氏体不锈钢带钢产品，其规格为2.5×1080mm，终轧温度980℃，卷取温度750℃。

采用本技术方案的双边浪控制方法进行热轧生产，表2所示为采用新方法与不采用新方法条件下的产品平直度。

表2旧方法和新方法下的带钢平直度

序号	采用方法	热轧平直度（I）
			1	新方法	15.6
2	旧方法	76.2

实施例二：

对某马氏体不锈钢带钢产品，其规格为4.6×1420mm，终轧温度930℃，卷取温度750℃。

采用本技术方案的双边浪控制方法进行热轧生产，表3所示为采用新方法与不采用新方法条件下的产品平直度。

表3旧方法和新方法下的带钢平直度

序号	采用方法	产品平直度（I）
			1	新方法	21.5

2

旧方法

54.2

实施例三：

对某马氏体不锈钢带钢产品，规格3×1250mm，终轧温度980℃，卷取温度750℃。

采用本技术方案的双边浪控制方法进行热轧生产，表4所示为采用新方法与不采用新方法条件下的产品平直度。

表4旧方法和新方法下的带钢平直度

序号	采用方法	产品平直度（I）
			1	新方法	9.4
2	旧方法	121.8

考虑到热轧马氏体不锈钢生产各个环节的影响，本发明的技术方案旨在提出一种综合的双边浪控制方法，以改善带钢产品的双边浪，其包括以下技术要点：

1）为了缓解轧后环节带钢的边浪化趋向，在轧制过程实施中浪预补偿轧制；

2）为了减轻层流冷却过程中横向温度分布不均带来的板形问题，生产中采用稀疏冷却模式；

3）为了减小钢卷库冷却过程中的温度不均匀带来的板形问题，钢卷库中钢卷冷却采用缓冷方式。

本方法适用于热轧带钢生产带钢宽度600～2200mm，厚度2～8mm，卷取温度在600～850℃的范围。

本方法可用于改善热轧马氏体不锈钢双边浪板形缺陷。对于国内外存在马氏体带钢产品平直度问题的热轧生产线，该方法是适用的，推广应用前景广阔。

由于本发明的技术方案从全流程的角度，考虑各个工序/环节的影响，采取综合性的控制措施，统筹考虑各个工序对产品平直度的影响规律，实施多工序综合控制方法，收到良好效果，可用于改善热轧马氏体不锈钢双边浪板形缺陷，有助于提高产品板形质量；且其实施过程无需增加额外的设备或投资，有助于现有生产线产品质量的改进或提高。

本发明可广泛用于热轧带钢产品的板形控制领域。

Claims (8)

1.一种热轧马氏体不锈钢带钢双边浪控制方法，包括在轧制过程中实施预补偿轧制和在层流冷却工序对带钢进行冷却，其特征是所述的双边浪控制方法包括下列步骤：

A）在所述的轧制过程中，按照下列方法来进行预补偿轧制：

A1、在轧制过程实施中浪预补偿轧制，即目标平直度为一中浪值；

A2、选择精轧工序的F5、F6和F7机架作为调整机架；

A3、在精轧机出口检测到带钢的平直度不满足目标中浪的条件下，对F5、F6和F7机架的弯辊力进行动态调节；

A4、通过调整弯辊力，来改变负载辊缝形状，进行动态控制，缓解轧后环节中带钢平直度的边浪化趋向，使带钢达到目标平直度；

B)在所述的层流冷却工序,按照下列方法对带钢进行冷却：

B1、对冷却段采用稀疏冷却模式；

B2、在冷却段采用各组冷却集管间隔开启的运行方式；

B3、通过稀疏冷却模式来减轻冷却过程中横向温度分布不均带来的板形问题；

C)在所述的层流冷却工序结束后，采用下列方法对放置在钢卷库中的带钢进行后续处理：

C1、采用缓冷方式对放置在钢卷库中的带钢进行后续处置，以减小冷却过程中的温度不均匀性，改善板形缺陷。

2.按照权利要求1所述的热轧马氏体不锈钢带钢双边浪控制方法，其特征是所述的双边浪控制方法通过在精轧工序采取中浪控制、在层流冷却工序采用稀疏冷却模式以及在钢卷库对带钢成品卷采用缓冷方式，考虑各个工序对带钢产品平直度的影响规律，实施多工序综合控制，以改善带钢产品的双边浪缺陷，提高产品的板形质量。

3.按照权利要求1所述的热轧马氏体不锈钢带钢双边浪控制方法，其特征是所述各组冷却集管间隔开启的运行方式，包括两组相邻冷却集管中一组集管开启、另一组冷却集管关闭的运行方式。

4.按照权利要求1所述的热轧马氏体不锈钢带钢双边浪控制方法，其特征是所述各组冷却集管间隔开启的运行方式，包括三组相邻冷却集管之间一组冷却集管开启、另外两组组冷却集管关闭的运行方式。

5.按照权利要求1所述的热轧马氏体不锈钢带钢双边浪控制方法，其特征是所述各组冷却集管间隔开启的运行方式，包括三组相邻冷却集管之间一组冷却集管关闭、另外两组组冷却集管开启的运行方式。

6.按照权利要求1所述的热轧马氏体不锈钢带钢双边浪控制方法，其特征是所述的缓冷方式包括采用缓冷坑方式，其冷速或降温速率小于5℃/s。

7.按照权利要求1所述的热轧马氏体不锈钢带钢双边浪控制方法，其特征是所述的缓冷方式包括在钢卷库中将钢卷放置于堆垛内部，四周被其他产品钢卷包围。

8.按照权利要求1所述的热轧马氏体不锈钢带钢双边浪控制方法，其特征是所述的双边浪控制方法适用于热轧带钢生产，其带钢宽度为600～2200mm，其带钢厚度为2～8mm，带钢的卷取温度在600～850℃的范围内。