CN105603170B - 一种超厚规格热轧卷板的超快冷工艺及卷取方法 - Google Patents

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Abstract

一种超厚规格热轧卷板的超快冷工艺及卷取方法，其特征在于超快冷工艺：25.4mm厚、规格X70带钢从精轧机轧出并经超快冷段冷却至500～550℃，后空冷2s，再经普通层冷至400～450℃卷取温度；带钢头部卷取机夹送辊位置控制时间为0.03s，提前固定带钢；提高带钢头部卷取圈数为5圈，并且助卷辊持续与带钢头部接触，直至卷筒带载转矩到12.66KN·M时，助卷辊正常打开，使头部卷取紧实、带钢近尾部时，增加助卷辊压力到750KN，保证尾部带钢卷取稳定；超厚规格带钢尾部助卷辊抱尾时间为8～12s，固定尾部带钢形状。本发明在保证钢卷强度的同时有效提高DWTT断裂韧性。采用400～450℃的低温卷取温度已经远超过设备卷取此类钢种的设计能力，是对现有技术的重大突破。

Description

一种超厚规格热轧卷板的超快冷工艺及卷取方法
技术领域
本发明属于加工领域钢板轧制技术，尤其涉及一种超厚规格X70热轧卷板的超快冷工艺及卷取方法。
背景技术
为进一步提高管道输送效率，厚规格、高钢级、高压输送已成为一种趋势，从管道建设和运营成本的需要出发，厚规格焊管有较好的市场前景。但以往热轧板卷生产线设计卷取厚度通常在22mm以下，且随着钢板厚度的增加，热轧板卷钢板表面和心部的不均匀性增加，这是厚规格管线钢开发的技术问题，成为制约能源管道建设的一大瓶颈，一方面，热轧板卷性能尤其是落锤性能波动性增加，另一方面，厚规格管线钢受到现场卷取设备能力限制，无法进行卷取。目前热轧生产线无法生产保证性能稳定性和卷取稳定性的厚规格管线钢。
另一种超厚规格管线钢热轧卷板指的是板厚25.4mm、规格X70。国内外很少有关于超厚规格(25.4mm)X70热轧板卷的生产报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种超厚规格热轧卷板的超快冷工艺及卷取方法，提高了厚规格25.4mm管线钢X70落锤性能，同时，保证了超厚规格管线钢的卷取稳定性，避免了卷取废钢现象发生。
一种超厚规格热轧卷板的超快冷工艺及卷取方法，包括通用精轧机、卷取机、普通层冷冷却、超快冷系统，其特征在于超快冷工艺第一阶段：25.4mm厚、规格X70带钢从精轧机轧出并经超快冷段，通过超快冷集管总流量7500m3/h，出口温度冷却至500～550℃，后空冷2s，再经普通层冷冷却，最终冷至400～450℃卷取温度；第二阶段，带钢头部卷取机夹送辊位置控制：卷取时，为保证带钢头部低温卷取稳定，优化卷取夹送辊位置转压力控制时间为0.03s，减少带钢头部进入卷取机夹送辊的位置转压力控制的时间，提前固定带钢，以保证卷取夹送辊头部带钢形状整齐，为卷取提供良好的条件；带钢接触助卷辊时，带钢头部卷取机助卷辊接触圈数优化，提高带钢头部卷取圈数为5圈，进而增加助卷辊与带钢头部的接触距离，减少头部松卷；对卷取机头部卷筒带载控制进行优化，增加助卷辊打开条件，增加助卷辊作用头部圈数，并且助卷辊持续与带钢头部接触，直至超厚规格带钢的头部卷筒带载转矩到12.66KN·m时，助卷辊正常打开，增加头部带钢层与层之间的贴合力，保证头部卷取紧实；提高头尾不卷取稳定性：带钢近尾部时，增加助卷辊压力到750KN，保证尾部带钢卷取稳定；第三阶段，钢卷卷取完成时，超厚规格带钢尾部与助卷辊的接触时间为8～12s，进而固定尾部带钢形状，防止膨胀而产生尾部散卷现象。
本发明的积极意义为保证热轧卷板超厚规格落锤性能(DWTT)，采用增加冷却速度，低温卷取工艺，细化室温铁素体组织，实现在保证钢卷强度的同时有效提高DWTT断裂韧性。通过本发明所提供的热轧工艺能够在厚度规格提高的情况下能保持良好的DWTT性能。为提高25.4mm规格X70带钢落锤性能，采用400～450℃的低温卷取温度已经远超过设备设计能力，卷取此类钢种时，极易出现卷取散卷废钢现象，废钢处理困难，会造成现场长时间停机，影响较大。
本发明是通过采用超快冷和低温卷取工艺，增加25.4mm超厚管线钢X70冷速提高板卷厚度方向的温度均匀性，改善组织均匀性，提高落锤性能，同时对卷取工艺进行改进，相比普通带钢工艺，本发明增加超厚规格25.4mmX70的头部卷筒带载转矩到12.66KN·m，带钢尾部时，增加助卷辊压力到750KN，相比普通带钢尾部的助卷辊压力为300KN。相比普通带钢与助卷辊尾部无接触时间，25.4mm的超厚规格带钢尾部接触时间为8～12s，进而固定尾部带钢形状，防止膨胀而产生尾部散卷现象。提高钢卷的卷取稳定性，无附加成本。
附图说明
图1为本发明的的25.4mm超厚管线钢X70的超快冷及层冷控制工艺图；
图2为图1中卷取机夹送辊局部示意图；
图3为本发明方法所制的25.4mm超厚管线钢X70的铁素体晶粒组织图。
具体实施方式
本发明这种超厚规格热轧卷板的超快冷工艺及卷取方法，其特征在于：
(1)超快冷工艺控制
为提高厚规格25.4mm管线钢X70落锤性能，如图1所示，25.4mm厚X70带钢从精轧机轧出并经3组超快冷集管，超快冷集管总流量7500m3/h，带钢超快冷出口温度冷至500～550℃，后空冷2s，再经普通层冷集管，最终冷至卷取温度400～450℃，得到细小的针状铁素体晶粒，保证落锤性能。
(2)带钢头部卷取机夹送辊位置控制
位置控制时，辊缝未完全与带钢接触，未起到束缚带钢的作用，压力控制则可固定带钢，本发明通过减少位置控制时间，尽快实现压力控制模式，进而通过压力控制保证带钢头部形状整齐，见图2，卷取时，为保证带钢头部低温卷取稳定，减少带钢6头部进入卷取机夹送辊1的位置转压力控制的时间，见表1，由0.5s缩减为0.03s，实现厚规格带钢卷取时，夹送辊1与厚规格0.03s提前进行压力控制，压紧带钢，提前固定带钢6。实施下表1中指示的卷取机夹送辊位置转压力控制时间：通过二级模型控制系统下发表1中改善后的控制时间，一级在接收到控制时间后，通过夹送辊压下系统实现夹送辊由位置到压力的转换，以保证卷取夹送辊1头部带钢形状整齐，为保证头部顺利卷取提供条件。
表1 卷取机夹送辊位置转压力控制时间
带钢头部卷取机助卷辊接触圈数优化
卷取时，见图2，带钢6头部接触卷取机的第一至第三助卷辊2～4，通过跟踪带钢6头部位置，转化为距离控制，即让第一至第三助卷辊2～4始终与带钢6头部接触，比正常带钢工艺多卷至第5圈后，助卷辊2～4就打开，增加带钢6头部与助卷辊接触圈数，进而增加带钢头部助卷辊作用距离，见表2，通过助卷辊作用提高带钢6头部层与层之间接触力，紧实带钢，避免带钢头部散卷，增加带钢头部稳定性。
表2 带钢头部助卷辊接触圈数
带钢头部卷取机卷筒带载转矩与助卷辊控制
卷取时，对带钢头部卷取机卷筒5带载转矩与助卷辊2～4控制加了联锁条件，增加第一至第三助卷辊2～4打开条件，对卷筒带载转矩进行限制，在带钢6头部与助卷辊2～4接触圈数达到5圈时，未达到表3中的带钢头部卷取机卷筒5卷筒带载转矩至12.66KN·m时，第一至第三助卷辊2～4仍与带钢6接触，对带钢头部进行束缚，提高带钢头尾卷取稳定性。
表3 带钢头部卷筒带载转矩控制
(3)带钢尾部卷取机助卷辊压力控制
卷取时，对卷取机尾部助卷辊压力控制进行优化，见表4，带钢尾部助卷辊压力由300KN增加到750KN，增加超厚规格带钢尾部层与层之间的接触力，保证尾部顺利卷取。
表4 带钢头部卷筒带载转矩控制
(4)带钢尾部卷取机助卷辊接触时间
25.4mm厚X70卷取完成时，对卷取机助卷辊与带钢尾部抱尾时间进行优化，见表5，卷取机尾部与助卷辊的接触时间增加到8s～12s，通过增加接触时间，保证卷取时超厚规格带钢弹性变形时间，保证尾部卷取稳定，防止松卷事故发生。只是作业程序控制的优化，没有设备结构改动。
表5 助卷辊尾部抱尾时间
实施例1
以厚度25.4mm的管线带钢X70为例，如图1所示，带钢6通过3组超快冷集管，集管总流量7500m3/h，带钢的超快冷出口温度冷至500～550℃，后经过空冷，空冷时间2s，后经常规冷却集管冷却，卷取温度400～450℃，得到如图3所示的带钢6细小的铁素体晶粒，平均晶粒尺寸在5μm左右，进而保证落锤性能。图2中卷取机夹送辊1引导带钢6，第一助卷辊2、第二助卷辊3和第三助卷辊4等距布置在卷取机卷筒5外周，25.4mm厚X70管线带钢6在三个助卷辊2～4与卷取机卷筒5之间进入。
卷取时，为保证25.4mm厚X70管线钢头部低温卷取稳定，减少带钢6头部进入卷取机夹送辊1的位置转压力控制的时间由正常带钢0.5s降低为0.03s，进而减少带钢6与卷取夹送辊1压力控制时间，提前固定带钢，以保证卷取夹送辊1头部带钢6形状整齐，为保证头部顺利卷取提供条件。25.4mm厚X70管线钢经过卷取夹送辊1，带钢6头部进入第一至第三助卷辊2～4并与卷取机卷筒5接触时，增加带钢6头部与助卷辊接触圈数，由2圈增加到5圈，进而增加带钢头部助卷辊作用距离，通过助卷辊作用提高带钢6头部层与层之间接触力，紧实带钢，避免带钢头部散卷，增加带钢头部稳定性。
对25.4mm厚X70带钢头部卷取机卷筒带载转矩与助卷辊控制进行优化，增加助卷辊打开联锁条件，在带钢头部与助卷辊接触圈数达到5圈时，而卷筒转矩未达到12.66KN·M时，助卷辊继续与带钢头部接触，提高带钢头尾卷取稳定性。
当25.4mm厚X70到达卷取尾部时，带钢尾部助卷辊压力由300KN增加到750KN，增加超厚规格带钢尾部层与层之间的接触力，保证尾部顺利卷取。25.4mm厚X70卷取完成时，设置带钢尾部与助卷辊的接触时间为8s～12s，通过增加接触时间，保证卷取时超厚规格带钢弹性变形时间，保证尾部卷取稳定，防止松卷事故发生。

Claims (2)

1.一种超厚规格热轧卷板的超快冷工艺及卷取方法，包括通用精轧机、卷取机、普通层冷冷却、超快冷系统，其特征在于超快冷工艺第一阶段：25.4mm厚、规格X70带钢从精轧机轧出并经超快冷段，通过超快冷集管总流量7500m3/h，出口温度冷却至500～550℃，后空冷2s，再经普通层冷冷却，最终冷至400～450℃卷取温度；第二阶段，带钢头部卷取机夹送辊位置控制：卷取时，为保证带钢头部低温卷取稳定，优化卷取夹送辊位置转压力控制时间为0.03s，减少带钢头部进入卷取机夹送辊的位置转压力控制的时间，提前固定带钢，以保证卷取夹送辊头部带钢形状整齐，为卷取提供良好的条件；带钢接触助卷辊时，带钢头部卷取机助卷辊接触圈数优化，提高带钢头部卷取圈数为5圈，进而增加助卷辊与带钢头部的接触距离，减少头部松卷；对卷取机头部卷筒带载控制进行优化，增加助卷辊打开条件，增加助卷辊作用头部圈数，并且助卷辊持续与带钢头部接触，直至超厚规格带钢的头部卷筒带载转矩到12.66KN·m时，助卷辊正常打开，增加头部带钢层与层之间的贴合力，保证头部卷取紧实；提高头尾不卷取稳定性：带钢近尾部时，增加助卷辊压力到750KN，保证尾部带钢卷取稳定；第三阶段，钢卷卷取完成时，超厚规格带钢尾部与助卷辊的接触时间为8～12s，进而固定尾部带钢形状，防止膨胀而产生尾部散卷现象。
2.根据权利要求1所述的超厚规格热轧卷板的超快冷工艺及卷取方法，其特征在于卷取机夹送辊位置转压力控制时间是通过二级模型控制系统下发改善后的控制时间0.03s，一级在接收到控制时间后，通过夹送辊压下系统实现夹送辊由位置到压力的转换，以保证卷取夹送辊头部带钢形状整齐，为保证带钢头部顺利卷取提供条件。
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