CN113458152A - 一种消除热轧高强带钢扁卷的控制方法 - Google Patents

一种消除热轧高强带钢扁卷的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种消除热轧高强带钢扁卷的控制方法，主要解决热轧高强带钢在热轧工序卷取后冷却过程中发生贝氏体相变的钢卷所出现的扁卷问题。本发明一种消除热轧高强带钢扁卷的控制方法，包括：操控卷取温度模型设定带钢的目标卷取温度；操控卷取温度控制模型接收带钢厚度、精轧结束目标温度、卷取目标温度和层流前段冷却方式参数指令；操控卷取温度控制模型将带钢的实际卷取温度调控至带钢的卷取目标温度；调控带钢的卷取张力；操控卷取机对钢卷尾部进行定尾；将钢卷从卷取机上卸卷至卸卷小车，卸卷小车将钢卷移送至打捆机进行打捆。本发明方法提高了热轧高强带钢质量、降低了生产成本。

Description

一种消除热轧高强带钢扁卷的控制方法
技术领域
本发明涉及一种热轧带钢卷取方法，特别涉及一种消除热轧高强带钢扁卷的控制方法，具体地说，属于钢铁冶金热轧工序层流冷却及卷取技术领域。
背景技术
在带钢的热轧生产过程中，连铸板坯经热连轧工序后轧制成热轧带钢，带钢卷取成钢卷后，有时会发生扁卷缺陷，表现为钢卷由卷取结束时的圆形变成椭圆形，无法在后续过程进行开卷使用，同时由于圆度不足，及时开卷了，也会由于钢卷运转不协调，层与层之间发生摩擦损伤，影响表面质量或损伤机器。发生扁卷的带钢一般要上卷取机进行重卷再使用，重卷过程除了会发生摩擦损伤等缺陷外，还会造成切割损失，影响物流与生产效率等问题。
热轧带钢冷却过程中，奥氏体向铁素体或珠光体转变时间较长，相当于等温转变，由相变导致的体积膨胀变化平稳，扁卷问题不突出。
热轧高强钢一般采用前段冷却抑制铁素体转变，成卷后的带钢仍会持续发生相变，当CCT曲线，即过冷奥氏体连续冷却转变曲线，进入贝氏体转变区时，短时间内发生的贝氏体转变会产生较大的体积膨胀，且层与层之间的膨胀量不同，在自重的作用下易发生扁卷，在钢卷卸卷及运输过程中这种扁卷缺陷还会逐渐加重。
申请公布号为CN102335681A的中国专利申请公开了一种防止热轧带钢扁卷的卷取方法》，该方法包括两个阶段：第一阶段：带钢从精轧机轧出并经层流冷却后进入卷取机进行卷取，得到钢卷，其中卷取温度为500℃～600℃；第二阶段，将卷取后的钢卷在卷取机卷筒上停留20s～60s。本发明的防止热轧带钢扁卷的卷取方法，能有效改善热轧带钢卷取后发生的扁卷问题，而且易于实施、无附加成本、效果显著。该发明主要对成卷后的带钢在卷筒上增加停留时间，使冷却后的相变完成，利用卷筒的定型作用使钢卷不发生扁卷，但由于停留时间增加，影响生产效率。
申请公布号为CN1506174A的中国专利申请公开了一种防止热轧钢带扁卷的卷取方法，将含碳量(Wt％)大于0.25的钢带从精轧机轧出并经层流冷却后进入卷取机进行卷取，其卷取温度控制在Ar1+(－10℃～+60℃)范围，使钢卷的相变从外层及与卷筒接触的芯部向中间层逐步进行。整个钢卷在冷却过程，一方面由于相变产生的膨胀和由于冷却所产生的收缩相互抵消，另一方面由于内外层的相互支撑作用，从而消除了扁卷现象，解决了钢卷卷取后在卧式输出的过程中所出现的扁卷问题。该发明钢卷在Ar1以上的高温区卷取，卷取温度比较高，对卷取设备的损伤比较严重，会加快设备的老化。
申请公布号为CN104745784A的中国专利申请公开了一种消除捆带钢热卷扁卷缺陷的方法，属于轧钢技术领域。所述消除捆带钢热卷扁卷缺陷的方法包括以下步骤获得捆带钢相变关键温度点；控制带钢卷取温度；控制层冷模式；提高卷取张力；消除捆带钢热卷扁卷缺陷的方法可以解决带钢热卷下线后扁卷的问题。该发明需要采取特殊的慢冷和均匀冷却方式进行卷取，卷取后的带钢在随后的空冷过程中仍可能发生贝氏体相变，产生扁卷风险，即采用该发明仍不一定能完全解决扁卷缺陷。
申请公布号为CN104971952A的中国专利申请公开了一种消除热轧薄规格花纹板扁卷的控制方法，包括如下步骤：1)带钢单位张力控制，单位卷取张力控制在28～40N/mm2；2)张力分配控制，带钢张力分配值控制在50～75％；3)夹送辊压力控制，夹送辊压力值为在夹送辊压力控制模型数值上增加0～20KN；4)助卷辊辊缝控制，助卷辊的辊缝调整值HRG为5.5～8.5mm。本发明简便易行、易于操作、成本低廉、基本消除热轧薄规格花纹板扁卷问题，可广泛应用于薄带钢卷取技术领域。该发明主要针对花纹板，采用提高卷筒张力，控制卷取机夹送辊压力，助卷辊辊缝等设备控制方法解决扁卷缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种消除热轧高强带钢扁卷的控制方法，主要解决热轧高强带钢在热轧工序卷取后冷却过程中发生贝氏体相变的钢卷所出现的扁卷问题。
本发明的技术思路是，采用热力学(Thermcal)软件计算高强钢贝氏体相变点温度，确定卷取目标温度控制在贝氏体相变点以上20～70℃，使高强钢冷却过程中过冷奥氏体尽可能多的发生铁素体和珠光体转变；卷取温度曲线控制成不对称的“U形”，头尾部的温度较中间部分提高20～40℃，使成卷后钢卷的内外圈卷取温度提高，空冷过程中继续发生珠光体转变，抑制头尾部贝氏体相变产生的体积膨胀；卷取张力由原设定值提升至1.3～1.6倍，提高卷层之间的抱紧力，抑制贝氏体体积膨胀产生的间隙，减低扁卷风险；钢卷尾部定尾后，将卷筒按顺时针方向旋转90°再卸卷，能够在重力作用下，将原先水平方向已发生的扁卷逐渐恢复至正圆形，消除扁卷缺陷。
本发明采用的技术方案是，一种消除热轧高强带钢扁卷的控制方法，热连轧生产控制系统在轧线上配置有信息采集和指令执行电器件，包括以下步骤：
1)操控卷取温度模型设定带钢的卷取目标温度，带钢的卷取目标温度为贝氏体相变点温度+(20℃～70℃)；
2)操控卷取温度控制模型接收带钢厚度、精轧结束目标温度、卷取目标温度和层流前段冷却方式的参数指令；
3)操控卷取温度控制模型将带钢的实际卷取温度调控至带钢的卷取目标温度，层流冷却采用前段冷却方式，精轧出口高温计有钢信号到达后，卷取温度控制模型根据精轧结束目标温度与卷取目标温度的差值，实时调整粗调冷却段和精调冷却段冷却集管的开水量，调控带钢的实际卷取温度；
4)调控带钢的卷取张力，卷取机头部咬钢后，将带钢的卷取张力调整至初始设定值的1.3～1.6倍；
5)操控卷取机对钢卷尾部进行定尾；
6)将钢卷从卷取机上卸卷至卸卷小车，卸卷小车将钢卷移送至打捆机进行打捆。
进一步，所述步骤3)操控卷取温度控制模型将带钢的实际卷取温度调控至带钢的卷取目标温度，包括以下步骤：
3.1)操控带钢前段冷却的冷却速度为30～80℃/s；
3.2)操控带钢卷取温度曲线为不对称的“U形”温度曲线，带钢卷取温度曲线的热头温度为卷取目标温度+(15℃～25℃)，热头长度为20～40m，热尾温度为卷取目标温度+(35℃～45℃)，热尾长度为30～50m，带钢中间部分卷取温度为带钢的卷取目标温度。
进一步，所述步骤5)操控卷取机钢对钢卷尾部进行定尾，包括以下步骤：钢卷尾部定尾结束后，将卷取机卷筒按顺时针方向旋转90°。
进一步地，本发明所述热轧高强带钢的化学成分重量百分比：C：0.13～0.19％，Si：0.10～0.50％，Mn：1.40～1.90％，Cr：0.40～0.70％，Ti：0.010～0.050％，Al：0.020～0.050％，P≤0.015％，S≤0.006％，余量为铁及不可避免的杂质。
进一步地，所述热轧高强带钢的屈服强度为550～630MPa，抗拉强度为640～730MPa，带钢厚度为1.8～4.6mm。
进一步，步骤1)，设定带钢的卷取目标温度为贝氏体相变点温度+(20℃～70℃)，目的是冷却过程中带钢的过冷奥氏体组织尽可能多的发生铁素体和珠光体转变。
进一步，步骤3.1)控制前段冷却的冷却速度为30～80℃/s，在此冷速下，使高强钢冷却过程中过冷奥氏体尽可能多的发生铁素体和珠光体转变。
进一步，步骤4)，调控带钢的卷取张力，卷取机头部咬钢后，将带钢的卷取张力调整至初始设定值的1.3～1.6倍，目的是提高卷层之间的抱紧力。
进一步，步骤5)，钢卷尾部完成定尾后，按正常生产节奏钢卷在卷筒中自然停留，空冷过程中未转变的奥氏体发生贝氏体转变，发生体积膨胀，在重力作用下形成水平方向的轻微扁卷，将卷筒按顺时针方向旋转90°，利用钢卷自重调整钢卷圆柱度。
进一步，步骤6)，将钢卷从卷取机上卸卷至卸卷小车，卸卷小车将钢卷移送至打捆机进行打捆，在移送过程中剩余的奥氏体继续发生贝氏体转变直至完成，同时发生体积膨胀，在重力作用下，原先水平方向发生的扁卷逐渐恢复至正圆形。
本发明针对屈服强度为550～630MPa，抗拉强度为640～730MPa热轧高强钢，通过对卷取温度、冷却方式、冷却温度曲线、卷取张力、卸卷方法的控制，在层流冷却区域、卷取区域解决厚度1.8～4.6mm高强钢成卷后发生扁卷的技术问题，提高了钢卷卷形质量。
本发明主要通过对热轧高强钢关键工艺参数和过程参数的的合理控制，解决了高强钢易扁卷的技术问题。
本发明采用的控制措施及控制方法，在常规热轧产线上，通过对生产控制模型和自动化控制参数进行配置即可实现。
本发明针对成品厚度1.8～4.6mm高强钢采用参数结合的控制方法，恰好是为了解决该类高强钢卷取后依旧发生贝氏体相变，从而易发生扁卷的问题及隐患。
本发明对高强钢采用常规的冷却方式进行生产，在控制过程中对温度曲线采用热头热尾的方式控制卷取后的相变，同时针对卷取后发生的部分相变，通过将卷筒顺时针方向旋转90°再卸卷，可以利用钢卷的自重，在后续的运输和堆垛过程中使发生的扁卷进行恢复，钢卷内径重新恢复为正圆形。
本发明主要从工艺与设备控制结合方面解决高强钢的扁卷缺陷。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明对易扁卷热轧高强钢层流采用常规的前段冷却控制，不需要特殊的冷却控制方法，模型控制更容易，控制精度更高。2、卷取温度曲线控制成不对称的“U形”，头尾部的卷取温度较中间部分提高20～40℃，成卷后对应钢卷的内外圈卷取温度高，空冷过程中可以较好地抑制头尾部的贝氏体相变，降低扁卷风险。3、卷取机头部咬钢后，卷取张力由原设定值提升至1.3～1.6倍，卷层之间的抱紧力得到提高，减缓了贝氏体体积膨胀后的卷层间隙，不容易发生扁卷。4、钢卷尾部定尾后，按正常生产节奏在卷筒中停留，发生的贝氏体相变使钢卷水平方向产生扁卷，此时卷筒按顺时针方向旋转90°再卸卷，能够在重力作用下，将原先水平方向已发生的扁卷逐渐恢复至正圆形，消除扁卷缺陷。5、本发明方法提高了热轧高强带钢质量、降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明实施例，带钢的化学成分重量百分比：C：0.13～0.19％，Si：0.10～0.50％，Mn：1.40～1.90％，Cr：0.40～0.70％，Ti：0.010～0.050％，Al：0.020～0.050％，P≤0.015％，S≤0.006％，余量为铁及不可避免的杂质。
实施例1，带钢规格为2.0×1250mm，带钢牌号为HC700/980MS，热轧高强带钢的屈服强度为550～630MPa，抗拉强度为640～730MPa。
一种消除热轧高强带钢扁卷的控制方法，热连轧生产控制系统在轧线上配置有信息采集和指令执行电器件，包括以下步骤：
1)操控卷取温度模型设定带钢的卷取目标温度，带钢的卷取目标温度为贝氏体相变点温度+60℃，即630℃；
2)操控卷取温度控制模型接收带钢厚度为2.0mm、精轧结束目标温度为860℃、卷取目标温度为630℃、前段冷却方式的参数指令；
3)操控卷取温度控制模型将带钢的实际卷取温度调控至带钢的卷取目标温度，层流采用前段冷却方式，冷却速度为60℃/s，卷取温度控制模型实时调整粗调冷却段和精调冷却段冷却集管的开水量，控制带钢的实际卷取温度为630～670℃，带钢卷取温度曲线为不对称的“U形”温度曲线，带钢卷取温度曲线的热头温度为650℃，热头长度为20m；热尾温度为670℃，热尾长度为40m，带钢中间部分的卷取温度为630℃；
4)调控带钢的卷取张力，卷取机头部咬钢后，将带钢的卷取张力由初始设定值16N/mm2提升至20.8N/mm2，提高卷层之间的抱紧力；
5)操控卷取机对钢卷尾部进行定尾，钢卷尾部定尾结束后，将卷取机卷筒按顺时针方向旋转90°；
6)将钢卷从卷取机上卸卷至卸卷小车，卸卷小车将钢卷移送至打捆机进行打捆。
实施例2，带钢规格为4.2×1200mm，带钢牌号为HC700/980MS，热轧高强带钢的屈服强度为550～630MPa，抗拉强度为640～730MPa。
一种消除热轧高强带钢扁卷的控制方法，热连轧生产控制系统在轧线上配置有信息采集和指令执行电器件，包括以下步骤：
1)操控卷取温度模型设定带钢的卷取目标温度，带钢的卷取目标温度为贝氏体相变点温度+40℃，即610℃；
2)操控卷取温度控制模型接收带钢厚度为4.2mm、精轧结束目标温度为860℃、卷取目标温度为610℃、前段冷却方式的参数指令；
3)操控卷取温度控制模型将带钢的实际卷取温度调控至带钢的卷取目标温度，层流采用前段冷却方式，冷却速度40℃/s，卷取温度控制模型实时调整粗调冷却段和精调冷却段冷却集管的开水量，控制带钢的实际卷取温度为610～650℃；带钢卷取温度曲线为不对称的“U形”温度曲线，带钢卷取温度曲线的热头温度为630℃，热头长度为20m；热尾温度为650℃，热尾长度为40m，带钢中间部分的卷取温度为610℃；
4)调控带钢的卷取张力，卷取机头部咬钢后，将带钢的卷取张力由初始设定值值24N/mm2提升至36N/mm2，提高卷层之间的抱紧力；
5)操控卷取机对钢卷尾部进行定尾，钢卷尾部定尾结束后，将卷取机卷筒按顺时针方向旋转90°；
6)将钢卷从卷取机上卸卷至卸卷小车，卸卷小车将钢卷移送至打捆机进行打捆。
除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种消除热轧高强带钢扁卷的控制方法，热连轧生产控制系统在轧线上配置有信息采集和指令执行电器件，其特征是，所述的方法包括以下步骤：
1)操控卷取温度模型设定带钢的卷取目标温度，带钢的卷取目标温度为贝氏体相变点温度+(20℃～70℃)；
2)操控卷取温度控制模型接收带钢厚度、精轧结束目标温度、卷取目标温度和层流前段冷却方式的参数指令；
3)操控卷取温度控制模型将带钢的实际卷取温度调控至带钢的卷取目标温度，层流冷却采用前段冷却方式，精轧出口高温计有钢信号到达后，卷取温度控制模型根据精轧结束目标温度与卷取目标温度的差值，实时调整粗调冷却段和精调冷却段冷却集管的开水量，调控带钢的实际卷取温度；
4)调控带钢的卷取张力，卷取机头部咬钢后，将带钢的卷取张力调整至初始设定值的1.3～1.6倍；
5)操控卷取机对钢卷尾部进行定尾；
6)将钢卷从卷取机上卸卷至卸卷小车，卸卷小车将钢卷移送至打捆机进行打捆。
2.如权利要求1所述的一种消除热轧高强带钢扁卷的控制方法，其特征是，所述步骤3)操控卷取温度控制模型将带钢的实际卷取温度调控至带钢的卷取目标温度，包括以下步骤：
3.1)操控带钢前段冷却的冷却速度为30～80℃/s；
3.2)操控带钢卷取温度曲线为不对称的“U形”温度曲线，带钢卷取温度曲线的热头温度为卷取目标温度+(15℃～25℃)，热头长度为20～40m，热尾温度为卷取目标温度+(35℃～45℃)，热尾长度为30～50m，带钢中间部分卷取温度为带钢的卷取目标温度。
3.如权利要求1所述的一种消除热轧高强带钢扁卷的控制方法，其特征是，所述步骤5)操控卷取机对钢卷尾部进行定尾，包括以下步骤：钢卷尾部定尾结束后，将卷取机卷筒按顺时针方向旋转90°。
4.如权利要求1所述的一种消除热轧高强带钢扁卷的控制方法，其特征是，所述热轧高强带钢的化学成分重量百分比：C：0.13～0.19％，Si：0.10～0.50％，Mn：1.40～1.90％，Cr：0.40～0.70％，Ti：0.010～0.050％，Al：0.020～0.050％，P≤0.015％，S≤0.006％，余量为铁及不可避免的杂质；所述热轧高强带钢的屈服强度为550～630MPa，抗拉强度为640～730MPa，带钢厚度为1.8～4.6mm。
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