CN117696844A - 一种h型钢开花头缺陷的轧制控制方法 - Google Patents

Abstract

一种H型钢开花头缺陷的轧制控制方法，属于炼钢连铸工艺技术领域，其中的H型钢开花头缺陷的轧制控制方法，适用的异型坯的翼缘宽度为300～1300mm，翼缘高度为200～510mm，腹板厚度为85～140mm；所述控制方法包括：1)控制钢水中的S含量和Mn/S比；2)减弱异型坯连铸机二次冷却强度，并减少二次冷却区各冷却段的内弧水量占比；3)提高异型坯连铸机扇形段支撑辊的精度，本发明的有益效果是，可控制异型坯翼缘与腹板交接处内部裂纹的产生，可从根本上解决H型钢轧制过程中出现的开花头缺陷，以提高轧制效率和产品质量。

Description

一种H型钢开花头缺陷的轧制控制方法

技术领域

本发明涉及炼钢连铸工艺技术领域，尤其涉及一种H型钢开花头缺陷的轧制控制方法。

背景技术

H型钢是具有优良的力学性能和优越的使用性能型材产品，广泛用于工业与民用建筑钢结构中，应用领域和应用量逐年扩大。采用异型坯轧制生产H型钢较采用矩形坯或板坯轧制生产对比，轧制道次少，生产效率高，轧制成本更低，因而，目前国内大多数H型钢采用异型坯轧制，特别是中大型H型钢。

H型钢轧制过程中，轧件头部经常会出现开花头缺陷，导致切舌时需要带翼缘切割，影响轧制节奏，浪费锯片，开花头缺陷严重时会导致后面道次无法正常咬入发生轧卡堆钢，造成生产事故，损坏设备，因此，迫切需要解决H型钢轧制过程中出现的开花头缺陷。分析轧制时出现的开花头缺陷是由于异型坯腹板与翼缘交接部位有内部裂纹，轧制过程中这个部位内部裂纹扩展，导致翼缘与腹板从裂纹处撕裂，由于轧制时头部区域处于失张状态，易形成开花头缺陷，裂纹大小不同导致裂开程度不同。H型钢轧制过程中出现的开花头缺陷危害非常大，一方面严重影响H型钢轧制效率，另一方面在翼缘与腹板交接处有内部缺陷，影响H型钢横截面上的结构强度，存在隐患。因此，需要控制异型坯翼缘与腹板交接处内部裂纹产生，从根源来解决H型钢轧制过程开花头缺陷，提高H型钢轧制效率和产品质量。

如公开号为CN112355262B的专利提供了一种用于板坯连铸动态轻压下的控制装置，其通过强力的缓冲弹簧的设置，可以使得下滑块或者可缓冲下压座具有一定的竖向上的缓冲作用，这样，动态辊座的后端可以具有一定的缓冲作用，连铸工件从后压辊朝着前压辊的方向移动时，可以实现逐步的对连铸工件的下压作用，通过后压辊的弹性下压，便于后续的前压辊的刚性下压作用，实现动态下压控制，保证连铸坯的性能，防止铸坯出现内在缺陷以及矫直过程中应变过大、过于集中的问题，减少连铸坯内部裂纹的产生问题。该专利是为了减少板坯内部裂纹，对于异型坯腹板与翼缘交接处的内部裂纹的产生不能有效控制。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种H型钢开花头缺陷的轧制控制方法，可控制异型坯翼缘与腹板交接处内部裂纹的产生，可从根本上解决H型钢轧制过程中出现的开花头缺陷，以提高轧制效率和产品质量。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述H型钢开花头缺陷的轧制控制方法，所述H型钢的异型坯的翼缘宽度为300～1300mm，翼缘高度为200～510mm，腹板厚度为85～140mm；

所述控制方法包括：1)控制钢水中的S含量和Mn/S比；2)减弱异型坯连铸机二次冷却强度，并减少二次冷却区各冷却段的内弧水量占比；3)提高异型坯连铸机扇形段支撑辊的精度。

控制钢水中的S含量为0～0.035％，钢水中的Mn/S比满足：当S含量为0～0.03％时，Mn/S比≥15；当S含量为0.03％～0.035％且不等于0.03％时，Mn/S比≥30。

减弱异型坯连铸机二次冷却强度的目标是比水量控制在0.5～0.6L/kg。

所述二次冷却区包括沿连铸方向依次设置的冷却零段、冷却一段、冷却二段和冷却三段，每段冷却段的冷却水量逐渐减小。

每段冷却段包括沿异型坯的周向布置的内弧喷嘴、外弧喷嘴和侧面喷嘴，所述冷却一段的内弧喷嘴的水量为冷却一段总水量的_30％～35％；所述冷却二段的内弧喷嘴的水量为冷却二段总水量的23％～28％，为外弧喷嘴水量的68％～73％；所述冷却三段的内弧喷嘴的水量为冷却三段总水量的18％～23％，为外弧喷嘴水量的55％～60％。

所述异型坯连铸机扇形段支撑辊包括上下相对布置的腹板辊、翼缘辊以及左右相对布置的侧面辊；提高异型坯连铸机扇形段支撑辊的精度包括控制腹板辊偏心和轴承游隙的总偏移量、腹板辊辊缝偏差值、腹板辊相对于基准弧面的偏差值、支撑辊之间的不垂直度偏差值、相邻辊的不平行度和相对辊的不平行度。

腹板辊偏心和轴承游隙的总偏移量d₁需要满足：0≤d₁≤0.1mm。

腹板辊辊缝偏差值d₂需要满足：-0.2mm≤d₂≤0.2mm。

腹板辊相对于基准弧面的偏差值d₃需要满足：-0.2mm≤d₃≤0。

支撑辊之间的不垂直度偏差值d₄需要满足：-0.075mm≤d₄≤0.075mm；相邻辊的不平行度d₅需要满足：-0.0125mm≤d₅≤0.0125mm；相对辊的不平行度d₆需要满足：-0.075mm≤d₆≤0.075mm。

本发明的有益效果是：

本发明根据钢中S含量控制Mn/S比，将钢中S含量控制在合适范围，兼顾异型坯内部质量，同时降低冶炼成本；结合异型坯连铸机及坯型特点，采取弱冷强度二次冷却工艺，提高了冷却的均匀性，降低了坯壳受到的热应力，可控制异型坯内部的裂纹问题；根据异型坯的形状特点，控制二次冷却区内弧喷嘴水量的分配，可减弱内弧腹板部位的冷却，降低腹板与翼缘相交处的内部裂纹问题；结合异型坯形状以及连铸过程中坯壳受力情况，确定异型坯连铸机扇形段不同部位支撑辊的安装精度，在保证避免坯壳发生严重鼓肚导致坯壳撕裂的前提下可提高异型坯的内部质量。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明异型坯的结构示意图；

图2为本发明异型坯连铸机二次冷却区的结构示意图；

图3为图2中冷却一段上喷嘴布置的结构示意图；

图4为图2中冷却二段上喷嘴布置的结构示意图；

图5为图2中冷却三段上喷嘴布置的结构示意图；

图6为本发明中异型坯连铸机扇形段的横向剖视图；

上述图中的标记均为：1.冷却零段，2.冷却一段，3.冷却二段，4.冷却三段，5.内弧喷嘴，6.外弧喷嘴，7.侧面喷嘴，9.翼缘辊，10.腹板辊，11.侧面辊。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的技术方案是：针对H型钢轧制过程中出现的开花头缺陷的问题，如图2～图6所示，本发明提供了一种H型钢开花头缺陷的轧制控制方法，该控制方法适用于翼缘宽度B为300～1300mm，翼缘高度H为200～510mm，腹板厚度t₁为85～140mm的异型坯，见图1所示。

该控制方法包括：

1)控制钢水中的S含量和Mn/S比。

硫是一种有害元素，它在钢中以硫化亚铁和硫化锰的形态存在。当钢水凝固时，硫化亚铁和铁形成低熔点的共晶体，如果钢液中有氧，则硫的氧化物共晶会使其熔点更低。在连铸钢水冷却过程中，这种共晶体最后凝固、并呈网状薄膜在晶界处析出。这时由于坯壳外部的收缩力、钢水凝固过程的热应力以及坯壳受到的钢水静压力等作用，极易使晶界处出现裂纹缺陷。异型坯连铸过程中，翼缘和腹板交接处受热应力和机械力最大，S含量较高时极易形成翼缘和交接处内部裂纹。因此需要控制钢水较低的S含量。但由于转炉脱硫率较低，如果增加铁水预处理和LF炉工序脱硫，会显著增加钢水成本，从经济性考虑，不宜将钢中S控制太低，因此需要控制合适的钢水S含量，S含量范围控制在0≤S≤0.035％。

锰硫比是指钢中锰和硫两种元素重量百分含量的比值。由于锰和硫的亲和力较大，高熔点硫化锰的生成可取代硫化亚铁，这种取代是随着钢中锰或硫值的增大而增加。因此，为减少裂纹产生，尽量消除硫化亚铁共晶体的影响，锰硫比必须达到一定比值。Mn/S比需满足：当0≤S含量≤0.03％时，Mn/S比≥15；0.03％<S含量≤0.035％时，Mn/S比≥30。

2)减弱异型坯连铸机二次冷却强度。

较强的二次冷却强度增加异型坯坯壳的温度梯度，异型坯柱状晶粗大，降低晶界强度，同时会增加冷却不均匀，增加坯壳收到的热应力，易产生异型坯内部裂纹，因而采取较弱的二次冷却强度，比水量控制在0.5～0.6L/kg。

3)异型坯连铸机二次冷却区各冷却段水量分配

异型坯连铸机断面呈“H”形布置，由于异型坯形状特点，连铸过程中，内弧二次冷却水喷淋到铸坯上后会顺着内弧腹板支撑辊两端向下流淌，加强内弧腹板部位的冷却，导致该部位冷却增强，造成该部位易产生内部裂纹，因而需要减少二次冷却区各冷却段的内弧水量占比。

其中的二次冷却区包括沿连铸方向依次设置的冷却零段1、冷却一段2、冷却二段3和冷却三段4，每段冷却段的冷却水量逐渐减小。

每段冷却段包括沿异型坯的周向布置的内弧喷嘴5、外弧喷嘴6和侧面喷嘴7，其中的内弧喷嘴5位于异型坯腹板的上方，外弧喷嘴6位于异型坯腹板的下方，侧面喷嘴7位于异型坯两翼缘的外侧。位于冷却一段2的内弧喷嘴5的水量为冷却一段2总水量的30％～35％；冷却二段3的内弧喷嘴5的水量为冷却二段3总水量的23％～28％，为外弧喷嘴6水量的68％～73％；冷却三段4的内弧喷嘴5的水量为冷却三段4总水量的18％～23％，为外弧喷嘴6水量的55％～60％。

4)提高异型坯连铸机扇形段支撑辊的精度。

异型坯连铸机扇形段支撑辊包括上下相对布置的腹板辊10、翼缘辊9以及左右相对布置的侧面辊11，侧面辊11布置在腹板辊10的两端，侧面辊11与翼缘侧面接触。异型坯凝固过程中，带液芯的坯壳在连铸机二冷段受到这种应力作用，包括热应力和机械应力，由于钢水静压力作用，二冷段需要采取支撑辊对坯壳进行支撑，以抵抗钢水静压力，避免坯壳发生严重鼓肚导致坯壳撕裂，因此，异型坯凝固过程中，连铸机扇形支撑段精度非常重要，精度高低对异型坯内部质量起到决定性作用。异型坯连铸机扇形支撑段精度控制包括控制腹板辊10偏心和轴承游隙的总偏移量、腹板辊10辊缝偏差值、腹板辊10相对于基准弧面的偏差值、支撑辊之间的不垂直度偏差值、相邻辊的不平行度和相对辊的不平行度。

其中的腹板辊10偏心和轴承游隙的总偏移量d₁需要满足：0≤d₁≤0.1mm。腹板辊10(左右两排腹板辊10之间的)缝偏差值d₂(公差)需要满足：-0.2mm≤d₂≤0.2mm。腹板辊10相对于基准弧面的偏差值d₃需要满足：-0.2mm≤d₃≤0，其中的基准弧面为扇形段的弧形外缘。支撑辊之间(腹板辊10和翼缘辊9之间)的不垂直度偏差值d₄需要满足：-0.075mm≤d₄≤0.075mm；相邻辊(相邻的腹板辊10或相邻的翼缘辊9)的不平行度d₅需要满足：-0.0125mm≤d₅≤0.0125mm；相对辊(相对的腹板辊10或相对的翼缘辊9)的不平行度d₆需要满足：-0.075mm≤d₆≤0.075mm。

应用本发明的控制方法后，异型坯腹板与翼缘连接处未发生内部裂纹，轧制H型钢过程中未发生开花头缺陷，轧制顺利，H型钢内部质量良好。

下面结合实施例和对比例对本发明进行详细说明。

各实施例及对比例中不同断面尺寸的异型坯的轧制控制参数，如表1所示。其中的断面BB1～BB7均为翼缘宽度B、翼缘高度H和腹板厚度t₁的尺寸。其中，BB1的截面尺寸B×H×t₁为750×450×120mm，BB2的截面尺寸B×H×t₁为500×300×120mm，BB3的截面尺寸B×H×t₁为430×300×90mm；BB4的截面尺寸B×H×t₁为320×220×85mm；BB5的截面尺寸B×H×t₁为900×510×130mm；BB6的截面尺寸B×H×t₁为1030×440×130mm；BB7的截面尺寸B×H×t₁为1300×510×140mm。

表1

由表1可以看出，对比例1是钢水中的S含量不在本发明设定的范围之内，对比例2是Mn/S比不在本发明设定的范围之内，对比例3是二次冷却强度比水量不在本发明设定的范围之内，对比例4是冷却二段3的内弧水量占冷却二段3总水量比例不在本发明设定的范围之内，对比例5是冷却三段4的内弧水量占冷却三段4总水量比例不在本发明设定的范围之内，对比例6是扇形段腹板辊10偏心和轴承游隙的总偏移量不在本发明设定的范围之内，对比例7是扇形段腹板辊辊缝偏差值不在本发明设定的范围之内，对比例8是扇形段腹板辊10相对于基准弧面的偏差值不在本发明设定的范围之内，对比例9是扇形段腹板辊10相对侧面辊11不垂直度偏差量值不在本发明设定的范围之内。对比例1～对比例9的异型坯腹板与翼缘连接处均存在内部裂纹，H型钢轧制过程出现不同程度开花头缺陷。

综上，本发明根据钢中S含量控制Mn/S比，将钢中S含量控制在合适范围，兼顾异型坯内部质量，同时降低冶炼成本；结合异型坯连铸机及坯型特点，采取弱冷强度二次冷却工艺，提高了冷却的均匀性，降低了坯壳受到的热应力，可控制异型坯内部的裂纹问题；根据异型坯的形状特点，控制二次冷却区内弧喷嘴水量的分配，可减弱内弧腹板部位的冷却，降低腹板与翼缘相交处的内部裂纹问题；结合异型坯形状以及连铸过程中坯壳受力情况，确定异型坯连铸机扇形段不同部位支撑辊的安装精度，在保证避免坯壳发生严重鼓肚导致坯壳撕裂的前提下可提高异型坯的内部质量。

以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (10)

1.一种H型钢开花头缺陷的轧制控制方法，其特征在于，所述H型钢的异型坯的翼缘宽度为300～1300mm，翼缘高度为200～510mm，腹板厚度为85～140mm；

所述控制方法包括：1)控制钢水中的S含量和Mn/S比；2)减弱异型坯连铸机二次冷却强度，并减少二次冷却区各冷却段的内弧水量占比；3)提高异型坯连铸机扇形段支撑辊的精度。

2.根据权利要求1所述的H型钢开花头缺陷的轧制控制方法，其特征在于：控制钢水中的S含量为0～0.035％，钢水中的Mn/S比满足：当S含量为0～0.03％时，Mn/S比≥15；当S含量为0.03％～0.035％且不等于0.03％时，Mn/S比≥30。

3.根据权利要求1所述的H型钢开花头缺陷的轧制控制方法，其特征在于：减弱异型坯连铸机二次冷却强度的目标是比水量控制在0.5～0.6L/kg。

4.根据权利要求1所述的H型钢开花头缺陷的轧制控制方法，其特征在于：所述二次冷却区包括沿连铸方向依次设置的冷却零段、冷却一段、冷却二段和冷却三段，每段冷却段的冷却水量逐渐减小。

5.根据权利要求4所述的H型钢开花头缺陷的轧制控制方法，其特征在于：每段冷却段包括沿异型坯的周向布置的内弧喷嘴、外弧喷嘴和侧面喷嘴，所述冷却一段的内弧喷嘴的水量为冷却一段总水量的30％～35％；所述冷却二段的内弧喷嘴的水量为冷却二段总水量的23％～28％，为外弧喷嘴水量的68％～73％；所述冷却三段的内弧喷嘴的水量为冷却三段总水量的18％～23％，为外弧喷嘴水量的55％～60％。

6.根据权利要求1所述的H型钢开花头缺陷的轧制控制方法，其特征在于：所述异型坯连铸机扇形段支撑辊包括上下相对布置的腹板辊、翼缘辊以及左右相对布置的侧面辊；提高异型坯连铸机扇形段支撑辊的精度包括控制腹板辊偏心和轴承游隙的总偏移量、腹板辊辊缝偏差值、腹板辊相对于基准弧面的偏差值、支撑辊之间的不垂直度偏差值、相邻辊的不平行度和相对辊的不平行度。

7.根据权利要求6所述的H型钢开花头缺陷的轧制控制方法，其特征在于：腹板辊偏心和轴承游隙的总偏移量d₁需要满足：0≤d₁≤0.1mm。

8.根据权利要求6所述的H型钢开花头缺陷的轧制控制方法，其特征在于：腹板辊辊缝偏差值d₂需要满足：-0.2mm≤d₂≤0.2mm。

9.根据权利要求6所述的H型钢开花头缺陷的轧制控制方法，其特征在于：腹板辊相对于基准弧面的偏差值d₃需要满足：-0.2mm≤d₃≤0。

10.根据权利要求6所述的H型钢开花头缺陷的轧制控制方法，其特征在于：支撑辊之间的不垂直度偏差值d₄需要满足：-0.075mm≤d₄≤0.075mm；相邻辊的不平行度d₅需要满足：-0.0125mm≤d₅≤0.0125mm；相对辊的不平行度d₆需要满足：-0.075mm≤d₆≤0.075mm。