高线生产优质率分析与改进.doc

高线生产优质率分析与改进刘锦永 罗均光摘 要：分析影响HPB235、Q195、30MnSi等钢种高线优质率的因素，不改变钢种化学成分，试验总结各钢种的开轧温度、入精轧温度和吐丝温度控制范围，提出提高了优质率的措施。关键词；高线；开轧温度；入精轧温度；吐丝温度；优质率 1 前 言 近年来，钢铁企业竞争更加激烈，要在竞争中存活，要不断发展壮大，就必须以质取胜，为此，柳钢把优质增效作为重点方针，并把优质率作为一项重要考核指标。围绕优质率，技术中心为各种钢材的性能规定了一个优质范围，只要生产出的钢材性能在规定范围内就判定为优质钢。柳钢棒线厂的高线优质率不稳定，特别是在轧制品种钢时，强度性能偏高，超出优质范围，造成月累计优质率不到80%。由于HRB335和HRB400钢种主要生产带肋钢筋，目前，柳钢棒线厂轧制成高线的主要钢种有30MnSi，Q195，HPB235。而生产的高线抗拉强度HPB235有时可达460MPa以上，30MnSi普遍达730760MPa，Q195也在390MPa以上；强度高而延伸率却比较低，大部分高线延伸率在31%33%，特别是Q195拉丝用材有时甚至不到30%，而延伸率标准范围最低要求必须达到30%以上，因此造成了一次检验合格率不合格（各钢种优质范围见表1）。表1高线优质率2011考核值 优质品种牌号 特性名称 单位 现行标准号 标准范围值 内定优质范围 HPB235 屈服强度 MPa GB1499.1-2007 235 235330 抗拉强度 MPa GB1499.1-2007 370 370460 Q195 抗拉强度 MPa GB/T701-2008 410 39030MnSi 抗拉强度 MPa Q/LG014-2009 640 650725 2 提高优质率的分析及改进从统计的数据来看，影响高线优质率最大的因素就是钢的抗拉强度过高和拉丝材延伸率低，造成成品性能偏离优质范围。与这两个指标最相关的参数是钢的加热温度和轧后控冷。理论上，钢中各元素的化学成分对成品的性能有重大关系，为了尽量减少工艺条件更改和钢的成分变化带来的复杂性，我们仅对各钢种的开轧温度，入精轧温度和吐丝温度进行跟踪试验，找出各钢种的各段的最优温度范围，以提高优质率。在轧后控冷条件相同情况下，钢坯在加热炉内的加热温度加热时间直接影响到钢的组织和性能。首先，加热温度高或加热时间长都会使起始钢坯奥氏体晶粒粗大化，起始晶粒度大必然导致轧制后高温线材再结晶晶粒度大；其次，高温开轧与低温开轧相比轧后线材组织中的形变位错数量相对减速少，在终轧温度和轧后控冷制度相同的情况下，奥氏体相对粗化和形变位错数目的减少会导致冷却过程中各种组织的转变温度下降，使得铁素体析出的可能性加大，钢坯的加热温度高，加热时间长，引起钢皮脱碳加剧，线材表面一定深度的碳浓度相对降低，也可能导致铁素体析出量增大。此外，吐丝温度是影响线材性能的关键。吐丝温度的高低直接影响到奥氏全晶粒度大小，如果吐丝温度较高，吐丝后线材仍处于奥氏体组织状态，碳元素和其他伴随元素仍固溶在奥氏体中，奥氏体晶粒拉长，奥氏体在风冷线上的过冷度增大，致使连续转变曲线向右下方移动，较粗大的奥氏体转变为珠光体的相变在更低的温度下进行，转变后的珠光体片层减少，索氏体化率升高；而较低的吐丝温度目的是为了细化奥氏体晶粒，可以得到较多的珠光体和较细的铁素体，使线材的强度增加，韧性和塑性降低。下面我们对各钢种进行试验。2.1 HPB235热轧一级圆钢优质率HPB235热轧一级圆钢，是目前高线轧制最多最普遍的一种，是普碳钢。HPB235的优质率相对保持在较好水平，月累计能达到90%以上。因此，按目前的工艺条件控制开轧和终轧温度即可。目前轧制HPB235高线控冷参数见表2。实际生产中轧制热坯和冷坯，以及钢坯在加热炉的加热时间长短直接影响到成品的性能。为此，我们以轧制8mmHPB235光圆钢筋进行试验，按现有工艺参数安排5批次冷坯和5批次热坯入炉轧制（见表2），成品的力学性能见表3。在相同的工艺条件下轧制冷热坯，成品的屈服强度相差2030MPa，抗拉强度相差1530MPa，延伸率相差2%3%，冷坯的力学性能超过优质范围的可能性较大。而将冷坯开轧温度提高20，入精轧温度和吐丝温度控制在工艺要求范围的上限时，成品的强度相差不到10MPa ，并且保持在430460MPa的优质范围内。因此，在今后在轧制冷坯时，适当提高加热温度，按工艺要求温度范围上限控制；轧制热坯则按工艺要求范围控制即可。表2 HPB235控冷参数规格/mm 终轧速度/ms1 开轧温度/ 入精轧温度/ 吐丝温度/ 辊道速度/mms1 保温罩 风机8 80 102020 95020 93020 14 全开 全关表3 8mm HPB235光圆钢筋力学性能 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 延伸率/%热坯 280300 410450 3941冷坯 300340 430475 37402.2 Q195拉丝用盘条优质率Q195拉丝用盘条强度过高对后续加工极为不利。拉丝用盘条最终得到的组织为铁素体+珠光体。由于铁素体强度和硬度低，塑性和韧性好，而珠光体强度高，塑性和韧性则相对较差。目前影响Q195优质率的正是强度过高，所以要适当降低强度，提高韧性和塑性，因此，对于 Q195拉丝用材控制冷却的目的是要让线材组织生成尽量多的铁素体，减少珠光体的析出。而要得到合理的铁素体，温度的控制就尤其关键。（1）开轧温度：（1 04020） 。实际中，当开轧温度越低时，成品的抗拉强度则明显增大；开轧温度度过高时，势必造成吐丝温度过高，不利于吐丝，造成吐丝乱，同时增加了煤耗。因此，开轧温度以工艺要求为准即可。（2）吐丝温度的确定。以6.5mmQ195拉丝用材进行试验，成品机架速度为88 m/s ，开轧温度1020 1 040 ，入精轧温度950 970 ，每20 分别取5个批号进行试验，试验结果见表4。表4吐丝温度对6.5mmQ195拉丝用材成品性能的影响吐丝温度/ 辊道速度/mms1 保护罩 风机 抗拉强度/MPa 延伸率/%880900 12 全关 全关 390420 3537900920 12 全关 全关 380410 3436920940 12 全关 全关 370400 3435940960 12 全关 全关 360390 3032960980 12 全关 全关 360390 3234试验结果：吐丝温度对成品的性能影响明显，当吐丝温度控制在940 960 时，成品的性能在优质率安全范围内，但是成品的延伸较差，不利于拉拔，而按960 980 控制时，吐丝较乱，上集卷堵钢频繁。我们把入精轧温度提高20 30，即960 990，吐丝温度按940 960 ，抗拉强度均在360390 MPa ，伸长率达到了35 %38 %，且不影响吐丝质量，成品拉拔性能相当好。2.3 30MnSi高强度合金钢优质率30MnSi是高强度合金钢化学成分P、 Mn（w（P）0.030%，w（Mn）为1.00%1.40%）较高，因此成品性能强度高。柳钢棒线厂轧制的30MnSi屈服强度可达450500 MPa，抗拉强度达680760 MPa，抗拉强度超大是造成优质率低的最主要一个因素。实际生产中，我们通常是采用降低开轧温度，控制原始奥氏体晶粒度的长大，降低入精轧温度和吐丝温度，通过再结晶细化奥氏体晶粒，达到提高强度的目的。如要降低其强度，可提高开轧温度和吐丝温度，使原始奥氏体粗大化，减少再结晶，降低冷却速度，使奥氏体晶粒长大。为此，我们结合实际工艺，以轧10 mm，终轧速度50 m/s，斯太尔摩辊道速度12 mm/s，采用3种方案进行试验，每种方案安排7批试样，试验结果见表5。表5 30MnSi控冷方案及结果 开轧温度/ 入精轧温度/ 吐丝温度/ 保温罩 风机 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 方案一 970990 910930 880910 全关 全关 460500 720760 方案二 9901 010 930950 920940 全关 全关 440480 690735方案三 1 0101 030 950970 940960 全关 全关 415440 690720试验结果：强度随温度的降低明显升高。采用方案二控制各段温度，成品屈服强度440480 MPa，抗拉强度690735 MPa，抗拉微超优质率；方案三抗拉强度虽在优质率范围，但是屈服强度偏低。我们对方案二进行适当修改，把入精轧温度提高10 20 ，控制在940 970 ，试验5批次，结果见表6。 表6 方案二修改后的试验结果开轧温度/ 入精轧温度/ 吐丝温度/ 保温罩 风机 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa9901 010 940970 925945 全关 全关 440470 700725试验结果：修改方案二参数后，成品性能保持较好的强度范围内。此外，在实际生产跟踪中发现，钢中w（Mn）和w（P）的高低也直接影响到成品性能。当w（Mn）和w（P）在标准范围下限时，成品优质率也相应较高；当w（Mn）和w（P）在上限时，强度明显加大，超出优质范围的批次也增多。其次，开轧温度如果过低，特别是冷坯入炉，如开轧温度过低，则很难将成品性能控制到优质范围。3 结 语通过分析影响高线优质率的因素，总结出了各钢种的温度控制范围，在不改变钢化学成份基础上，有效地提高了优质率，现高线三车间的月优质率均保持在90%以上，最好时达到了98.5%以上，在各车间保持领先水平。下面是各钢种的温度控制范围，见表7。 表7 各钢种温度控范围钢号 开轧温度/ 入精轧温度/ 吐丝温度/HPB235 102020 95020 93020 Q195 104020