CN104174660B - 柔性化的低温轧制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性化的低温轧制方法，包括以下步骤：根据预设的不同级别钢种与临界温度的映射关系，确定当前待轧制的钢材在各轧制阶段所需的温度；根据确定出的各轧制阶段所需的温度，调整加热炉、粗轧机以及精轧机的参数；在根据所述钢材的屈服强度设定相应的轧制规程后，将所述钢材依次经所述加热炉、粗轧机以及精轧机中进行轧制。本柔性化的低温轧制方法一方面可降低轧制过程能耗，另一方面还可提高轧制效率，降低生产周期。

Description

柔性化的低温轧制方法
技术领域
本发明涉及轧钢控制技术领域，尤其涉及一种柔性化的低温轧制方法。
背景技术
随着现代科学技术和经济建设的发展，大型化、连续化和集约化的钢铁生产很难满足用户对钢铁产品的多样化、个性化和优质化的要求。在热轧生产过程中，为了使轧制过程稳定，需要按照一定的轧制规程来安排生产。现有的热轧轧制规程需考虑钢种的加热温度、成分、强度等级以及尺寸等要求，按照加热温度从低温到高温、钢种强度从低等级到高等级的顺序，有序的安排轧制生产。因部分钢种加热温度及强度较高，需要安排大量的过渡材，缓慢地完成过渡，这样大大限制了生产的灵活性，延长了产品的轧制周期，不能有效的满足客户的需求，影响合同的完成。
随着钢铁企业硬件设备的改善和轧制工艺的发展，柔性化的低温轧制技术能够解决上述矛盾。但是，现有的热轧生产技术，都是指在轧制过程中组织性能的柔性化。针对同一化学成分的钢种，通过轧后冷却方式的不同，来实现组织性能的不同。这种柔性化的生产只是从组织性能的方面进行柔性化考虑，并没有涉及到热轧整个轧制生产过程，同时现有的因为轧制温度较高，因此，需要安装大量的过渡材，使得生产周期长。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种柔性化的低温轧制方法，旨在对热轧整个轧制生产过程进行柔性化的生产，同时提高轧制效率。
为实现上述目的，本发明提出一种柔性化的低温轧制方法，包括以下步骤：
根据确定出的各轧制阶段所需的温度，调整加热炉、粗轧机以及精轧机的参数；
在根据所述钢材的屈服强度设定相应的轧制规程后，将所述钢材依次经所述加热炉、粗轧机以及精轧机中进行轧制。
优选地，所述预设的不同级别钢种与临界温度的映射关系为：
RH＝Max[T(热脆温度)，T(C固溶温度)，T(Mn固溶温度)，T(Nb固溶温度)，T(Ti固溶温度)，T(除鳞温度)]；
RT＝Max[T(粗轧机能力校核)，T(粗轧机的咬入温度)，T(FT0+ΔT运输过程温降+ΔT除鳞温降)]；
FT0＝Max[T(FT7+ΔT轧制过程温降)，T(精轧机能力校核)，T(钢材再结晶温度)]；
FT7＝Min[T(Ar3)，T(NbC析出温度)，T(TiC析出温度)，T(TiN析出温度)]；
CT＝T(相变温度)；
其中，RH为所述加热炉的出炉温度，RT为所述粗轧机的出口温度，FT0为精轧机的入口温度，FT7为所述精轧机的出口温度，CT为所述卷取机的卷取温度，T(Ar3)为钢冷却时奥氏体中开始析出铁素体的临界温度。
优选地，所述根据钢材的屈服强度设定相应的轧制规程的步骤具体包括：
当钢材为低强度级别钢种，轧制规程为6～8块烫辊材，其余为低强度级别钢种；当钢材为中等强度级别钢种，轧制规程为6～8块烫辊材、2～4块低强度级别钢种，其余为中等强度级别钢种；当钢材为高强度级别钢种，轧制规程为6～8块烫辊材、2～4块低强度级别钢种、4～6块中等强度级别钢种，其余为高强度级别钢种，其中，低强度级别钢种为屈服强度180～300Mpa级之间；中等强度级别钢种为屈服强度300～500MPa级之间；高等强度级别钢种为屈服强度500MPa级以上。
优选地，在轧制过程中，低强度级别钢种的轧制工艺参数如下：在加热过程的总在炉时间控制在130～155min，加热炉内保持微正压10～12Pa，加热炉的预热段空燃比控制在1.0～1.1，预热时间为60～70min，加热炉的加热段空燃比保持在0.9～1.0，加热时间为40～50min，加热炉的均热段温度空燃比保持在1.0～1.1，温度控制在1140～1160℃，均热时间为30～35min；在粗轧轧制过程中，除鳞道次大于等于4，粗轧出口温度控制为1010～1020℃；精轧机的轧制速度为5～12m/s，终轧温度为830～840℃；卷取机的卷取温度为610～640℃。
优选地，在轧制过程中，中等强度级别钢种的轧制工艺参数如下：在加热过程的总在炉时间控制在135～170min，加热炉内保持微正压10～12Pa，加热炉的预热段空燃比保持在1.1～1.2，预热时间为60～70min，加热炉的加热段空燃比保持在0.9～1.0，加热时间为50～60min，加热炉的均热段温度空燃比保持在1.0～1.1，温度控制在1150～1180℃，均热时间为25～40min；在粗轧轧制过程，除鳞道次大于或等于4，粗轧机的出口温度为1020～1030℃；精轧机的轧制速度为5～10m/s，终轧温度为840～850℃；卷取机的卷取温度为610～640℃。
优选地，在轧制过程中，高强度级别钢种的轧制工艺参数如下：在加热过程的总在炉时间控制在160min～200min，加热炉内保持微正压10～12Pa，加热炉的预热段空燃比保持在1.0～1.1，预热时间为80～90min，加热炉的加热段空燃比保持在0.9～1.0，加热时间为50～60min，加热炉的均热段温度空燃比保持在1.1～1.2，温度控制在1170～1220℃，均热时间为30～50min；在粗轧轧制过程，除鳞道次大于或等于4，粗轧机的出口温度为1030～1060℃；精轧机的轧制速度为5～10m/s，终轧温度为850～860℃；卷取机的卷取温度为580～610℃。
优选地，所述柔性化的低温轧制技术还包括以下步骤：
在钢材的层流冷却过程中，采用边部遮挡技术以减少热轧带钢在冷却过程的边部温降。
优选地，所述柔性化的低温轧制技术还包括以下步骤：
在粗轧过程采用保温罩以减少粗轧过程温降。
本发明提出的柔性化的低温轧制方法，根据预设的不同级别钢种与临界温度的映射关系，确定当前待轧制的钢材在各轧制阶段所需的温度，从而保证在各轧制阶段所需的温度在临界温度之上，综合热轧各个钢种的生产特点，柔性化的组织生产，能够使轧制过程具有较大的灵活性与适应性，使之更加节能。另外，因为首先确定出钢材在各轧制阶段所需的临界温度，温度不需太高，因此，配套使用的过渡材的数量可大大减少，在一定程度上提高生产节奏，缩短了生产周期。
附图说明
图1为本发明柔性化的低温轧制方法优选实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，图1为本发明柔性化的低温轧制方法优选实施例的流程示意图。
本发明提出的柔性化的低温轧制方法优选实施例。本实施例中，柔性化的低温轧制方法包括以下步骤：
步骤S10，根据预设的不同级别钢种与临界温度的映射关系，确定当前待轧制的钢材在各轧制阶段所需的温度，其中，轧制各阶段所需的温度均高于其所对应的临界温度；
步骤S20，根据确定出的各轧制阶段所需的温度，调整加热炉、粗轧机以及精轧机的参数；
步骤S30，在根据所述钢材的屈服强度设定相应的轧制规程后，将所述钢材依次经所述加热炉、粗轧机以及精轧机中进行轧制。
具体地，对于FT7来说，其约束条件应大于Ar3，以确保精轧过程在奥氏体单相区轧制；对于FT0来说，其约束条件是一方面要确保FT7温度能够实现，另一方面也要确保精轧各道次温度在轧机负荷允许的范围之内。同样的，其它温度控制点，如RT2/RT4、CT以及RH等也都有相应的约束条件。
本实施例中，预设的不同级别钢种与临界温度的映射关系为：
加热炉的出炉温度RH通过以下公式计算：
RH＝Max[T(热脆温度)，T(C固溶温度)，T(Mn固溶温度)，T(Nb固溶温度)，T(Ti固溶温度)，T(除鳞温度)]；
T(热脆温度)为某一钢种对应的热脆温度，T(C固溶温度)为某一钢种中C的固溶温度，T(Mn固溶温度)为某一钢种中Mn的固溶温度，T(Nb固溶温度)为某一钢种中Nb的固溶温度，T(Ti固溶温度)为某一钢种中Ti的固溶温度，T(除鳞温度)为某一钢种的钢材对应的除鳞温度；
粗轧机的出口温度RT通过以下公式计算：
RT＝Max[T(粗轧机能力校核)，T(粗轧机的咬入温度)，T(FT0+ΔT运输过程温降+ΔT除鳞温降)]；
T(粗轧机能力校核)为粗轧机所能轧制的最低温度(因钢材温度过低，粗轧机会无法轧制钢材)，ΔT除鳞温降为除鳞过程中钢材的温降值；
精轧机的入口温度FT0通过以下公式计算：
FT0＝Max[T(FT7+ΔT轧制过程温降)，T(精轧机能力校核)，T(钢材再结晶温度)]；
T(精轧机能力校核)为精轧机所能轧制的最低温度(因钢材温度过低，精轧机会无法轧制钢材)，T(钢材再结晶温度)为某一钢种的钢材对应的再结晶温度；
精轧机的出口温度通过以下公式计算：
FT7＝Min[T(Ar3)，T(NbC析出温度)，T(TiC析出温度)，T(TiN析出温度)]；
T(Ar3)为钢冷却时奥氏体中开始析出铁素体的临界温度，T(NbC析出温度)为某一钢种的钢材中NbC的析出温度，T(TiC析出温度)为某一钢种的钢材中TiC的析出温度，T(TiN析出温度)为某一钢种的钢材中TiN的析出温度；
卷取机的卷取温度CT通过以下公式计算：
CT＝T(相变温度)；
T(相变温度)某一钢种的钢材的相变温度。
粗轧机的出口温度确定后，可根据出口温度再相应设置粗轧机的入口温度。确定出某一种钢种在轧制各个阶段的临界温度后，只要保证轧制温度略高于临界温度即可，一般取20～30℃。此时，既有利于节能(因温度越低，各设备的功率越低)，同时还保证了钢种的力学性能和各设备的轧制条件(因温度过低会不利于设备轧制)。
具体地，步骤S30中根据钢材的屈服强度设定相应的轧制规程具体采用如下方法：当钢材为低强度级别钢种，轧制规程为6～8块烫辊材，其余为低强度级别钢种；当钢材为中等强度级别钢种，轧制规程为6～8块烫辊材、2～4块低强度级别钢种，其余为中等强度级别钢种；当钢材为高强度级别钢种，轧制规程为6～8块烫辊材、2～4块低强度级别钢种、4～6块中等强度级别钢种，其余为高强度级别钢种，其中，低强度级别钢种为屈服强度180～300Mpa级之间；中等强度级别钢种为屈服强度300～500MPa级之间；高等强度级别钢种为屈服强度500MPa级以上。
具体地，本实施例中给出三种钢材分别为低强度级别钢种、中等强度级别钢种和高强度级别钢种的三种轧制工艺参数。
在轧制过程中，低强度级别钢种的轧制工艺参数如下：在加热过程的总在炉时间控制在130～155min，加热炉内保持微正压10～12Pa，加热炉的预热段空燃比控制在1.0～1.1，预热时间为60～70min，加热炉的加热段空燃比保持在0.9～1.0，加热时间为40～50min，加热炉的均热段温度空燃比保持在1.0～1.1，温度控制在1140～1160℃，均热时间为30～35min；在粗轧轧制过程中，除鳞道次大于等于4，粗轧出口温度控制为1010～1020℃；精轧机的轧制速度为5～12m/s，终轧温度为830～840℃；卷取机的卷取温度为610～640℃。
而现有的同等低强度级别钢种，因轧制各阶段温度较高，现有技术中常规的轧制需要8～10块烫辊。
在轧制过程中，中等强度级别钢种的轧制工艺参数如下：在加热过程的总在炉时间控制在135～170min，加热炉内保持微正压10～12Pa，加热炉的预热段空燃比保持在1.1～1.2，预热时间为60～70min，加热炉的加热段空燃比保持在0.9～1.0，加热时间为50～60min，加热炉的均热段温度空燃比保持在1.0～1.1，温度控制在1150～1180℃，均热时间为25～40min；在粗轧轧制过程，除鳞道次大于或等于4，粗轧机的出口温度为1020～1030℃；精轧机的轧制速度为5～10m/s，终轧温度为840～850℃；卷取机的卷取温度为610～640℃。
同样条件下，因轧制各阶段温度较高，现有技术中采用常规轧制需要8～10块烫辊加4～8块低强度级别钢种
在轧制过程中，高强度级别钢种的轧制工艺参数如下：在加热过程的总在炉时间控制在160min～200min，加热炉内保持微正压10～12Pa，加热炉的预热段空燃比保持在1.0～1.1，预热时间为80～90min，加热炉的加热段空燃比保持在0.9～1.0，加热时间为50～60min，加热炉的均热段温度空燃比保持在1.1～1.2，温度控制在1170～1220℃，均热时间为30～50min；在粗轧轧制过程，除鳞道次大于或等于4，粗轧机的出口温度为1030～1060℃；精轧机的轧制速度为5～10m/s，终轧温度为850～860℃；卷取机的卷取温度为580～610℃。
同样条件下，因轧制各阶段温度较高，现有技术中采用常规轧制8～10块烫辊、4～8块烫辊以及6～10块中等强度级别钢种。
进一步地，本发明提出的柔性化的低温轧制方法还包括以下步骤：
在钢材的层流冷却过程中，采用边部遮挡技术以减少热轧带钢在冷却过程的边部温降。
进一步地，本发明提出的柔性化的低温轧制方法还包括以下步骤：
在粗轧过程采用保温罩以减少粗轧过程温降。
此时，可使本柔性化的低温轧制方法可进一步降低轧制生产能耗。
具体地，本实施例中，采用三种板坯进行轧制以更好说明本柔性化的低温轧制方法。
三种板坯的具体成分见下表所示：
表1三种板坯的冶炼成分
表2轧制过程温度
轧制过程温度，℃ RH RT2/RT4 FT0 FT7 CT
板坯1 1160 1020 1010 835 640
板坯2 1180 1030 1023 840 613
板坯3 1210 1040 1035 856 580
板坯1为低强度级别钢种，轧制规程为：加热炉中先安排8块烫辊材，即可安排其轧制生产。相应的轧制工艺参数调整如下：板坯1在加热过程的总在炉时间控制在130min。炉内保持微正压12Pa，防止吸入冷风，预热段空燃比保持在1.0，预热时间60min，加热段空燃比保持在0.95，加热时间40min，均热段温度空燃比保持在1.0，温度控制在1160℃，均热时间30min。在粗轧轧制过程优化轧制制度与除鳞道次，保证除鳞道次≥4，并采用保温罩减少粗轧过程温降，粗轧出口温度为1020℃。精轧入口在原有的温度制度上基本上保持不变或略有降低，提升精轧轧制速度，保证终轧温度和卷取温度在原有常规热轧工艺上不变，轧制速度12m/s，终轧温度835℃，卷取温度640℃，在层流冷却过程采用边部遮挡技术，减少热轧带钢在冷却过程的边部温降。
板坯2为中等强度级别钢种，轧制规程为：加热炉中先安排8块烫辊材，再安排2块过低强度级别钢种后，即可安排其轧制生产。相应的轧制工艺参数调整如下：在加热过程的总在炉时间控制在150min。炉内保持微正压12Pa，防止吸入冷风，预热段空燃比保持在1.1，预热时间60min，加热段空燃比保持在1.0，加热时间50min，均热段温度空燃比保持在1.1，温度控制在1180℃，均热时间40min。在粗轧轧制过程优化轧制制度与除鳞道次，保证除鳞道次≥4，并采用保温罩减少粗轧过程温降，粗轧出口温度为1030℃。精轧入口在原有的温度制度上基本上保持不变或略有降低，提升精轧轧制速度，保证终轧温度和卷取温度在原有常规热轧工艺上不变，轧制速度10m/s，终轧温度840℃，卷取温度613℃，在层流冷却过程采用边部遮挡技术，减少热轧带钢在冷却过程的边部温降。
板坯3为高强度级别钢种，轧制规程为：加热炉中先安排8块烫辊材，安排2块低强度级别钢种，再安排4块中等强度级别钢种，即可安排其轧制生产。相应的轧制工艺参数调整如下：板坯3在加热过程的总在炉时间180min。炉内保持微正压12Pa，预热段空燃比保持在1.1，预热时间80min，加热段空燃比保持在1.05，加热时间70min，均热段温度空燃比保持在1.15，均热温度控制在1210℃，加热时间30min。在粗轧轧制采取3/4连续式轧机轧制，R1除鳞1道，R2轧制5道次，除鳞2道，R3除鳞1道，R4不除鳞，总除鳞道次为4道次，采用保温罩减少粗轧过程温降，RT4粗轧出口温度为1040℃，轧制速度为7.6m/s，终轧温度856℃，卷取温度580℃，在层流冷却过程采用边部遮挡技术，减少热轧带钢在冷却过程的边部温降。
轧制完成后，3块板坯轧制出的热轧板卷力学性能对比见表3。
表3组织、力学性能对比
由表3可以看出，只要保证各阶段的轧制温度在相应的临界温度以上，3块板坯轧制出的钢卷组织和力学性能均满足标准要求。
本发明提出的柔性化的低温轧制方法，根据预设的不同级别钢种与临界温度的映射关系，确定当前待轧制的钢材在各轧制阶段所需的温度，从而保证在各轧制阶段所需的温度在临界温度之上，本柔性化的低温轧制方法一方面可降低轧制过程能耗，另一方面还可提高轧制效率。本柔性化的低温轧制方法综合热轧各个钢种的生产特点，柔性化的组织生产，能够使轧制过程具有较大的灵活性与适应性，降低了轧制生产能耗。另外，因为首先确定出钢材在各轧制阶段所需的临界温度，温度不需太高，因此，配套使用的过渡材的数量可大大减少，在一定程度上提高生产节奏，缩短了生产周期，从而提高了轧制效率。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种柔性化的低温轧制方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据预设的不同级别钢种与临界温度的映射关系，确定当前待轧制的钢材在各轧制阶段所需的温度，其中，轧制各阶段所需的温度均高于其所对应的临界温度；
根据确定出的各轧制阶段所需的温度，调整加热炉、粗轧机以及精轧机的参数；
在根据所述钢材的屈服强度设定相应的轧制规程后，将所述钢材依次经所述加热炉、粗轧机以及精轧机中进行轧制；
其中，所述根据钢材的屈服强度设定相应的轧制规程的步骤具体包括：
当钢材为低强度级别钢种，轧制规程为6～8块烫辊材，其余为低强度级别钢种；当钢材为中等强度级别钢种，轧制规程为6～8块烫辊材、2～4块低强度级别钢种，其余为中等强度级别钢种；当钢材为高强度级别钢种，轧制规程为6～8块烫辊材、2～4块低强度级别钢种、4～6块中等强度级别钢种，其余为高强度级别钢种，其中，低强度级别钢种为屈服强度180～300Mpa级之间；中等强度级别钢种为屈服强度300～500MPa级之间；高等强度级别钢种为屈服强度500MPa级以上。
2.如权利要求1所述的低温轧制方法，其特征在于，所述预设的不同级别钢种与临界温度的映射关系为：
RH＝Max[T(热脆温度)，T(C固溶温度)，T(Mn固溶温度)，T(Nb固溶温度)，T(Ti固溶温度)，T(除鳞温度)]；
RT＝Max[T(粗轧机能力校核)，T(粗轧机的咬入温度)，T(FT0+ΔT运输过程温降+ΔT除鳞温降)]；
FT0＝Max[T(FT7+ΔT轧制过程温降)，T(精轧机能力校核)，T(钢材再结晶温度)]；
FT7＝Min[T(Ar3)，T(NbC析出温度)，T(TiC析出温度)，T(TiN析出温度)]；
CT＝T(相变温度)；
其中，RH为所述加热炉的出炉温度，RT为所述粗轧机的出口温度，FT0为精轧机的入口温度，FT7为所述精轧机的出口温度，CT为卷取机的卷取温度，T(Ar3)为钢冷却时奥氏体中开始析出铁素体的临界温度。
3.如权利要求1所述的低温轧制方法，其特征在于，在轧制过程中，低强度级别钢种的轧制工艺参数如下：在加热过程的总在炉时间控制在130～155min，加热炉内保持微正压10～12Pa，加热炉的预热段空燃比控制在1.0～1.1，预热时间为60～70min，加热炉的加热段空燃比保持在0.9～1.0，加热时间为40～50min，加热炉的均热段温度空燃比保持在1.0～1.1，温度控制在1140～1160℃，均热时间为30～35min；在粗轧轧制过程中，除鳞道次大于等于4，粗轧出口温度控制为1010～1020℃；精轧机的轧制速度为5～12m/s，终轧温度为830～840℃；卷取机的卷取温度为610～640℃。
4.根据权利要求1所述的低温轧制方法，其特征在于，在轧制过程中，中等强度级别钢种的轧制工艺参数如下：在加热过程的总在炉时间控制在135～170min，加热炉内保持微正压10～12Pa，加热炉的预热段空燃比保持在1.1～1.2，预热时间为60～70min，加热炉的加热段空燃比保持在0.9～1.0，加热时间为50～60min，加热炉的均热段温度空燃比保持在1.0～1.1，温度控制在1150～1180℃，均热时间为25～40min；在粗轧轧制过程，除鳞道次大于或等于4，粗轧机的出口温度为1020～1030℃；精轧机的轧制速度为5～10m/s，终轧温度为840～850℃；卷取机的卷取温度为610～640℃。
5.根据权利要求1所述的低温轧制方法，其特征在于，在轧制过程中，高强度级别钢种的轧制工艺参数如下：在加热过程的总在炉时间控制在160min～200min，加热炉内保持微正压10～12Pa，加热炉的预热段空燃比保持在1.0～1.1，预热时间为80～90min，加热炉的加热段空燃比保持在0.9～1.0，加热时间为50～60min，加热炉的均热段温度空燃比保持在1.1～1.2，温度控制在1170～1220℃，均热时间为30～50min；在粗轧轧制过程，除鳞道次大于或等于4，粗轧机的出口温度为1030～1060℃；精轧机的轧制速度为5～10m/s，终轧温度为850～860℃；卷取机的卷取温度为580～610℃。
6.根据权利要求3至5中任意一项所述的低温轧制方法，还包括以下步骤：
在钢材的层流冷却过程中，采用边部遮挡技术以减少热轧带钢在冷却过程的边部温降。
7.根据权利要求3至5中任意一项所述的低温轧制方法，还包括以下步骤：
在粗轧过程采用保温罩以减少粗轧过程温降。
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