CN109487064A - X80管线钢板坯热轧控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种X80管线钢板坯热轧控制方法，所述热轧工序包括加热步骤、轧制步骤和冷却步骤，所述轧制步骤结束后，进行冷却步骤时，X80管线钢板坯进行头部遮挡后通过ACC方式冷却，控制头部遮挡的范围为X80管线钢板坯的头部长度3‑6m，遮挡水量占正常水量的1‑95％，且最大遮挡水量到正常水量的过渡距离控制在3‑10m。该方法成材率提高了2％～3％，钢板的性能同板差控制在30MPa以内，且钢板的不平度控制在3mm/m的优异水平，有效提高了钢板剪切的精度，钢板的剪切不良、尺寸不命中的问题得到明显的改进，钢板的剪切不良率控制在1‰以内。

Description

X80管线钢板坯热轧控制方法

技术领域

本申请涉及高碳钢连铸技术领域，具体而言，涉及一种X80管线钢板坯热轧控制方法。

背景技术

能源是国民经济实现可持续发展的重要基础，天然气是一种低碳矿物能源，扩大其在我国能源结构中的比例，对于保障我国能源、保护生态环境具有重要的现实意义，随着我国东部地区经济的不断发展，能源缺口逐步扩大，对天然气资源的需求逐步扩大。管道输送是最经济、高效和环保的能源介质输送方法，已经完成施工的“西气东输三线”、“陕京四线”和正在建设的中俄东线等重点项目，采用X80M钢级，管径分别为1219mm和1422mm，显示了大口径、高压力的输气管线具有广阔的应用前景，大口径、高压力输气管道建设是现代高效、低成本长距离输送的基本特点，为了保障管道安全，大口径高压力的管线钢对韧性有更严格的要求，如中俄东线管道采用Φ1422mm管径，设计输气压力达到12MPa，-20℃夏比冲击功要求≥210J，钢板厚度采用21.4/25.7/30.8mm，钢板的生产难度极大，且该规格管线钢在生产时为保证强度同板差≤60MPa的要求，一般要采取轧制钢板头尾多切除的方法来保证强度同板差，同时，由于轧制钢板已达到4500mm，轧制宽展比大，大板“大肚子”问题(头尾窄、中部宽)问题导致的切边量大，钢板的成材率均在88％以下，生产浪费较多，成本也较高。

管线钢广泛应用于石油、天然气、煤气能源等输送领域，直接关系国民经济发展甚至国家能源战略安全，各大钢铁企业越来越重视管线钢的研发和生产。X80级管线用热轧卷板是为了满足管线钢向抗大压力和大口径方向的需求而开发的高强度管线钢，厚度规格为18.4mm～22mm的X80级热轧卷板市场需求量大。X80级管线用热轧卷板的生产，目前主要采用热轧工艺，其中热轧工序主要包括加热、轧制和冷却三个主要工艺过程，其中加热工序是管线钢生产最为关键的工艺控制环节之一。工业化生产过程中，X80级热轧卷板中间坯尾部温降较大，即板坯尾部温度比头部温度低40℃左右，由于厚规格X80级热轧卷板采用恒速轧制，从而导致卷板卷取温度命中率低，钢卷沿长度方向力学性能不稳定，且钢卷尾部力学性能偏低或不合格，难以满足客户的需求。

宽厚板提高成材率的方法多集中在轧制钢板形状控制，减少头尾圆弧、燕尾及边部外凸或内凹较大引起的钢板切除量大，如专利CN106311757B、CN104747891B和CN102974624B等均属于这一类。而目前采用TMCP工艺(ThermoMechanicalControlProcess：热机械控制工艺)就是在热轧过程中，在控制加热温度、轧制温度和压下量的控制轧制(ControlRolling)的基础上，再实施空冷或控制冷却及加速冷却(AcceleratedCooling)的技术但对于TMCP工艺下如何减少因轧制“黑头”和加速冷却导致的头尾较长长度范围内强度波动大，需要通过加大切除长度才能保证同板强度均匀性而引起的成材率下降的研究则没有发现。本发明因此而来。

发明内容

本申请旨在提供一种X80管线钢板坯热轧控制方法，以解决现有技术中的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种X80管线钢板坯热轧控制方法，所述热轧工序包括加热步骤、轧制步骤和冷却步骤，其特征在于，

所述轧制步骤结束后，进行冷却步骤时，X80管线钢板坯进行头部遮挡后通过ACC方式冷却，控制头部遮挡的范围为X80管线钢板坯的头部长度3-6m，遮挡水量占正常水量的1-95％，且最大遮挡水量到正常水量的过渡距离控制在3-10m。

进一步的技术方案是，所述方法还包括在轧制步骤采用初轧阶段和精轧阶段两阶段轧制，开轧温度控制在1000～1100℃之间，初轧阶段进行高压水除鳞，初轧阶段结束温度控制在1000℃以下；精轧阶段第一道次进行高压水除鳞，后续道次不再进行高压水除鳞，精轧最后1-4道次的压下率均控制在8～12％之间，终轧温度控制在750～800℃之间，精轧时间控制在75秒以内。

进一步的技术方案是，控制头部遮挡的范围为X80管线钢板坯的头部长度5-6m，遮挡水量占正常水量的1-90％，且最大遮挡水量到正常水量的过渡距离控制在4-8m。

进一步的技术方案是，控制头部遮挡的范围为X80管线钢板坯的头部长度5-6m，遮挡水量占正常水量的10-90％，且最大遮挡水量到正常水量的过渡距离控制在4-5m。

进一步的技术方案是，

所述方法还包括在冷却步骤进行板型矫直的步骤，所述板型矫直采用热矫和温矫组合矫直的方式，当X80管线钢板坯温度大于等于200℃时，进行热矫直；当X80管线钢板坯温度小于200℃时，进行温矫直。

进一步的技术方案是，热矫直采用9辊热矫直机，ACC冷却结束后进行热矫直，矫直道次为3道次，先进行大变形矫直，后进行小变形矫直，其中控制大变形矫直的压下量大于小变形矫直的压下量。

进一步的技术方案是，热矫直结束后进行温矫，温矫采用9辊矫直机，温矫的入口辊缝＝厚度-2mm到-5mm，出口辊缝＝厚度-0mm到-0.8mm，温矫矫直3道次。

开轧温度控制在1000～1100℃之间，再结晶轧制阶段(初轧)进行高压水除鳞，初轧结束唯独控制在1000℃以下，非再结晶轧制(精轧)阶段仅第一道次惊醒高压水除鳞，后续道次均不进行高压水除鳞，精轧最后三道次的压下率均控制在8～12％之间，终轧温度控制在750～800℃之间，轧制结束后进行ACC加速冷却，ACC采用头部遮挡，头部遮挡的范围为X80管线钢板坯的头部长度5-6m，遮挡水量大于等于90％，且遮挡水量到正常水量的过渡距离控制在4-5m，冷却后进行钢板矫直。

采用上述方案后，本发明与现有技术相比较具有以下突出的优点和效果：

(1)提供了一种有效提高X80钢板成材率和有效降低钢板性能同板差的方法，与国内其他钢厂生产X80管线钢相比，本发明头尾切除量减少了500～800mm，成材率提高了2％～3％，钢板性能同板差能控制在30MPa以内；

(2)由于本发明在轧制最后道次上明确了道次的压下率，与其他钢厂相比，钢板的轧后板型大大改善，钢板的翘头问题得到很好的改善，可不须进行预热矫也能保证冷却的均匀性；

(3)与其他钢板厂常规工艺相比，本发明采用了热矫+温矫的组合矫直工艺，对钢板的板型有着良好的效果，实际板型的不平度控制在3mm/m的水平，特别是针对宽度规格在4000mm以上的超宽规格管线钢，综合板型效果更加良好，全宽不平度可控制在8mm/全宽以内；

(4)因为钢板的性能同板差控制在30MPa以内，且钢板的不平度控制在3mm/m的优异水平，有效提高了钢板剪切的精度，钢板的剪切不良、尺寸不命中的问题得到明显的改进，钢板的剪切不良率控制在1‰以内。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的钢板成品头部金相组织照片。

图2为本发明的一个实施例的钢板成品中部金相组织照片。

图3为本发明的一个实施例的钢板成品尾部金相组织照片。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个部件或者模块或特征与其他部件或者模块或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了部件或者模块在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的部件或者模块被倒置，则描述为“在其他部件或者模块或构造上方”或“在其他部件或者模块或构造之上”的部件或者模块之后将被定位为“在其他部件或者模块或构造下方”或“在其他部件或者模块或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该部件或者模块也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

本发明的目的在于提出一种提高X80钢板成材率的方法：采用两阶段轧制的方式，精轧阶段除首轧制道次除鳞外，其余道次均不开启高压水除鳞，轧制咬钢速度控制在轧制过程中采用适当的加速度，将精轧时间控制在75秒以内。铁在高温状态下被氧化，在其表面形成一层致密的氧化铁皮(磷皮)。在轧制前如果不能将这层氧化铁皮除去，在轧制过程中它们会被轧辊压入到带钢表面，影响其表面质量。钢坯从加热炉中出炉后,其表面覆盖的氧化铁皮急速冷却,炉内生成的氧化铁皮呈现网状裂纹。在高压水的喷射之下,氧化铁皮表面局部急冷,产生很大收缩,从而使氧化铁皮裂纹扩大,并有部分翘曲。经高压水流的冲击,在裂纹中高压水的动压力变成流体的静压力而打入氧化铁皮底部,使氧化铁皮从钢坯表面剥落,达到了清除氧化铁皮之目的。本发明高压水除鳞只是首轧制道次进行。

轧制结束后进行ACC冷却，通过分析钢板头中尾的温度差分布情况，钢板头中尾的温度差异比较大。在ACC冷却时采用头部遮挡的方式，头部遮挡的长度控制在5～6米，遮挡水量≥90％，即遮挡后的实际流量为初始设定值的10％以下，同时将水量的恢复距离设置为4～5米，该措施考虑了钢板轧后头部温降较快和最开始进行冷却的特点，减少了头部的冷却强度，有效降低了钢板头部位置的强度，在钢板的中部和尾部不采用遮挡，故保证了钢板整体性能的均匀性，减少了头尾位置的性能波动。ACC冷却由高压喷射段(5bar)和U型管的层流冷却系统组成。使用的喷水量在3∶1～4∶1范围内调节，在加速冷却模式下最大冷却速度到达15℃/s(30mm厚钢板，800℃～500℃)，在直接淬火模式下最大冷却速度达到25℃/s(30mm厚钢板，800℃～500℃)。

钢板经过ACC冷却后，采用热矫+温矫的组合板型矫直工艺，提高了板型的合格率，在钢板温矫较高时采用热矫，释放钢板的应力，经过冷床的自然冷却后，再采用温矫的方式进行矫直，使钢板的内应力得到充分释放，有效保证钢板最终冷却后的板型。钢板经过控轧控冷后，温度在550～650℃；本发明的热矫直工艺温度控制在650～1000℃进行，温矫直工艺温度控制在400～600℃进行。热矫直采用9辊热矫直机，ACC冷却结束后进行热矫直，矫直道次为3道次，矫直方案为大变形矫直方案，即前几个辊子采用比小变形矫直方案大得多的压下量，使钢材得到足够大的弯曲，以消除其原始曲率的不均匀度，形成单值曲率，后面的辊子接着采用小变形矫直方案。

热矫直结束后进行温矫，温矫同样采用9辊矫直机，温矫的矫直方案为入口辊缝＝厚度-2mm到-5mm，出口辊缝＝厚度-0mm到-0.8mm，温矫矫直3道次。

实施例1～4：

钢板的成品规格为25.7×4360×12000mm，精轧二开轧温度≤900℃，精轧最后三道次的压下率分别是9.5％、9.4％、8.6％，采用ACC冷却，ACC总冷却长度是24米，头部遮挡的工艺设置为头部遮挡6米，水量恢复距离5米，水量遮挡90％，即遮挡后实际水量相当于设定值的10％。

经过ACC冷却后，采用热矫+温矫的组合矫直工艺，得到成品钢板。

钢板采用两倍尺组板的方式，表1为实施例1～4的钢板的成材率情况，表2为实施例1～4的钢板成品拉伸性能同板差的情况；表3为实施例1～4的钢板成品的板型数据；图1～3为实施例1～4的钢板成品头部、中部、尾部金相组织照片。

表1实施例1～4的钢板的成材率情况

实施例	大板平面尺寸	成品板尺寸	成品板张数	实际成材率
					实施例1	4459×25573mm	4360×12000mm	2	91.8％
实施例2	4459×25897mm	4360×12000mm	2	90.6％
					实施例3	4459×25581mm	4360×12000mm	2	91.7％
实施例4	4459×25887mm	4360×12000mm	2	90.7％

表2实施例1～4的钢板成品的拉伸性能

表3实施例1～4的钢板成品的板型数据

实施例	钢板尺寸	横向不平度	纵向不平度
				实施例1	25.7×4360×12000mm	3mm/m	2mm/m
实施例2	25.7×4360×12000mm	3mm/m	3mm/m
				实施例3	25.7×4360×12000mm	4mm/m	3mm/m
实施例4	25.7×4360×12000mm	2mm/m	2mm/m

从以上实施例看出，采用本技术方案生产的管线钢，具有成材率高，性能同板差小，钢板不平度良好的优点，与国内其他管线钢生产厂家相比，具有过程控制稳定，经济效益显著的特点，具有极大的推广价值。

与国内其他钢厂生产X80管线钢相比，本发明头尾切除量减少了500～800mm，成材率提高了2％～3％，钢板性能同板差能控制在30MPa以内；钢板的轧后板型大大改善，钢板的翘头问题得到很好的改善，可不须进行预热矫也能保证冷却的均匀性；实际板型的不平度控制在3mm/m的水平，特别是针对宽度规格在4000mm以上的超宽规格管线钢，综合板型效果更加良好，全宽不平度可控制在8mm/全宽以内；钢板的性能同板差控制在30MPa以内，且钢板的不平度控制在3mm/m的优异水平，有效提高了钢板剪切的精度，钢板的剪切不良、尺寸不命中的问题得到明显的改进，钢板的剪切不良率控制在1‰以内。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种X80管线钢板坯热轧控制方法，所述热轧工序包括加热步骤、轧制步骤和冷却步骤，其特征在于，

所述轧制步骤结束后，进行冷却步骤时，X80管线钢板坯进行头部遮挡后通过ACC方式冷却，控制头部遮挡的范围为X80管线钢板坯的头部长度3-6m，遮挡水量占正常水量的1-95％，且最大遮挡水量到正常水量的过渡距离控制在3-10m。

2.根据权利要求1所述的X80管线钢板坯热轧控制方法，其特征在于，

所述方法还包括在轧制步骤采用初轧阶段和精轧阶段两阶段轧制，开轧温度控制在1000～1100℃之间，初轧阶段进行高压水除鳞，初轧阶段结束温度控制在1000℃以下；精轧阶段第一道次进行高压水除鳞，后续道次不再进行高压水除鳞，精轧最后1-4道次的压下率均控制在8～12％之间，终轧温度控制在750～800℃之间，精轧时间控制在75秒以内。

3.根据权利要求1所述的X80管线钢板坯热轧控制方法，其特征在于，

控制头部遮挡的范围为X80管线钢板坯的头部长度5-6m，遮挡水量占正常水量的1-90％，且最大遮挡水量到正常水量的过渡距离控制在4-8m。

4.根据权利要求1所述的X80管线钢板坯热轧控制方法，其特征在于，

控制头部遮挡的范围为X80管线钢板坯的头部长度5-6m，遮挡水量占正常水量的10-90％，且最大遮挡水量到正常水量的过渡距离控制在4-5m。

5.根据权利要求1所述的X80管线钢板坯热轧控制方法，其特征在于，

所述方法还包括在冷却步骤进行板型矫直的步骤，所述板型矫直采用热矫和温矫组合矫直的方式，当X80管线钢板坯温度大于等于200℃时，进行热矫直；当X80管线钢板坯温度小于200℃时，进行温矫直。

6.根据权利要求5所述的X80管线钢板坯热轧控制方法，其特征在于，

热矫直采用9辊热矫直机，ACC冷却结束后进行热矫直，矫直道次为3道次，先进行大变形矫直，后进行小变形矫直，其中控制大变形矫直的压下量大于小变形矫直的压下量。

7.根据权利要求5所述的X80管线钢板坯热轧控制方法，其特征在于，

热矫直结束后进行温矫，温矫采用9辊矫直机，温矫的入口辊缝＝厚度-2mm到-5mm，出口辊缝＝厚度-0mm到-0.8mm，温矫矫直3道次。