CN110355213B

CN110355213B - 短流程生产中碳钢50Mn2V的卷取错层控制方法

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Publication number: CN110355213B
Application number: CN201910554588.8A
Authority: CN
Inventors: 田军利; 余晓龙; 王毅; 王成; 张兴涛; 宋义纯
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2019-06-25
Filing date: 2019-06-25
Publication date: 2021-01-08
Anticipated expiration: 2039-06-25
Also published as: CN110355213A

Abstract

本发明公开了一种短流程生产中碳钢50Mn2V的卷取错层控制方法，属于轧钢技术领域。它包括如下步骤：1)卷取生产中控制带钢的单位张力；2)控制轧机末机架与夹送辊区间、夹送辊与卷筒区间的张力分配；3)根据带钢厚度设定夹送辊压力；4)根据带钢厚度设定夹送辊滞后率；对于厚度2.0～7.6mm的目标带钢，采用上述控制方法后，钢卷错层消除，溢出边率降低到0.12％以下。

Description

短流程生产中碳钢50Mn2V的卷取错层控制方法

技术领域

本发明涉及卷取制造过程中合格钢卷的探索工艺，属于轧钢技术领域，具体地涉及一种短流程生产中碳钢50Mn2V的卷取错层控制方法。

背景技术

通常的金刚石锯片基体材料是65Mn，但因淬火变形大、焊接性能差等缺陷影响了锯片的寿命。近几年研制成功开发了金刚石锯片基体材料50Mn2V，由于该材料添加了0.08％～0.16％的钒，改善了淬火性能，延长锯片寿命。

中碳钢50Mn2V是金刚石和锯片基体材料，经热处理后应具有良好的基体强度、耐磨性能和焊接性能，用做锯片基体、轻质磨具、弹簧等。金刚石和锯片基体材料通过胎体材料结合就可成为金刚石锯片，因其具有优越的切削性能和耐磨性能，被广泛用于石材加工、公路基建等。

中碳钢50Mn2V，主要化学成分(％)：C：0.47～0.57％，Mn：1.40～1.80％，Si：≤0.25％，P：≤0.035％，S：≤0.035％，V：0.08～0.16％。

主要生产工艺路线:脱硫→转炉→吹氩→LF→连铸→均热炉→精轧→层冷冷却→卷取→打包。

武钢薄板坯连铸连轧CSP开发中碳钢50Mn2V时，出现钢卷错层现象。钢卷错层，是指从钢卷的侧面看，带钢层与层之间呈现错落不齐，见说明书附图的图1。钢卷错层溢出部分在吊运过程中易被拉伤、夹伤，且存在吊运安全问题，被夹伤、拉伤的部位需要切除，据统计，因此造成的废次品率有8％，严重影响该钢种的质量稳定受控，且修复成本高、投入产出比低。

钢卷错层缺陷主要发生在带钢卷取过程中，通过现场生产过程的跟踪，发现在卷取时带钢沿长度方向在输出辊道上向传动侧和操作侧两侧左右“摆动”，造成错层卷取，导致卷形出现错层现象。

经查阅科技文献资料，目前钢卷错层普遍采用的控制方法有：①卷取机夹送辊传动侧、操作侧压力修正，消除夹送辊两侧磨损量不均、水平度发生变化导致的错层；②改变卷取机控制PLC中内置程序，增加卷取机芯轴二次膨胀动作；③控制带钢侧弯；④控制侧导板对中；⑤控制侧导板磨损；⑥控制助卷辊与卷筒不平行量；⑦卷取机侧导板压力控制等，经实践发现。上述7种方法适合控制的是钢卷头部或者尾部的错层问题，不能解决整个钢卷的错层问题，并且，对于中碳钢50Mn2V这种硬度大、强度高的钢种，出现整卷错层是卷取的张力不足所致，需要采取较大的带钢张力、较大的夹送辊与卷筒之间的卷紧力，但张力太大容易出现带钢被拉断等生产风险，因此需要围绕以增加张力为切入点，调整相关匹配参数，形成一套针对中碳钢50Mn2V这种硬度大、强度高的带钢的卷取控制方法，上述方法中没有谈及与张力相关的控制方法，而目前的控制方法不能解决中碳钢50Mn2V钢卷错层。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种短流程生产中碳钢50Mn2V的卷取错层控制方法。该控制方法通过仔细探究张力大小、张力分配方式，并控制夹送辊压力及夹送辊滞后率，得到目标钢卷的溢出边率从5.8％降低到0.12％，提升了产品质量，减少了废次品的发生量。

为实现上述目的，本发明公开了一种短流程生产中碳钢50Mn2V的卷取错层控制方法，它包括如下步骤：

1)卷取生产中控制带钢的单位张力；

2)控制轧机末机架与夹送辊区间、夹送辊与卷筒区间的张力分配；

3)根据带钢厚度设定夹送辊压力；

4)根据带钢厚度设定夹送辊滞后率；

对于2.0～7.6mm的目标带钢，采用上述控制方法后，钢卷错层消除，溢出边率降低到0.12％以下。

进一步地，步骤1)中，根据张力经验公式9.81×((2/h)+0.1)×(σ/206)确定不同厚度带钢单位张力的取值，再将所述取值代入实际生产现场通过不断调试得到实际值；其中，h为带钢厚度，单位mm，σ为热屈服点。

进一步地，步骤1)中，七种不同厚度目标带钢的单位卷取张力如下：

带钢厚度＝2.0mm，单位卷取张力为32～34N/mm²；

带钢厚度＝2.8mm，单位卷取张力为20～22N/mm²；

带钢厚度＝2.9mm，单位卷取张力为17～19N/mm²；

带钢厚度＝3.9mm，单位卷取张力为14～16N/mm²；

带钢厚度＝5.9mm，单位卷取张力为11～13N/mm²；

带钢厚度＝6.4mm，单位卷取张力为9.3～10.0N/mm²；

带钢厚度＝7.6mm，单位卷取张力为6.6～7.2N/mm²。

进一步地，步骤2)中，七种不同厚度目标带钢，夹送辊与卷筒区间的张力分配如下：

带钢厚度＝2.0mm，张力分配为34～36％；

带钢厚度＝2.8mm，张力分配为39～40％；

带钢厚度＝2.9mm，张力分配为41～42％；

带钢厚度＝3.9mm，张力分配为44～46％；

带钢厚度＝5.9mm，张力分配为49～51％；

带钢厚度＝6.4mm，张力分配为54～56％；

带钢厚度＝7.6mm，张力分配为59～61％。

进一步地，步骤3)中，采用如下夹送辊压力模型计算夹送辊压力：

W为带钢的目标宽度，单位，mm；

h为带钢的目标厚度，单位，mm；

σ_spec为卷筒的单位张力，单位，N/mm²；

μ，摩擦系数。

进一步地，步骤3)中，对采用夹送辊压力模型的计算值进行修正；具体修正结果如下：

带钢厚度＝2.0mm，修正-14～-15kN；

带钢厚度＝2.8mm，修正-12～-13kN；

带钢厚度＝2.9mm，修正-8～-10kN；

带钢厚度＝3.9mm，修正-5～-7kN；

带钢厚度＝5.9mm，修正0～-4kN；

带钢厚度＝6.4mm，修正5～8kN；

带钢厚度＝7.6mm，修正10～12kN。

进一步地，步骤4)中，七种不同厚度目标带钢的夹送辊滞后率如下：

带钢厚度＝2.0mm，夹送辊滞后率2.0～2.5％；

带钢厚度＝2.8mm，夹送辊滞后率2.7～3.0％；

带钢厚度＝2.9mm，夹送辊滞后率3.1～3.5％；

带钢厚度＝3.9mm，夹送辊滞后率4.0～4.5％；

带钢厚度＝5.9mm，夹送辊滞后率5.1～5.5％；

带钢厚度＝6.4mm，夹送辊滞后率5.9～6.1％；

带钢厚度＝7.6mm，夹送辊滞后率6.9～7.1％。

进一步地，所述中碳钢50Mn2V的工艺流程包括脱硫→转炉→吹氩→LF→连铸→均热炉→精轧→层冷冷却→卷取→打包。

进一步地，所述中碳钢50Mn2V包括如下质量百分比的各化学组分：C：0.47～0.57％，Mn：1.40～1.80％，Si：≤0.25％，P：≤0.035％，S：≤0.035％，V：0.08～0.16％。

进一步地，所述中碳钢50Mn2V包括如下质量百分比的各化学组分：C：0.5209％，Mn：1.613％，Si：0.175％，P：0.012％，S：0.0032％，V：0.093％。

本发明的有益效果主要体现在如下几个方面：

1、本发明控制方法解决了2.0～7.6mm厚度中碳钢50Mn2V的卷取错层、溢出边及断带缺陷问题，其中，溢出边率从5.8％降低到0.12％，实现了中碳钢50Mn2V在短流程生产线高质量、高稳定性、规模化生产；

2、本发明控制方法在现有设备基础上操作进行，且整体控制方法易于操作，实用性强。

附图说明

图1为现有技术钢卷错层及尾部错边结构示意图；

图2为夹送辊与卷筒间张力分配结构示意图；

图3为采用本发明控制方法后钢卷的结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种短流程生产中碳钢50Mn2V的卷取错层控制方法，其中，所述中碳钢50Mn2V包括如下质量百分比的各化学组分：C：0.47～0.57％，Mn：1.40～1.80％，Si：≤0.25％，P：≤0.035％，S：≤0.035％，V：0.08～0.16％。所述中碳钢50Mn2V的工艺流程包括脱硫→转炉→吹氩→LF→连铸→均热炉→精轧→层冷冷却→卷取→打包。

由于所述中碳钢50Mn2V硬度大、强度高，单纯的控制钢卷头部或者尾部的错层问题，均不能解决整个钢卷的错层问题。故本发明通过仔细探究张力大小、张力分配方式，并控制夹送辊压力及夹送辊滞后率，以实现消除钢卷错层发生的目的。

具体过程如下：

1)卷取生产中控制带钢的单位张力；这是因为张力是卷取工艺中最重要的参数，它直接影响到带钢卷取的质量。对于本发明中碳钢50Mn2V，目标带钢厚度越薄，强度越高，则单位张力越大，反之则单位张力越小。

对于单位张力的取值，本发明根据张力经验公式9.81×((2/h)+0.1)×(σ/206)进行计算，再将所述取值代入实际生产现场通过不断调试得到实际值；其中，h为带钢厚度，单位mm，σ为热屈服点。

且七种不同厚度目标带钢的张力如下表1所示；

表1按不同带钢厚度设定的单位卷取张力

2)控制轧机末机架与夹送辊区间、夹送辊与卷筒区间的张力分配；其中，如图2所示，轧机末机架与夹送辊区间的张力分配+夹送辊与卷筒区间的张力分配＝100％，经过实践发现夹送辊与卷筒区间的张力分配大小与带钢的硬度、强度和厚度相关，对于不同厚度带钢的夹送辊与卷筒区间张力分配如下表2所示；

表2按不同带钢厚度设定的张力分配

带钢厚度(mm)	张力分配/％
		2.0	34～36％
2.8	39～40％
		2.9	41～42％
3.9	44～46％
		5.9	49～51％
6.4	54～56％
		7.6	59～61％

3)根据带钢厚度设定夹送辊压力；对于夹送辊压力的计算主要根据夹送辊压力模型

得到；

其中，W为带钢的目标宽度，单位，mm；

h为带钢的目标厚度，单位，mm；

σ_spec为卷筒的单位张力，单位，N/mm²；

μ，摩擦系数。

针对6.0mm以下的目标带钢，由于卷取过程中，带钢的单位张力大，附加在夹送辊上的力偏大，造成精轧抛钢后，带钢尾部的自由态在夹送辊的作用下，钢卷出现溢出边现象，在夹送辊压力设定的基础上再适当降低夹送辊压力，可避免压力过大造成钢卷出现尾部溢出边。针对6.0mm以上的目标带钢，由于带钢较厚、较硬，卷取过程中，如夹送辊压力过小，造成精轧抛钢后，带钢尾部的自由态在夹送辊的作用下，未完全建立张力产生松卷，在夹送辊压力设定的基础上再适当增加夹送辊压力，因此在上述根据夹送辊压力模型得到的计算值，还需要进一步的修正，具体修正结果如下表3所示；

表3对不同带钢厚度设定的夹送辊压力进行修正

带钢厚度(mm)	夹送辊压力修正/kN
		2.0	-14～-15
2.8	-12～-13
		2.9	-8～-10
3.9	-5～-7
		5.9	0～-4
6.4	5～8
		7.6	10～12

4)根据带钢厚度设定夹送辊的滞后率；其中，夹送辊的滞后率是指精轧抛钢后，夹送辊速度低于带钢的百分比，它的作用是给予带钢的拖拽力，实现带钢按照设定张力卷取。带钢越厚滞后率越大，反之越小。

通过不断探究统计得到不同带钢厚度的夹送辊滞后率如表4所示；

表4按不同带钢厚度设定的夹送辊滞后率

带钢厚度(mm)	夹送辊滞后率/％
		2.0	2.0～2.5
2.8	2.7～3.0
		2.9	3.1～3.5
3.9	4.0～4.5
		5.9	5.1～5.5
6.4	5.9～6.1
		7.6	6.9～7.1

本发明之所以采用上述控制方法，具体原因如下：

(1)本发明之所以控制带钢的单位张力。是由于该钢种材质塑性及延展性较差，该钢种在2.0～7.6mm热轧卷取过程中，张力过大易精轧末机架和夹送辊之间产生断带废钢，张力过小易出现卷取过程中带钢未卷紧现象，卷取卸卷后出现扁卷现象，影响进一步深加工。因此，需根据钢种、规格的特性，寻求合理的参数控制，解决以上存在的错层及控制不当造成的断带风险。

(2)本发明之所以控制张力分配。是由于张力分配的原则是：带钢越硬张力分配越大，反之越小。本发明设计的钢种材质较硬，分配到夹送辊与卷筒之间的张力太小时，易出现轧制的不均匀变形在卷取过程中带钢来回摆动产生的错层，造成卷取错层；分配到夹送辊与卷筒之间的张力太大时，易出现带钢在夹送辊与卷筒之间拉断废钢，因此，张力分配需摸索一个合理的取值区间。

(3)本发明之所以控制带钢卷取夹送辊压力。是由于轧制过程中，若要带钢平直、板型良好，必须遵守均匀变形的准则，即保证沿带钢宽向延伸一致，但实际情况是，带钢的变形及经过层流冷却后的内部应力都不尽相同，夹送辊压力过大，会造成精轧抛钢后的自由态被压出溢出边，严重的会出现断带现象；夹送辊压力过小会造成松卷，因此，需要在原夹送辊计算压力的基础上，根据钢种的特性适当降低、增加夹送辊压力，以便克服原计算的夹送辊压力产生的不利影响。

(4)本发明之所以控制夹送辊滞后率。是由于带钢尾部离开精轧机组后，夹送辊给予带钢卷取的反作用力拖拽带钢，确保带钢按原设定的张力稳定卷取，避免出现失张力现象造成的松卷、断带现象。

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

实施例1

本实施例采用中碳钢50Mn2V包括如下质量百分比的各化学组分：C：0.5113％，Mn：1.597％，Si：0.186％，P：0.013％，S：0.0027％，V：0.103％。

其中，为得到厚度2.0mm的目标带钢；控制卷取错层的各工艺参数如下列表5；

表5工艺参数列表(一)

控制工艺方法	单位	具体参数
			单位卷取张力	N/mm<sup>2</sup>	33.2
张力分配	％	35
			夹送辊压力修正	kN	-14.5
夹送辊滞后率	％	2.3

采用上述工艺控制，全年均未发生卷取错层问题。

实施例2

本实施例采用中碳钢50Mn2V包括如下质量百分比的各化学组分：C：0.4951％，Mn：1.511％，Si：0.1865％，P：0.01％，S：0.0016％，V：0.095％。

其中，为得到厚度2.8mm的目标带钢；控制卷取错层的各工艺参数如下列表6；

表6工艺参数列表(二)

控制工艺方法	单位	具体参数
			单位卷取张力	N/mm<sup>2</sup>	21
张力分配	％	39
			夹送辊压力修正	kN	-12.5
夹送辊滞后率	％	2.9

采用上述工艺控制，全年均未发生卷取错层问题。

实施例3

本实施例采用中碳钢50Mn2V包括如下质量百分比的各化学组分：C：0.512％，Mn：1.631％，Si：0.1765％，P：0.012％，S：0.0029％，V：0.105％。

其中，为得到厚度2.9mm的目标带钢；控制卷取错层的各工艺参数如下列表7；

表7工艺参数列表(三)

控制工艺方法	单位	具体参数
			单位卷取张力	N/mm<sup>2</sup>	18
张力分配	％	41
			夹送辊压力修正	kN	-9.0
夹送辊滞后率	％	3.3

采用上述工艺控制，全年均未发生卷取错层问题。

实施例4

本实施例采用中碳钢50Mn2V包括如下质量百分比的各化学组分：C：0.4891％，Mn：1.611％，Si：0.1965％，P：0.013％，S：0.0024％，V：0.108％。

其中，为得到厚度3.9mm的目标带钢；控制卷取错层的各工艺参数如下列表8；

表8工艺参数列表(四)

控制工艺方法	单位	具体参数
			单位卷取张力	N/mm<sup>2</sup>	15
张力分配	％	45
			夹送辊压力修正	kN	-6.0
夹送辊滞后率	％	4.3

采用上述工艺控制，全年均未发生卷取错层问题。

实施例5

本实施例采用中碳钢50Mn2V包括如下质量百分比的各化学组分：C：0.5241％，Mn：1.671％，Si：0.2065％，P：0.009％，S：0.003％，V：0.099％。

其中，为得到厚度5.9mm的目标带钢；控制卷取错层的各工艺参数如下列表9；

表9工艺参数列表(五)

控制工艺方法	单位	具体参数
			单位卷取张力	N/mm<sup>2</sup>	12
张力分配	％	50
			夹送辊压力修正	kN	-6.0
夹送辊滞后率	％	5.2

采用上述工艺控制，全年均未发生卷取错层问题。

实施例6

本实施例采用中碳钢50Mn2V包括如下质量百分比的各化学组分：C：0.5189％，Mn：1.67％，Si：0.1756％，P：0.012％，S：0.0023％，V：0.098％。

其中，为得到厚度6.4mm的目标带钢；控制卷取错层的各工艺参数如下列表10；

表10工艺参数列表(六)

控制工艺方法	单位	具体参数
			单位卷取张力	N/mm<sup>2</sup>	9.5
张力分配	％	55
			夹送辊压力修正	kN	6.5
夹送辊滞后率	％	6.0

采用上述工艺控制，全年均未发生卷取错层问题。

实施例7

本实施例采用中碳钢50Mn2V包括如下质量百分比的各化学组分：C：0.5204％，Mn：1.711％，Si：0.175％，P：0.008％，S：0.0025％，V：0.095％。

其中，为得到厚度7.6mm的目标带钢；控制卷取错层的各工艺参数如下列表11；

表11工艺参数列表(七)

控制工艺方法	单位	具体参数
			单位卷取张力	N/mm<sup>2</sup>	7.0
张力分配	％	60
			夹送辊压力修正	kN	11
夹送辊滞后率	％	7.0

上述控制方法适用于中碳钢50Mn2V所有2.0～7.6mm厚度带钢的卷取错层、溢出边及断带缺陷的控制，得到了图3所示的钢卷，故采用本发明设计的方法消除了钢卷错层、溢出边及断带缺陷的发生；其中，溢出边率从5.8％降低到0.12％，提升了产品质量，减少了废次品的发生量。

以上实施例仅为最佳举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。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

1.一种短流程生产中碳钢50Mn2V的卷取错层控制方法，它包括如下步骤：

1)卷取生产中控制带钢的单位张力；步骤1)中，根据张力经验公式9.81×((2/h)+0.1)×(σ/206)确定不同厚度带钢单位张力的取值，再将所述取值代入实际生产现场通过不断调试得到实际值；其中，h为带钢厚度，单位mm，σ为热屈服点；

几种不同厚度目标带钢的单位张力如下：

带钢厚度＝2.8mm，单位卷取张力为20～22N/mm²；

带钢厚度＝2.9mm，单位卷取张力为17～19N/mm²；

带钢厚度＝3.9mm，单位卷取张力为14～16N/mm²；

带钢厚度＝5.9mm，单位卷取张力为11～13N/mm²；

带钢厚度＝6.4mm，单位卷取张力为9.3～10.0N/mm²；

带钢厚度＝7.6mm，单位卷取张力为6.6～7.2N/mm²；

3)根据带钢厚度设定夹送辊压力；

4)根据带钢厚度设定夹送辊滞后率；

对于厚度2.8～7.6mm的目标带钢，采用上述控制方法后，钢卷错层消除，溢出边率降低到0.12％以下。

2.根据权利要求1所述短流程生产中碳钢50Mn2V的卷取错层控制方法，其特征在于：步骤2)中，几种不同厚度目标带钢，夹送辊与卷筒区间的张力分配如下：

带钢厚度＝2.8mm，张力分配为39～40％；

带钢厚度＝2.9mm，张力分配为41～42％；

带钢厚度＝3.9mm，张力分配为44～46％；

带钢厚度＝5.9mm，张力分配为49～51％；

带钢厚度＝6.4mm，张力分配为54～56％；

带钢厚度＝7.6mm，张力分配为59～61％。

3.根据权利要求1或2所述短流程生产中碳钢50Mn2V的卷取错层控制方法，其特征在于：步骤3)中，采用如下夹送辊压力模型计算夹送辊压力：

W为带钢的目标宽度，单位，mm；

h为带钢的目标厚度，单位，mm；

σ_spec为卷筒的单位张力，单位，N/mm²；

μ，摩擦系数。

4.根据权利要求3所述短流程生产中碳钢50Mn2V的卷取错层控制方法，其特征在于：步骤3)中，对采用夹送辊压力模型的计算值进行修正；具体修正结果如下：

带钢厚度＝2.8mm，修正-12～-13kN；

带钢厚度＝2.9mm，修正-8～-10kN；

带钢厚度＝3.9mm，修正-5～-7kN；

带钢厚度＝5.9mm，修正0～-4kN；

带钢厚度＝6.4mm，修正5～8kN；

带钢厚度＝7.6mm，修正10～12kN。

5.根据权利要求1或2或4所述短流程生产中碳钢50Mn2V的卷取错层控制方法，其特征在于：步骤4)中，几种不同厚度目标带钢的夹送辊滞后率如下：

带钢厚度＝2.8mm，夹送辊滞后率2.7～3.0％；

带钢厚度＝2.9mm，夹送辊滞后率3.1～3.5％；

带钢厚度＝3.9mm，夹送辊滞后率4.0～4.5％；

带钢厚度＝5.9mm，夹送辊滞后率5.1～5.5％；

带钢厚度＝6.4mm，夹送辊滞后率5.9～6.1％；

带钢厚度＝7.6mm，夹送辊滞后率6.9～7.1％。

6.根据权利要求1或2或4所述短流程生产中碳钢50Mn2V的卷取错层控制方法，其特征在于：所述中碳钢50Mn2V的工艺流程包括脱硫→转炉→吹氩→LF→连铸→均热炉→精轧→层冷冷却→卷取→打包。

7.根据权利要求1或2或4所述短流程生产中碳钢50Mn2V的卷取错层控制方法，其特征在于：所述中碳钢50Mn2V包括如下质量百分比的各化学组分：C：0.47～0.57％，Mn：1.40～1.80％，Si：≤0.25％，P：≤0.035％，S：≤0.035％，V：0.08～0.16％。

8.根据权利要求7所述短流程生产中碳钢50Mn2V的卷取错层控制方法，其特征在于：所述中碳钢50Mn2V包括如下质量百分比的各化学组分：C：0.5113％，Mn：1.597％，Si：0.186％，P：0.013％，S：0.0027％，V：0.103％。