热轧奥氏体不锈钢轧制稳定性的研究

热轧奥氏体不锈钢轧制稳定性的研究

黄喜

广东思宝不锈钢制品有限公司广东潮州521000

【摘要】本文从奥氏体不锈钢的热轧工序特点入手，对加热、粗轧、精轧及卷取各关键环节进行调查分析，并结合热连轧生产线近几年来奥氏体不锈钢的生产实践经验，提出各个生产环节的控制要点。

【关键词】奥氏体不锈钢；热轧；稳定性；工艺；工序

不锈钢产品体系主要有了奥氏体、铁素体、马氏体及双相钢，其中奥氏体不锈钢约占不锈钢总产量的50%，是热轧厂的主体不锈钢产品。尽管目前我国不锈钢消费量急剧增长，但它凭借着优良的耐蚀性、耐高温性、加工性能良好、外表美观、耐用等特点，能快速扩大市场份额，在各行各业中获得了广泛的应用。由于自身金属特性的差异，具有变形温度范围窄、高温变形抗力大等生产难点，因此热轧穿带时的稳定性较差，时常发生废钢和停机事故，从而影响正常的生产秩序。本文主要针对奥氏体不锈钢的轧制难点，并结合热轧机组稳定性的改进实践，分析了加热、粗轧、精轧及卷取等生产环节控制的关键点。

1加热工艺研究

图1为热轧生产线的布置示意图，设有3座加热炉，加热区域的控制主要包括对加热速度、炉温及在炉时间的控制等，加热质量的好坏不仅关乎产品质量，也直接影响轧制稳定性。

奥氏体钢板坯的加热温度一般设定在1200℃以上，随产品牌号的不同略有差异，但均伴有较窄的温度控制范围，这与碳钢产品有明显的差异。

因为奥氏体不锈钢的导热性差，所以它具有加热缓慢、加热曲线平滑、在炉时间长等特点。

加热质量的优劣可以通过粗轧出口温度的命中情况及均匀性来验证，并可据此来指导钢坯加热制度的制定。图2(a)所示为钢坯加热质量较好、温度分布均匀的情况；图2(b)所示为钢坯加热不均、头尾温差较大的情况，需要对加热操作进行优化。

3轧线工艺研究

轧制过程是指从板坯到成品不断减薄、宽展的过程，粗轧的主要功能是为精轧机组开坯，精轧机组通过对厚度、宽度、板形等的控制生产出合格的产品。粗轧机组轧制时带钢较厚，重点关注的是机组能力的发挥；精轧机组轧制时带钢较薄，在关注机组能力的同时，还要关注活套套量及对辊缝的调整等。

3.1粗轧工序

板坯出炉后，经除鳞机去除板坯表面的一次氧化铁皮，随后经过5～7道次的轧制，达到中间坯名义厚度，同时立辊轧边至目标宽度。虽然奥氏体不锈钢的氧化膜较薄但却很致密，一般在粗轧入口需用高压水进行除鳞，在粗轧机终轧道次之前需再次除鳞，以去除粗轧过程中形成的氧化铁皮。

粗轧的不稳定现象多发生在粗轧平辊轧机上，关键制约因素为轧制力和功率限制，因此，需要设置合理的压下规程。首先需设定合理的中间坯厚度，这不仅要考虑粗轧机组与精轧机组能力上的平衡，同时也要考虑轧制稳定性与产品质量的平衡。对于常规规格，在确保质量良好的前提下，可设定较厚的中间坯厚度(35～40mm)，以达到提高产能的目的。对于极限规格，在确保质量的前提下，应设定偏薄的中间坯厚度(25～33mm)，为精轧机组控制成品板形创造条件。

粗轧速度越快越好，这一方面可提高产能，另一方面也减少了中间坯温度损失，有利于精轧轧制。但是，速度的提高要考虑粗轧咬钢状况、除鳞效果、功率是否超限等限制条件。

为减少中间坯温度损失，粗轧出口辊道水及飞剪冷却水均选用通板时关闭、空载时打开的工作模式。

3.2热卷箱

生产线使用的无芯轴热卷箱采用了加拿大Stelco钢铁公司的先进技术，是目前世界上最为先进的热卷箱之一。热卷箱的使用可有效改善精轧入口温度不均匀的现象，有利于精轧轧制力的稳定，在拓展奥氏体不锈钢极限规格方面起到了十分关键的作用。此外，热卷箱还可与热卷箱炉配合使用，可挽救部分奥氏体不锈钢废钢。

3.3精轧工序

3.3.1小立辊

小立辊位于精轧除鳞箱与精轧F1轧机之间，有部分调宽功能，主要起中间坯对中作用。对于中间坯存在的头部宽度不规则情况，可对小立辊短行程进行设置或在程序中通过设定优化其开口度来规避；在对中控制上，轧制力控制为100kN为宜。

3.3.2精轧机组

精轧是整个轧制过程的核心，不仅因为它是成品机架关系着厚度、宽度、凸度等指标的好坏，而且也是事故的多发区域，影响正常的生产秩序。奥氏体不锈钢在该区域的典型轧制事故为：计算轧制力超上限而使精轧无法正常设定和轧制过程中轧机跳电。

机组配备有庞大而复杂的计算机自动控制系统，其中数学模型根据设定的压下规程、实测温度、材料特性、规格等计算精轧各机架的轧制力设定并给基础自动化系统执行，该机组曾发生多起因设定轧制力超限导致的废钢现象。奥氏体不锈钢中间坯的氧化膜较薄，为提高计算的准确性，精轧轧制力模型采用了精轧入口温度实测值，温度采样点如图3中1号区域所示。由于中间坯端部温降大，且会受到水或蒸汽的干扰，多次发生因采样温度较低导致计算轧制力超限的现象。为此，通过对采样温度数据的解析和回归计算，将其调整为图3中2号区域所示的温度，调整后精轧轧制力计算值与实际值偏差明显缩小，未再发生此类废钢事故。

轧制过程中的跳电多发生于热卷箱直通模式生产至带钢尾部的时候，这是因为轧制力本身较大且带钢尾部温度较低所致，可通过适当限制板坯长度来解决。但由于奥氏体不锈钢的轧制力整体较大，合理的压下规程也是保证轧制稳定性的关键。

3.4卷取工序

在输出辊道末端，带钢通过侧导板和夹送辊装置进入其中一台可缩进的卷取机中。夹送辊装置的主要任务是在带钢尾部脱离精轧机后，保持带钢以绷紧的方式进入卷筒。此外，对于卷筒来讲，考虑到辊子的交错布置，夹送辊装置对带钢产生一个预弯作用。在卷取的初始阶段，带钢头部通过助卷辊和弧形挡板进入预膨胀的卷筒。一旦形成一种非强制卷取的关系，助卷辊便脱离带钢表面。在卷取最后阶段，为保持外圈绷紧，助卷辊再次压住带钢。因此，为保证顺利卷取，合适的辊缝补偿值及入口侧导板的二级行程的设置是很有必要的。

4结语

综上所述，在奥氏体不锈钢生产控制中，要想保持轧制稳定性，必须对加热、粗轧、精轧及卷取等生产环节提出控制要点：板坯目标加热温度命中率及板坯整体温度的均匀性；粗轧中间坯厚度及轧机速度的设定，热卷箱的选用；精轧小立辊侧压力的控制，精轧入口温度检测点位置及轧制力计算；卷取卷径控制等。通过对上述方面的改进，奥氏体不锈钢轧制稳定性得到了明显提高，废钢及由此带来的停机时间均减少了90%以上。

参考文献：

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