[发明专利]一种卷取温度偏差引起的高强钢不对称收缩控制方法

说明书

本发明涉及一种卷取温度偏差引起的高强钢不对称收缩控制方法。热轧高强钢卷取后放置在鞍座上进行空冷，由于卷取温度控制必然存在一些偏差，导致高强钢卷取后仍然可能存在相变过程，受相变诱导塑性及自身重力的影响，靠近鞍座一侧会出现钢卷收缩现象。本发明通过优化卷取目标温度，使带钢在进入卷取之前完成相变，并且根据带钢厚度优化卷取张力，增大钢卷的整体刚度，增加其抵御变形的能力，大大减少热轧高强钢卷取后发生不对称收缩的比例。通过本发明，可有效提高高强钢的卷形质量，具有良好的经济效益。

技术领域

本发明涉及冶金机械及自动化、轧制技术，具体指一种卷取温度偏差引起的高强钢不对称收缩控制方法。

技术背景

随着钢铁工业的飞速发展，矿产资源、能源、环境等与钢铁工业之间的矛盾日益突出，调整产品结构，提高产品附加值已经成为各个钢铁企业的重要工作，高强钢作为近些年钢铁工业的重要产品，在轨道交通、航空航天、船舶、建筑等各个领域均发挥着重要作用。热轧带钢经过轧制、层流冷却后通过卷取机卷取成卷，并在鞍座上进行自然冷却。卷形是热轧带钢质量的一项重要指标，良好的卷形既是保证下游工序和客户正常使用的基本要求，也是企业轧钢技术水平的体现。目前已经广泛使用层流快速冷却技术进行高强钢生产，由于冷却速率快，卷取温度控制相比普碳钢困难，卷取温度通常会在目标值附近频繁波动，如图1所示。按照设计的目标温度，带钢在进入卷取机前已经完成了相变，但即使设定了合理的卷取目标温度，难免有控制偏差，如果波动幅度稍大，特别是温度高的部分，卷取完成以后仍会存在一部分残余奥氏体，这部分残余奥氏体会继续发生相变。在残余奥氏体相变诱导塑性和钢卷自身重力的综合作用下，在靠近鞍座一侧会出现钢卷收缩现象，如图2所示，钢卷上部仍然保持圆形，钢卷整体则类似于瓢形。

钢卷不对称收缩受很多因素影响，主要有：1)卷取温度，钢卷发生不对称收缩主要是因为残余奥氏体相变诱导塑性，如果保证在卷取前完成相变，钢卷中无奥氏体，则带钢成卷后，仅在自身重力的作用下，应力远小于屈服强度，不会发生塑性变形，不对称收缩即可避免，但直接大幅度调整卷取目标温度会影响带钢的性能，故卷取温度的调节需要适量；2)板带长度，板带长度直接影响钢卷卷径大小，也就影响钢卷下部的受力大小，一般来说，板带越长，钢卷越容易发生不对称收缩，但热轧很难实现在线分卷；3)带钢厚度，带钢越厚，钢卷的刚度也越大，钢卷越不容易发生不对称收缩，薄规格带钢钢卷更易出现不对称收缩；4)卷取张力，适度增大卷取张力可以增大钢卷的整体刚度，提高其抵抗变形的能力，但卷取张力过大会将带钢拉断或者拉窄；5)卷取后堆放条件，如果以钢卷的侧面作为支撑面放置，就不会因为重力的作用使钢卷发生不对称收缩，但这不利于钢卷的堆垛和行车的搬运，现场无法实施。

文献“A finite element analysis for asymmetric contraction aftercoiling of hot-rolled steel”(Journal of Materials Processing Technology，2010，Volume 210,Issues 6–7,1April 2010,Pages 907-913)提到了钢卷卷取以后的不对称收缩现象，并采用有限元的方法模拟了相变过程及变形过程，没有提到采用何种具体措施解决这一质量缺陷。

专利“一种防止热轧带钢扁卷的卷取方法”(申请号：201010233029.6)提到了一种卷取完成以后钢卷的整体变形，称为扁卷或塌卷，并主要通过在卷取内停留20s-60s来消除这种缺陷。此专利中提到的整体变形和本专利的不对称收缩具有一定的相似性，其中一部分原因也是卷取和空冷过程中相变导致，但这一相变可能是各段的温度工艺制度设计不合理导致，另外，此专利提出的在卷取机内停留20s-60s虽然具有一定的可行性，但此方法会影响生产线的轧制节奏和卷取机的利用率。本专利在温度控制方面提出降低卷取温度控制实际值，使得相变在进入卷取前就完成，和专利“一种防止热轧带钢扁卷的卷取方法”提出的在卷取机内停留并完成相变的方法具有本质的区别。