朱豪，趙虎，孔鵬，閆夢江

（新疆八一鋼鐵股份有限公司）

1 前言

2016年10月，新疆首座雙層鋼結(jié)構(gòu)大橋頭屯河景觀大橋工程正式動(dòng)工，頭屯河景觀大橋訂購橋梁鋼合同共2.8萬t，八鋼中厚板4200/3500機(jī)組，精軋輥身長度為3.5m,軋制毛邊為3.3m，合同中3080～3100mm極限規(guī)格合同約4500t，超過了八鋼中厚板極限寬度生產(chǎn)范圍。確定合同明細(xì)后，為完成合同要求，八鋼中厚板分廠立即進(jìn)入研發(fā)準(zhǔn)備，制定工藝方案和生產(chǎn)方案。并就生產(chǎn)難點(diǎn)問題聯(lián)合相關(guān)單位開展重點(diǎn)研究分析，通過對(duì)生產(chǎn)線設(shè)備條件的確認(rèn)、調(diào)整和反復(fù)多次的試制，成功軋成了3100mm極限寬幅Q345qE/Z25橋梁鋼。

2 軋制工藝控制難點(diǎn)

本次合同要求按2015年新的橋梁鋼國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，各項(xiàng)機(jī)械性能標(biāo)準(zhǔn)較結(jié)構(gòu)鋼更嚴(yán)格，根據(jù)GB/T 714-2015，要求B含量≤0.0005%，沖擊功＞120kV2/J，具體標(biāo)準(zhǔn)見表 1、2。

表1 橋梁鋼各項(xiàng)性能標(biāo)準(zhǔn)

表2 橋梁鋼化學(xué)成分要求（最大值） ω,%

橋梁鋼采用GB/T 714-2015新標(biāo)準(zhǔn)后，生產(chǎn)難點(diǎn)在于低溫沖擊性能的穩(wěn)定性控制。結(jié)合本次合同中3000mm以上極限寬度的鋼板訂貨量較大的情況，軋制過程控制和板形控制也是難點(diǎn)之一；同時(shí)寬幅鋼板也增加了控制低溫沖擊性能難度。

（1）超寬板軋制負(fù)荷大，本次合同厚規(guī)格鋼板需要采用“板坯低溫加熱、低溫大壓下量軋制”的方式來保證低溫沖擊性能，粗軋階段受軋機(jī)能力限制，軋制模型規(guī)程設(shè)定時(shí)會(huì)增加軋制道次，從而降低粗軋階段道次壓下率，影響粗軋階段大壓下率晶粒破碎效果；同時(shí)寬鋼板與窄鋼板相比軋制過程溫降大，增加了精軋末幾道次軋制負(fù)荷，在批量軋制中容易造成軋機(jī)負(fù)荷，影響精軋階段末三道次累計(jì)壓下率。

（2）合同要求的寬鋼板桶型較大，軋件熱態(tài)毛邊寬度達(dá)到3300mm，接近八鋼中厚板機(jī)組的設(shè)備能力上限，突破中厚板歷史軋制寬度，軋制風(fēng)險(xiǎn)增加，易出現(xiàn)軋廢、掛框等情況。因此生產(chǎn)極限寬幅鋼板之前需對(duì)全線輥道護(hù)板檢查校正，軋機(jī)窗口精度調(diào)整，同時(shí)做好軋制異常的應(yīng)急預(yù)案。

（3）現(xiàn)階段合同機(jī)構(gòu)中，2500mm寬度以上的合同量少，難以按照軋制計(jì)劃規(guī)程中寬度過渡的桶形原則來編排軋制計(jì)劃，生產(chǎn)軋制時(shí)寬度反跳會(huì)增加鋼板板形的控制和生產(chǎn)組織的難度。

（4）八鋼中厚板用于矯直寬厚板的熱矯直機(jī)輥系僅有一套，且矯直機(jī)內(nèi)部支撐輥老化嚴(yán)重，連續(xù)批量生產(chǎn)中易發(fā)生支撐輥軸承斷裂，造成工作輥劃傷，影響成品鋼板表面質(zhì)量和矯直效果。

3 工藝方案及生產(chǎn)控制要點(diǎn)

Q345qE橋梁鋼抗拉強(qiáng)度、沖擊韌性要求要高于Q345E級(jí)別鋼板。本次生產(chǎn)Q345qE采用IL5811A1出鋼記號(hào),有Z向要求的Q345qEZ25采用IL5811A5出鋼記號(hào)。IL5811A1出鋼記號(hào)主要添加Nb、Ti等合金元素，IL5811A5出鋼記號(hào)主要添加Nb、Ti、Ni等合金元素。

3.1 加熱工藝要求

加熱時(shí)，為了保證有足夠的鈮固溶到奧氏體中，又不能使加熱后板坯奧氏體晶粒過分粗大。通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算Nb的固溶溫度需控制在1100～1140℃，因此，將Q345qEZ25的加熱溫度確定為1160～1200℃,以保證微合金元素充分固溶到奧氏體中，且奧氏體晶粒不會(huì)發(fā)生異常長大。具體加熱工藝見表3。

表3 加熱工藝參數(shù)

3.2 軋制工藝

軋制工藝主要采取低溫軋制技術(shù)，充分細(xì)化組織晶粒。在粗軋階段，轉(zhuǎn)鋼后需采用較大的道次壓下量，充分破碎奧氏體原始晶粒，變形滲透至板坯心部，單道次壓下率控制在15%～22%。Q345qEZ25精軋階段的開軋溫度設(shè)定為820℃，待溫后累計(jì)壓下率＞50%，以細(xì)化晶粒提高鋼板的強(qiáng)度和韌性；終軋溫度設(shè)定為770℃，控制較低的終軋溫度可以讓奧氏體相變后獲得的鐵素體組織晶粒尺寸細(xì)小。具體軋制工藝見表4。

表4 軋制工藝參數(shù)

3.3 生產(chǎn)過程控制要點(diǎn)

3.3.1 坯料裝爐及加熱

板坯嚴(yán)格管控尺寸精度，長度公差0～+30mm，寬度-10～+15mm，板坯厚度246±2mm，超出公差要求的板坯禁止入爐。定尺坯必須將毛刺清理干凈，防止壓入鋼板表面。板坯上料和裝出爐時(shí)，要核對(duì)出鋼記號(hào)、鋼種、成分、板坯號(hào)、數(shù)量、三維尺寸及外觀質(zhì)量，符合質(zhì)量要求的方可生產(chǎn)。加熱工藝參數(shù)嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)鋼種的工藝要求，保證加熱時(shí)間和均熱時(shí)間，均勻出鋼，提前10塊控制出鋼節(jié)奏。

3.3.2 粗軋操作要點(diǎn)

開軋溫度按1020～1070℃設(shè)定，開軋前確認(rèn)板坯尺寸、待溫厚度、待溫溫度、終軋溫度、道次壓下量等符合工藝要求；推床檢測的坯料尺寸值與計(jì)劃值偏差寬度超過50mm或長度超過100mm的應(yīng)回爐；軋制過程中，根據(jù)各道次鋼板對(duì)中情況，咬鋼前人工干預(yù)推床，板坯對(duì)中后自動(dòng)咬鋼軋制，防止出現(xiàn)角軋；中間坯寬度按3280～3320mm控制，根據(jù)測寬儀、推床、熱矯等測量值調(diào)整，保證鋼板寬度切邊量為70～100mm。

3.3.1 精軋操作要點(diǎn)

中間坯寬度大于3320mm以及中間坯出現(xiàn)鐮刀彎都必須停止軋制。軋制規(guī)程預(yù)算軋制力大于45000 kN或軋制力矩大于3450kNm，鋼板改規(guī)軋制。軋機(jī)冷卻水按40%～50%開度控制，先開到120%再調(diào)小。開軋后第1道次和第3道次除鱗，厚度小于20mm后禁止除鱗。開軋溫度和終軋溫度按高溫計(jì)實(shí)測值控制，優(yōu)先保證終軋溫度；軋制過程中，根據(jù)各道次鋼板對(duì)中情況，增加一次咬鋼前人工干預(yù)推床，板坯對(duì)中后自動(dòng)咬鋼軋制。

3.3.2 矯直操作要點(diǎn)

矯直前，根據(jù)精軋機(jī)后在線X射線測厚儀測量鋼板厚度數(shù)據(jù)設(shè)定矯直機(jī)輥縫。熱矯矯直溫度500～800℃，矯直1～3道次，按照矯直板形和壓力設(shè)定道次壓下量。在熱矯直機(jī)后進(jìn)行鋼板描號(hào)，手工測量并記錄每塊鋼板的厚度和頭部、中部、尾部寬度。

3.3.3 精整操作要點(diǎn)

鋼板在冷床上不許靜止不動(dòng)，必須連續(xù)運(yùn)行或擺動(dòng)冷卻。下冷床溫度要小于200℃。翻板機(jī)操作時(shí)，控制好速度和鋼板位置，防止鋼板甩出或變形。在檢查臺(tái)架上檢查下表質(zhì)量，缺陷修磨干凈，無法修磨的要標(biāo)注并要求剪切干凈。雙邊剪復(fù)驗(yàn)每張鋼板的剪切寬度放尺量，確認(rèn)無異議后方可剪切，保證邊部缺陷剪切干凈。

4 生產(chǎn)試制過程

4.1 加熱實(shí)績

采用IL5811A1軋制Q345qE鋼，采用IL5811A5軋制Q345qEZ25鋼，現(xiàn)場實(shí)際鋼溫曲線正常，加熱過程數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表5。

表5 加熱實(shí)績統(tǒng)計(jì)

4.2 軋制實(shí)績

此次軋制橋梁鋼采用的是“低溫加熱、低溫軋制”的工藝設(shè)計(jì)原則，軋制過程控制參數(shù)見表4。待溫厚度和終軋溫度按照工藝方案執(zhí)行，軋制過程穩(wěn)定，且過程控制參數(shù)均在工藝要求范圍內(nèi)，軋制實(shí)績統(tǒng)計(jì)見表6。

表6 軋制實(shí)績統(tǒng)計(jì)(2017年)

4.3 軋制規(guī)程

軋制壓下規(guī)程設(shè)定時(shí)需要避免粗軋階段出現(xiàn)連續(xù)小道次變形，另外為保證精軋階段的板形平直，精軋階段采用低速勻速軋制。軋制規(guī)程如表7所示。粗軋階段壓下率5%～15%，精軋機(jī)段末三道累積壓下率38.5%，均符合工藝要求。為減小軋件桶型導(dǎo)致軋制寬度過寬造成的風(fēng)險(xiǎn)，板坯長度為3120～3130mm的板坯，粗軋改為全橫軋制模式生產(chǎn)。

4.4 力學(xué)性能情況

統(tǒng)計(jì)本次軋制極限寬度橋梁鋼的力學(xué)性能情況見表8，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到橋梁鋼國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

表7 B6C09093000，20＊3100軋制測試預(yù)計(jì)算規(guī)程

表8 性能實(shí)績統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)束語

本次橋梁鋼極限規(guī)格拓展生產(chǎn)過程受控，各項(xiàng)性能滿足使用要求，圓滿完成了工程的材料供應(yīng)。但是，在軋制3100mm寬幅橋梁鋼的過程中暴露出了一些問題，需在后續(xù)過程中進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。

5.1 生產(chǎn)節(jié)奏的影響

由于軋制橋梁鋼采用的是“低溫加熱、低溫軋制”的工藝設(shè)計(jì)原則，軋制橋梁鋼時(shí)為保證低溫，精軋機(jī)前待溫時(shí)間長（45mm待溫將近600s），雙爐小時(shí)塊數(shù)相比正常軋制降低14%。如何優(yōu)化極限寬厚板的生產(chǎn)組織是下一步需要思考的問題。

5.2 表面質(zhì)量

本次生產(chǎn)的45mm厚板Q345qEZ25將所有板坯進(jìn)行上下表面進(jìn)行火焰清理，逐張檢驗(yàn)合格后再入爐生產(chǎn)。偶爾會(huì)出現(xiàn)鋼板表面裂紋，針對(duì)這一問題有待進(jìn)一步研究。

5.3 低溫沖擊性能穩(wěn)定性

45mm厚度規(guī)格發(fā)生兩批次沖擊預(yù)警。由于鋼板軋制寬度達(dá)到寬度極限，軋制負(fù)荷大，存在粗軋階段轉(zhuǎn)鋼后道次壓下率達(dá)不到15%的情況，變形未能滲透到心部，造成晶粒不均勻的現(xiàn)象，對(duì)低溫沖擊性有一定影響。在設(shè)備能力達(dá)到極限的情況下，軋制工藝從提高精軋階段累計(jì)壓下量，細(xì)化晶粒來提高強(qiáng)度；同時(shí)，加強(qiáng)連鑄過程控制，降低偏析和夾雜物來提高低溫沖擊性能。