李滿銀，張 強(qiáng)，范建坤

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司熱軋部，河北 唐山 063200）

高級(jí)別管線鋼（X70、X80）因具有高屈服強(qiáng)度、高低溫韌性、高抗腐蝕性及良好的焊接性能廣泛的應(yīng)用于長距離高壓油氣運(yùn)輸管道的建設(shè)。中俄油氣管道輸送工程、西氣東輸工程均大量采用了高級(jí)別管線鋼作為管道用鋼[1]。隨著鋼鐵企業(yè)裝備水平的提升，寶武、首鋼、馬鋼等企業(yè)均具備批量生產(chǎn)16mm以上X80管線鋼的能力[2]。由于加入了Mo、Mn、V、Nb等合金元素，通過固溶強(qiáng)化、合金碳化物彌散強(qiáng)化來顯著提升鋼的力學(xué)性能，因此在軋制高級(jí)別管線鋼時(shí)對(duì)產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝及軋制節(jié)奏提出了極高的要求。精軋扣翹頭問題是制約軋制節(jié)奏的一個(gè)重要因素，其直接影響精軋軋制穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)對(duì)設(shè)備造成損傷（如圖1所示）。板材出現(xiàn)扣翹頭時(shí)，為了保證軋制穩(wěn)定以及減少板坯退廢數(shù)量只能降低軋制節(jié)奏，這樣就限制了產(chǎn)能。為此，只有解決精軋工序中板坯扣翹頭問題才能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需要，實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定軋制。

1 扣翹頭原因分析

生產(chǎn)中影響軋件頭尾彎曲的因素有多種，這些因素互相聯(lián)系互相影響，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下。

1.1 板坯溫度因素

由于高級(jí)別厚規(guī)格管線鋼要求高加熱溫度、低軋制溫度，這增大了精軋工序板坯扣翹頭的風(fēng)險(xiǎn)性及控制難度。高級(jí)別厚規(guī)格管線鋼精軋入口溫度同出鋼溫度差值最大可達(dá)300℃以上，因此板坯上下表面不可避免的會(huì)出現(xiàn)溫降不均的情況。①板坯上下表面溫度不均直接影響板坯頭部形狀，為保證鋼的組織均勻性，板坯表面及心部均達(dá)到出鋼溫度時(shí)方可出鋼。但由于現(xiàn)實(shí)因素影響，板坯上下表面存在溫差，通常表現(xiàn)為板坯上表面溫度低于下表面。由于板坯下表面溫度較高，在進(jìn)行軋制的過程中其延展性優(yōu)于上表面，因此板坯頭部出現(xiàn)翹頭現(xiàn)象。②由于厚規(guī)格高級(jí)別管線鋼高出鋼溫度、低軋制溫度的特性，為保證軋制及質(zhì)量穩(wěn)定性，在粗軋階段需要將板坯溫度降低至目標(biāo)要求溫度以下才能滿足精軋入口溫度要求。因此粗軋區(qū)域板坯溫降較大。但對(duì)于厚規(guī)格中間坯，其粗軋各軋制道次之間除鱗溫降小，需要通過R2末道次前擺鋼降溫待軋，按照正常二級(jí)設(shè)定，擺鋼時(shí)間最長達(dá)到150s。擺鋼時(shí)間過長導(dǎo)致厚規(guī)格管線鋼上下表面溫降不均，中間坯進(jìn)入精軋工序時(shí)扣翹頭風(fēng)險(xiǎn)增大。

1.2 粗軋工序來料遺傳

扣翹頭現(xiàn)象不僅發(fā)生在精軋工序中，在粗軋工序中亦經(jīng)常發(fā)生。河鋼唐鋼宋進(jìn)英等人[3]、河鋼承鋼李超凡[4]、首鋼京唐唐勤等人[5]研究證明鋼坯在粗軋過程中因各種原因同樣會(huì)產(chǎn)生扣翹頭現(xiàn)象，且對(duì)精軋板型的控制產(chǎn)生影響。

1.3 軋輥輥徑差異

由于現(xiàn)場設(shè)備條件及工藝設(shè)定的影響，在實(shí)際軋制過程中會(huì)采用不同直徑的上下工作輥進(jìn)行軋制。不同直徑的工作輥在相同的轉(zhuǎn)速條件下，較大輥徑側(cè)金屬的流動(dòng)速度快，造成了板坯上下表面流動(dòng)體積不同，板坯在軋出時(shí)金屬流動(dòng)體積多的一側(cè)向較少的一側(cè)彎曲，此時(shí)板坯頭部呈上翹或下扣[6]。為使軋件出軋機(jī)后頭部呈一定的微翹形狀，生產(chǎn)中一般采取下壓法，即下輥直徑大于上輥直徑的配輥制度[7]。

1.4 軋制線標(biāo)高的影響

圖1 高級(jí)別管線鋼精軋工序翹頭示意圖

圖2 軋機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

軋制線標(biāo)高指從軋機(jī)機(jī)架底部到下工作輥輥面的標(biāo)準(zhǔn)高度，而軋制線標(biāo)高和機(jī)架輥高度的差值稱之為軋制線高度（Δs），其影響軋件咬入時(shí)的角度（θ）。在軋制過程中，軋制線標(biāo)高可以通過調(diào)整階梯墊高度（hj）和液壓缸動(dòng)作行程(hc)來進(jìn)行調(diào)整，軋機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

理想狀態(tài)下當(dāng)高度差等于總壓下量的一半（Δs=Δh/2）時(shí)，咬入角為0，此時(shí)板坯呈水平咬入態(tài)。若Δs＞Δh/2時(shí)，此時(shí)軋件呈一定上傾角咬入，稱為爬坡咬入，此時(shí)上輥壓下量大于下輥壓上量，使得軋件上表面的延伸大于下表面，軋件出軋機(jī)后向下彎曲，呈現(xiàn)扣頭態(tài)，反之則為翹頭。扣頭示意圖為圖3所示。

圖3 扣頭示意圖

1.5 輥面摩擦系數(shù)的影響

在軋制過程中，板坯表面一般會(huì)存在氧化鐵皮，其組成有高壓除鱗水未除凈的一次氧化鐵皮，也有在軋制過程中生成的二、三次氧化鐵皮。氧化鐵皮影響了軋件與軋輥之間的摩擦狀態(tài)，在高溫下，氧化鐵皮充當(dāng)了板坯與軋輥之間“潤滑劑”，降低了輥面摩擦系數(shù)，但不利于變形滲透；低溫狀態(tài)下鐵皮的存在使得輥面摩擦系數(shù)增加，加大了板坯與軋輥之間的摩擦力，抑制了前滑和金屬流動(dòng)，甚至與軋輥之間形成黏著，影響頭部狀態(tài)。東北大學(xué)田勇[7]研究發(fā)現(xiàn)，工作輥輥面摩擦系數(shù)主要受軋輥表面粗糙度影響，通常上下工作輥輥面粗糙度存在一定的差異。受客觀因素的限制，下輥面粗糙度一般大于上輥面，其原因主要是軋制過程中氧化鐵皮掉落至下工作輥與支撐輥之間，形成壓痕，其原理與氧化鐵皮影響類似。在實(shí)際生產(chǎn)中需指定合理的換輥制度，降低板坯和軋輥間粗糙度的差異，盡量使用粗糙度一致的上下工作輥，同時(shí)在軋制過程中特別注意將氧化鐵皮除凈，避免氧化鐵皮充當(dāng)“潤滑劑”影響頭部狀態(tài)。

2 解決措施

通過現(xiàn)場反復(fù)跟蹤發(fā)現(xiàn)軋制高級(jí)別厚規(guī)格管線鋼時(shí)易出現(xiàn)板坯翹頭，分析翹頭形成的原理和規(guī)律，得出控制翹頭的主要控制思路及制定了相應(yīng)的改善措施。

（1）首先增加加熱爐燒鋼時(shí)板坯上下表面溫差，彌補(bǔ)擺鋼造成表面溫降大的問題；其次增加雙排除鱗降溫，縮短擺鋼時(shí)間，減少厚規(guī)格管線鋼中間坯上表面溫降；第三優(yōu)化飛剪冷卻水時(shí)序，將飛剪外冷水打開時(shí)序推遲至除鱗機(jī)入口夾送輥咬鋼時(shí)，中間坯頭部不會(huì)受到飛剪冷卻水影響；第四優(yōu)化F1輥縫噴水控制方式，軋制高級(jí)別厚規(guī)格管線鋼時(shí)，僅板坯下表面處噴頭噴水。

（2）針對(duì)來料遺傳影響，優(yōu)化軋機(jī)雪橇值的調(diào)整，固化了一套生產(chǎn)管線鋼時(shí)的雪橇值。另外在R1/R2入口分別增加一組除鱗反噴水用于封水，封水效果明顯改善，減少因除鱗水外漏造成板坯上表面除鱗水殘留導(dǎo)致摩擦系數(shù)降低的影響，降低了板坯頭部翹頭的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）在精軋備輥的選用上，軋制管線鋼盡可能選用上工作輥輥徑大于下工作輥輥徑的軋輥，減少帶鋼翹頭幾率。

（4）目前軋制線標(biāo)高要求-5mm～+10mm，通過軋制線標(biāo)高對(duì)翹頭的原因分析，選用備輥?zhàn)詈眠€要選用正標(biāo)高的備輥，滿足標(biāo)高在0mm以上。

3 結(jié)語

軋制過程中扣翹頭問題是一個(gè)復(fù)雜的物理過程，其影響因素多，各因素之間又互相作用，因此需根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要對(duì)這些問題不斷進(jìn)行理論研究及改進(jìn)以指導(dǎo)生產(chǎn)。經(jīng)采用上述辦法，本產(chǎn)線在生產(chǎn)高級(jí)別厚規(guī)格管線鋼時(shí)板坯扣翹頭問題得到一定解決，降低了生產(chǎn)事故的發(fā)生幾率，為我公司創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。