摘要：随着市场对热轧板带产品精度的要求不断提高，在板带的几何尺寸精度控制上遇到了一些新的问题，需要研究人员在工艺技术上创新来解决。热轧硅钢生产过程中，板坯边部温降快，造成宽度方向温差大，导致轧制过程中发生边裂和工作辊不均匀磨损，同时带钢横截面上晶粒组织不均匀，性能差异大。
采用边部加热器提高带坯边部温度，主要目的是改善钢坯断面温度分布和金相组织，防止硅钢片的边部裂纹，减少轧辊发生不均匀磨损的几率。高尺寸控制精度有助于减小产品公差，大幅提高下游用户的成材率和加工精度，例如商品卷稳定的厚度负公差有助于提高卷板开平成材率，稳定的冷轧基料宽度公差有助于冷轧减少切边量。
关键词：热轧；边部加热器；边裂
1概述
传统的热轧工艺路线采用连铸板坯或初轧板坯作原料，经步进式加热炉加热，高压水除鳞后进入粗轧机，粗轧料经切头、尾、再进入精轧机，实施计算机控制轧制，终轧后即经过层流冷却（计算机控制冷却速率）和卷取机卷取、成为直发卷。
本课题以1580热轧线为研究对象展开，设计年生产能力285万吨（有硅钢），目前主要产品为冷轧用钢及汽车用板、硅钢、集装箱板等。1580mm热轧的主要生产设备如下图所示，包括蓄热式步进式加热炉3座（4号炉预留）、定宽压力机1套、带立辊的二辊可逆粗轧机R1E1一套、带立辊的四辊可逆粗轧机R2E2一套、中间辊道保温罩、带小立辊F1E的7机架精轧机组、带边部遮挡的层流冷却系统、3台地下卷取机。
图1 1580热轧设备布局概况
热连轧生产工艺过程带钢热连轧生产，按照主要工序的先后，一般划分为四个区：加热区，粗轧区、精轧区和卷取区。生产工艺过程按照下列工序进行：板坯准备-板坯加热-粗轧-精轧-轧后冷却-卷取-精整。
2边部加热器提高带坯边部温度
热轧采用边部加热器提高带坯边部温度，主要目的是改善钢坯断面温度分布和金相组织，防止硅钢片的边部裂纹，减少轧辊发生不均匀磨损的几率。
热轧硅钢生产过程中，板坯边部温降快，造成宽度方向温差大，导致轧制过程中发生边裂和工作辊不均匀磨损，同时带钢横截面上晶粒组织不均匀，性能差异大。
边部感应加热技术能够对热轧板坯边部进行温度补偿，可使边部温度提高30～75℃，能够有效减小带钢横向温差，改善带钢边部质量，消除边裂，减轻精轧工作辊边部磨损，降低冷轧切边量，提高综合成材率。
边部加热器合理的投入使用可有效解决边部温降问题。采用不同的边部加热策略，可解决实际生产硅钢精轧过程中毛边或裂边等边部质量缺陷
目前，现场实际生产中，边部加热器（简称EH）仅在部分规格产品的生产过程中投入使用，如集装箱板、硅钢。边部加热器的可调节内容有加热功率、控制逻辑、感应器开口度和带钢边部重叠量，其中加热功率通过在过程控制系统（L2）中设置升高温度来计算和设定，其他可调节内容在基础自动化系统（L1）中进行设置。
在生产不同规格产品时，由于其对边部补温的要求不同，需采用不同的边部加热策略。在生产薄规格集装箱板时，边部加热器的投入主要是为了降低板坯断面温差（主要是板坯中部温度和边部温度的差别），因此可以在二级中设置合理的边部温升来均匀化板坯的断面温度。
在边部加热器的投入主要是为了防止精轧过程中出现毛边或裂边等边部质量缺陷，但是边部加热器的投入会影响到带钢的凸度控制水平，因此需要在保证该规格产品的边部质量情况下，降低边部加热温度和加热范围，可以通过调整边部加热器的加热功率和带钢边部重叠量来实现该边部加热策略。
边部加热器工作过程中，主要调整功率设定值、gap值和lap值来控制加热效果，该部分的优化主要针对功率设定值和lap值进行，目前热轧硅钢生产过程中，工艺参数优化实验通过给定不同的功率值及lap值，通过多组探索实验，分析边部温度及边降数据，结合边部切损、凸度等指标得到相对最优的工艺参数。
3.1功率设定值优化
现用功率设定值为90℃，给定功率设定值范围为90℃～40℃，通过多组数据的拟合，实验数据在保证边部质量的前提下，合理的控制硅钢凸度和边降，可以起到节能降耗的作用。
3.2控制逻辑的优化
主要针对中间坯在边部加热器入口是否翘头的翘头检测的触发信号与边部加热小车及感应加热装置的联动逻辑。
实际生产过程中，热轧硅钢中间坯在通过翘头检测器时，有95%以上的概率会撞击翘头检测器，此时投入边部加热器，中间坯头部不会被加热，这会影响全长温度均匀性及头部断面温差，不利于改善带钢头部的边部质量及头部浪形。
针对硅钢生产，修改边部加热器投入逻辑，降低了硅钢头部的断面温差，提高了带钢全长方向的温度均匀性，带钢头部的边裂情况也得到较好改善
3.3中间坯翘头改善
通过在粗轧区调节中间坯的参数，以期减小其翘头量，而中间坯的翘头量会影响边部加热器的投入逻辑，降低翘头量，有助于提高针对带钢头部的边部加热器投入率。
SKI值俗称雪橇系数，代表了上下工作辊的辊速差，SKI值通过二级可以进行设定，并通过一级传动系统调整上下工作辊转速得以实现。SKI只在带钢头部咬入轧辊后的0.75s内投入，此后设定为上下辊辊速差为零。
4力学性能及金相分析
热轧卷宽度方向上，中部位置中心层与表层的再结晶程度差异较小，表层和中心层均为再结晶组织；边部位置中心层与表层的再结晶程度差异较大，表层均为再结晶组织，中心层仍有较大幅度的纤维组织；使用边部加热器温度时，边部位置中心层组织再结晶程度略有提高，但仍以纤维组织为主在，边部加热器对热轧卷边部组织的再结晶程度略有改善。
5结论
热轧生产线通过钢种投入边部加热器后，热轧卷力学性能均匀性有所提升；热轧卷边部晶粒组织再结晶程度略有提升；投入边部加热器后板宽方向力学性能均匀性提高，边中差显著下降：屈服强度较不投入卷降低，抗拉强度差降低，断后延伸率差降低。
综上，投入边部加热器后，热轧卷力学性能均匀性有所提升；热轧卷边部晶粒组织再结晶程度略有提升；整体来看，边部加热器投入后，中间坯两侧温度升高，中间坯边部与心部的温差降低，同时由于边部温度升高，变形抗力降低，带钢边降增加，横断面轮廓变差。
参考文献：
[1]王廷溥，齐克敏.金属塑性加工学－轧制理论与工艺[M]北京：冶金工业出版社，2001.
[2]王国栋等校V.B.Ginzburg著马东清等译.高精度板带轧制-理论与实践[M]北京：冶金工业出版社，1998.
[3]赵阳等兼顾热轧边裂与边降的工艺优化.第十届中国钢铁年会暨第六届宝钢学术年会论文集。
论文作者:李伟1,曹瑞芳2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/22
标签：加热器论文; 硅钢论文; 带钢论文; 温度论文; 过程中论文; 组织论文; 温差论文; 《基层建设》2018年第5期论文;