摘要：当前，在热轧带钢生产线中广泛应用着密集型快速冷却技术。热轧带钢是将加热后的钢坯通过二辊/四辊轧机轧制（压延）成型的成品钢带，厚度为1．2～25mm、宽度为550～2250mm。如果以宽度区分，我们将宽度在950mm以下的带钢称为窄带钢，950～1450mm的带钢称为中宽带钢，1450mm以上的带钢称为宽带钢。热轧带钢的品种包含（优质）碳素结构钢、低合金高强钢、冷轧用钢、焊接钢管用钢、超低碳钢、耐候结构钢、冷轧镀锡用原板、集装箱用板、汽车大梁用钢、焊接气瓶钢、花纹钢、管线钢、双相钢、多相钢、无取向硅钢等。用于冶金、交通、能源、建筑、起重机械、机电等各种领域。
关键词：密集型快速冷却技术；热轧带钢生产线；应用
引言
现代化热轧带钢生产线通常采用集管组层流冷却方式对轧后带钢进行冷却。卷取温度即热轧带钢在精轧结束控冷后、卷取前的温度。卷取温度对成品带钢的强度、伸长率等机械加工性能有重要影响，所以它是决定成品带钢力学性能、加工性能和物理性能的重要工艺参数。
1热轧带钢生产线的工艺需求
1.1规格要求
我国一般热轧带钢生产线的产品厚度最薄可达1.2mm或者1.0mm，但实际上很多热轧带钢生产线在薄规格的稳定生产上有很大的困难，只生产很少厚度小于2.0mm的热轧带钢，即使窄带钢，稳定轧制的产品厚度一般也大于2.5mm，甚至3.0mm以上。特别是进行高强钢的薄规格轧制，轧制稳定性更是差强人意。因此，相当一部分希望使用厚度小于2mm带钢做原料的用户，只得使用冷轧带钢。
1.2品种追求
热轧企业对于热轧带钢生产线的工艺需求还主要体现在品种追求方面，一般而言，普通企业只有2到3条热轧带钢生产线，但是为了更好的满足人们的需要，就要求有关钢铁企业能够在这少数的热轧带钢生产线上尽可能的多生产不同的钢种，以满足品种追求的工艺需求。实际上，我国的一些钢铁企业也开始在高端品种上开始尝试，不再只是一味的追求品种的数量，而是要打造一个高精尖的品种的市场，以寻求企业发展的突破。
2层流冷却改造
某1500mm热轧带钢线技术改造新增F7轧机，为适应增加F7轧机后导致层流冷却线的缩短，在层流冷却改造中采用了北京科技大学的新型超密集快冷装置（SUPIC-HSM），提高热轧带钢冷却效率、冷却能力、冷却均匀性和冷却板型的控制能力，有效适应生产线缩短后带钢控冷工艺的需要。
2.1层流冷却改造方案
采用现有的供水系统，对相关的集管、集管供水管路、控制阀门进行改造。替换下来的集管经过清洗和检修后，可以作为后部集管的备件使用。层流冷却装置机械设备改造的内容包括：将现有的粗调段1～6组的上下集管改造为快冷装置，共6组，形成新的快冷段。改造特点是：充分利用现有的装备、机械和自动化系统，改造范围小，投资省，见效快；设备的冷却能力达到原系统2倍以上，带钢宽度方向冷却均匀性大幅度提高，完全能满足控冷工艺的需求。
2.2超密集快速冷却装置特点
（1）不改变冷却水的供水压力（压力在0.07～0.09MPa）；（2）一套水处理系统，无需新增供水容量；（3）水质要求相对较低，冷却设备维护量小；（4）采用水箱液面自动控制后，运行成本比加压型低50%以上；（5）冷却速度适当，可实现常规U型集管2倍以上的冷速，同时可有效避免表面淬火组织；（6）冷却速度与冷却路径控制灵活，满足工艺要求；（7）可与原层流系统无缝连接。保留了原层流冷却功能，在原二级控制系统基础根据设备改造进行改造和完善，不新增二级系统。
3密集型快速冷却技术在热轧带钢生产线的应用
改造后的生产线生产效率较改造前有大幅度提高，提升了1500mm热轧生产线的控冷工艺能力，提高了高等级结构钢、汽车用钢等高附加值品种钢的生产能力，应用情况见图1。
图1 层流冷却改造后应用情况
3.1带钢局部组织异常
层流冷却系统改造后，在部分热轧带钢的金相组织中有异常组织：魏氏组织、贝氏体，甚至还有回火马氏体组织。对带钢取样进行分析，发现带钢上表面组织有魏氏组织+铁素体+珠光体，或存在多边形铁素体+贝氏体铁素体+珠光体组织，而带钢下表面为铁素体+珠光体，异常组织的产生导致材料塑性降低、强度偏高。产生这种组织不均的主要原因是下集管的开启水量偏小、上集管开启模式不当。针对不同厚度的钢板，为了保证板形，在不同的厚度范围人工调节下集管的水量，适应板形控制和组织均匀性控制要求。
3.2层冷前、后带钢的温度分布
为了全面分析带钢温度均匀性的影响因素，采用红外热像仪对部分含合金元素带钢的横向温度分布进行了测量。从横向温度分布情况看，精轧后带钢的温度分布均匀，带钢的边部温度偏低，单边低温区的宽度约150mm。
经过连续6组SUPIC冷却器冷却后带钢热成像图像及温度分布曲线如图5所示。可以看出，前6组超密度冷却器冷却后，带钢的表面温度在555℃左右，除边部温度较低外，整体温度分布较均匀。
经过连续6组SUPIC冷却器+后续常规冷却器冷却后，可以看出，前6组SUPIC冷却器冷却后带钢温度较均匀，但是到卷取前带钢温度横向温度差距大，出现了明显的斑马条纹（红黑色相互交替）。在卷取温度为625℃条件下，带钢横向温度差在70℃。可以认为，常规冷却器是导致带钢横向温度不均的主要原因。带钢边部局部温度过低则与带钢终轧温度分布有关。层流冷却后带钢横向温度严重不均会导致带钢横向力学性能大的差异，尤其是在局部温度到贝氏体相变区。针对这种情况，可以将现有精调段冷却器更换为超密集快冷冷却器，同时增加边部遮蔽装置。
结语
随着时代的不断发展，我国的市场竞争也愈加激烈，钢铁市场目前就是如此，尤其有关热轧带钢生产线的竞争最为激烈，而要想在竞争中胜出，能够在市场中得以立足和发展，就要寻求新的发展途径。1500mm生产线为适应增加F7轧机后导致层流冷却线的缩短，在层流冷却改造中采用了新型超密集快冷装置（SUPIC-HSM），提高了热轧带钢冷却效率、冷却能力、冷却均匀性和冷却板型的控制能力，有效适应了生产线缩短后带钢控冷工艺的需要。针对不同厚度的钢板，为了保证板形，在不同的厚度范围人工调节下集管的水量，适应板形控制和组织均匀性控制要求。针对带钢横向温度不均的问题，可将精调段常规冷却器更换为超密集快冷冷却器。
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论文作者:贺少峰,董坤坤
论文发表刊物:《房地产世界》2019年7期
论文发表时间:2019/9/18
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