南钢中厚板卷厂 江苏南京
摘要：宽薄规格产品作为中厚板卷厂特色产品，中厚板卷厂经过多批次试制生产，优化成分设计X60-4、采用155m轧件长度小坯料卷轧设计、生产组织辊中前期20块排产、轧制过程减少轧制温降、轧制规程限定更新和生产过程持续跟踪调整等方式，实现薄规格卷轧管线钢原钢种合格率由前期11%逐步提升至75%。
关键词：薄规格卷轧；管线钢；原钢种合格率
南钢3500炉卷产线是一条采用中等宽板坯、coil-plate工艺的宽中厚板卷生产线，全线采用了“紧凑、连续、经济”为主导思想的加热-轧钢-精整紧凑布局的短流程方式，现已具备年产160万吨轧材的生产能力。
宽薄规格产品作为中厚板卷厂特色产品，随着订单客户需求的不断提升中厚板卷厂品种钢持续增量，从降低成本、开拓市场、提高南钢品种产品知名度、客户满意度等方面出发，需要快速提升炉卷轧机产品质量，向着世界精品板材基地的目标努力。2019年中厚板卷厂首次批量生产交出口薄规格7.1*2839*12300mmX60M管线，轧制难度较大，工艺窗口较窄，通过坯料成分设计、生产组织、工艺改进、轧制过程控制等方面措施提高薄规格卷轧管线钢原钢种合格率，对降低企业的制造成本，提升了企业的综合竞争力具有重要意义。
（一）薄规格卷轧管线钢要求
薄规格7.1mm*2839mm*12000mmX60M按照南钢与管厂签订的技术协议要求性能方面每个轧件在轧件端部和中部取两副横向拉伸，针对中厚板卷厂卷轧轧制方式而言，采用每张母板取全套试样进行性能检测，其中屈服强度要求95%介于420~520MPa，5%比例最大不超过535MPa，屈服强度区间明显较API标准区间415~565MPa加严30MPa，抗拉强度535~700MPa下限较API标准520~760MPa提高15MPa，延伸率≥28%较API标准≥20%min，屈强比80%比例≤0.90.，20%比例最大不超过0.91，性能方面均较API标准有所加严控制，结合炉卷轧机卷轧轧制轧件长、温度均匀性差的特点，中厚板卷厂生产此批薄规格卷轧管线工艺窗口窄、性能控制难度明显增大。此外在尺寸外形方面技术协议要求脱方（对角线差）≤10mm目标小于等于7mm，成品不平度≤10mm/m目标≤8mm/m，并且表面不允许有松散的氧化铁皮防止锈蚀，尺寸外形方面的要求需要中厚板卷厂对此批薄规格卷轧管线大部分需经冷矫改善成品板形，后道切割、矫直等生产处置压力大，以上方面均会显著影响中厚板卷厂薄规格卷轧管线钢的原钢种合格率水平。
（二）薄规格卷轧管线钢生产优化
1.试制阶段
订单下单前结合X70-5坯料余坯进行试轧摸索性能和板形情况，分别采用两种方案进行试制，其中现场工艺执行方案2较方案1的如水温度低约20℃，并且返红温度整体低10℃左右。性能方面采用常规轧制弱控冷工艺，性能满足技术协议要求，但02母板头部落锤单值偏低，韧性面积判定接近下限80%，对比采用弱控轧弱控冷工艺轧制，最后一张母板头部拉伸性能超上限535MPa，并且中间母板头部落锤单值贴下限80%。两种工艺条件下的-15℃落锤均不稳定，存在单值不合格的风险，综合考虑调整坯料成分后继续进行试制生产。
2.批量生产阶段
结合余坯替代试制情况，调整坯料成分为X60-4，先后采用两种方案进行试制。两种方案均采用11道次卷轧轧制，卷曲炉温度按上限设置。两种方案在待温坯厚度和控轧温度略有差别，终轧温度基本相同。因卷轧道次调整进卷曲炉厚度偏薄仅18mm左右，轧制过程钢板温降速度较快，最终导致终轧温度降低。
从生产稳定性方面跟踪轧制过程，粗轧阶段轧制力、扭矩基本正常，但瞬时最大扭矩存在超限定值的风险，精轧阶段轧制力普遍偏高且末三道次轧制力较常规卷轧高2000吨，板形控制难度大，不利于批量轧制，且存在轧制快停的风险。性能方面两种方案落锤-15℃和-20℃韧性面积全部为100%，冲击和硬度全部合格且富余量充足，但整个轧件受轧制稳定性方面影响强度波动很大，部分存在屈服强度超上限的问题。
结合性能、板形和表面等多方面问题，持续对辊期计划编排、轧辊准备、轧制过程、坯料设计、轧制规程、卷轧头尾长度等方面进行持续跟踪改善，其中辊期计划编排优化限定每个辊期最多编排不超过20个轧件，并且安排在辊中前期轧制，并安排规格相近卷轧板作为过渡；轧辊准备专门指定两套中小辊径轧辊减少因轧辊调整带来的轧制规程、轧制板型等方面造成的变化；坯料设计长度限定155米减少因轧件偏长带来的性能不均匀性问题；轧制过程提高卷曲炉温度至900℃以上并将轧辊冷却水量由180%减小至150%以减少轧制过程温降损失；轧制规程方面在规划轧制规程同时并限定末三道次规程更新，防止因规程变化造成的轧制过程不稳定问题。卷轧头尾长度设定方面结合性能和卷轧头尾麻面划伤缺陷长度偏长问题进行优化设定为头尾长度分别为16m，在保证头部0201性能稳定性的同时确保0201子板不因卷轧头尾问题进行改判，提高卷轧管线钢原钢种合格率水平。
（三）薄规格卷轧管线钢原钢种合格率分析
中厚板卷厂薄规格卷轧管线钢累计生产16356吨，原钢种合格率由前期11%逐步提升至75%，其中性能不合率2.1%，瓢曲镰刀弯不合格率7.1%，尺寸不合格率2.2%（工艺试制改判105.3吨，占比31.6%；机械原因改判88.5吨，占比26.5；二级调试改判81.3%，占比24.4%），受卷轧过程固有缺陷影响卷轧头尾不合格率13.6%。分析主要受前期试制和小批量生产轧制板型控制难度大方面影响，后续通过对辊期计划编排、轧辊准备、轧制过程、坯料设计、轧制规程、卷轧头尾长度等方面进行持续跟踪改善，原钢种合格率基本稳定至75%水平。
（四）结束语
中厚板卷厂薄规格卷轧管线经优化成分设计X60-4、采用155m轧件长度小坯料卷轧设计、生产组织辊中前期20块排产、轧制过程减少轧制温降、轧制规程限定更新和生产过程持续跟踪调整等方式原钢种合格率由前期11%逐步提升至75%，但受性能区间窄、薄规格板形控制难度大、夏季层流水温波动等方面原因造成整体性能波动，性能一次合格率偏低，并且受采用小坯料多道次卷轧和头尾位置性能不均匀影响，坯料设计卷轧头尾不合率偏高等方面制约了中厚板卷厂薄规格卷轧管线钢原钢种合格率的进一步提升。中厚板卷厂后续将一方面进一步针对薄规格卷轧管线钢细化成分设计、生产组织和工艺方案，专项提升轧制力预测精度、厚度控制和轧制板型稳定性，另一方面将通过层流精度提升、层流冷却模型等技改措施提高薄规格卷轧管线钢原钢种合格率。
参考文献
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