郭伟，董占斌，张跃飞，沈开照，郑会平，黄少帅
（秦皇岛首秦金属材料有限公司，河北 秦皇岛 ０６６０２６）
摘 要：通过对４００ｍｍ厚连铸坯轧制１６０ｍｍ厚特厚板的轧制道次分配方法、厚度控制技术以及板形控制技术的研究攻关，成功开发出１６０ｍｍ厚Ｑ３４５高韧性特厚规格产品，钢板异板差控制在±０．８ｍｍ以内，板形合格率达９９．５％，－４０℃冲击功为１７１～２４９Ｊ，Ｚ向断面收缩率为３１．０％～４６．５％，满足了高尺寸精度、高韧性
关键词：特厚板；轧制道次；厚度控制；板形控制
１前言
在我国钢铁行业竞争日趋激烈的大背景下，完善产品结构、推进精品基地建设、增强产品竞争力已成为各大钢铁企业生存发展的重要手段。２０１０年，秦皇岛首秦金属材料有限公司３＃连铸机（连铸坯最大厚度为４００ｍｍ）、粗轧机相继投产，面对特厚板的市场需求和丰厚利润空间，首秦公司根据自身技术装备特点，通过组织实施轧钢工序的系列攻关，成功开发出１５０～１６０ｍｍ厚Ｑ３４５高韧性特厚板，钢板厚度精度高，板形良好，各项性能指标均达到标准要求。
２主要工艺技术难点
２．１产品压缩比小
随着钢板厚度的增加，焊接结构件产生层状撕裂的危险性增加。因此，大型焊接钢结构件对安全可靠性的特殊要求决定了特厚板必须具有良好的内在质量和均匀的性能。在首秦公司的工装设备条件下，开发１００～１６０ｍｍ特厚板的技术难点在 于 产 品 压 缩 比 ，
４００ｍｍ厚 钢 坯 轧 制１６０ｍｍ厚钢板压缩比仅为２．５，因此很难保证钢板厚度方向性能的均匀性。
２．２厚度精度控制
精轧机后γ射线测厚仪设计测量极限厚度为１００ｍｍ，通过设备功能优化后，目前能够测量到１５０ｍｍ，但测量偏差达±２．４ｍｍ，因此测量设备精度无法满足厚板厚度控制要求。在此条件下，必须通过优化西门子二级厚度控制模型来满足厚度控制要求。
２．３板形控制
对于特厚规格钢板，在轧制过程中钢板极易出现ＶＭ弯或头尾部硬弯（图１），而一旦此类板形缺陷形成后，很难再通过热矫直机进行挽救。因此必须确保终轧输出钢板板形平整。
３轧制技术攻关
３．１轧制道次分配
鉴于轧制压缩比只有２．５，为取得良好的压下效果，最大限度地细化芯部晶粒，采用
１６０ｍｍ×２５８０ｍｍ×９０００ｍｍ规格进行了特厚板轧制试验，以确定最优道次分配方案。试验中，粗轧机和精轧机采用如下道次分配策略：
（１）坯型选择。中厚板轧机粗轧分为成型、展宽和纵轧３个阶段，通常成型道次和展宽道次的单道次压下量较纵轧道次小，因此必须选取小展宽比钢板，以利于充分发挥纵轧阶段粗轧大压下的优势。为此将坯型定为４００ｍｍ×２４００ｍｍ×３８５０ｍｍ，展宽比约１．１。
（２）粗轧大压下。粗轧机采取低速大压下轧制策略，粗轧单道次最大压下量设为４０ｍｍ，咬钢速度１．０～１．２ｍ／ｓ，最大轧制速度１．５ｍ／ｓ。通过降低钢板控温厚度，只给精轧机预留少量压下空间，以使有限的压下量全部在粗轧阶段发挥作用，从而充分细化芯部晶粒，改善芯部组织性能。
（３）精轧小压下。精轧机采取小压下策略，３～６道次完成，可以起到平整作用，从而使钢板保持良好的板形。
轧制规程如图２所示。
１６０ｍｍ厚Ｑ３４５厚板成品性能测试结果显示，钢板强度、塑性指标完全满足标准要求，且钢板１／４位置的－４０℃冲击功为１７１～２４９Ｊ，满足Ｅ级要求，Ｚ向断面收缩率为３１．０％～４６．５％，全部满足Ｚ２５要求。探伤波普显示满足三级探伤要求。因此，采用粗轧大压下、精轧小压下的轧制策略对特厚板的性能和板形控制均有显著成效。
３．２厚度控制技术
３．２．１轧机刚度参数优化
式（１）为该中厚板生产线二级模型的厚度计算模型，其考虑了机架变形、辊系变形等多种影响厚度计算的因素：
ｈ＝ｓ＋Δｈｓｔａｎｄ＋Δｈｒｏｌｌ－ΔｈＭｏｒｇｏｉｌ－Δｈｔｈｅｒｍａｌ＋Δｈｗｅａｒ－ｓ０
（１）
式中，Δｈｓｔａｎｄ为机架变形；Δｈｒｏｌｌ为轧辊挠度变形，轧辊压扁；ΔｈＭｏｒｇｏｉｌ为油膜厚度；Δｈｔｈｅｒｍａｌ为轧辊热膨胀；Δｈｗｅａｒ为轧辊磨损；ｓ０为零点。
机架变形Δｈｓｔａｎｄ与轧机刚度密切相关。该二级模型中使用的轧机刚度参数为试生产时设定的，一直未进行修正。为此，通过对不同时间测试的刚度数据进行拟合，得到了轧机总刚度变化关系，见图３。刚度测试结果显示，精轧机入口、出口位移传感器位置变化不一致，如图４所示。
不同时间测试得到的轧机刚度值变化较大，这不仅与更换支撑辊、工作辊之后轧机本体刚度的变化有关，还可能与ＨＧＣ液压缸上入口、出口位移传感器变化不一致有关。如果刚度发生明显变化，则需要在二级模型中重新调整刚度计算参数，否则会因二级模型所使用的刚度参数与实际刚度存在偏差而造成二级模型弹跳值计算不准确。于是在重新进行轧机５０ＭＮ弹跳测试后，将最新测试得到的刚度计算参数更新到二级模型中，替代原有参数，以消除轧机刚度参数不准确对厚度控制的影响。
３．２．２ 轧制道次优化
精轧阶段总压下量定为３０～６０ｍｍ，轧制３～６道次，确保末道次轧制力在２０ＭＮ以上，使轧机刚度曲线处于线性区间，以满足钢板厚度计算精度的要求。
３．２．３优化效果
实际生产统计结果显示，改进后轧制１６０ｍｍ特厚板的异板差控制精度达到了±０．８ｍｍ以内，比国标要求更为精确。
３．３板形控制技术
针对特厚板板形的控制，采取了以下措施：
（１）加热。首先，通过调整加热Ⅰ段、加热Ⅱ段的炉膛温度，优化上、下煤气流量配比和各段残氧含量，并结合黑匣子实验和二级模型优化，提高厚板钢坯的加热均匀性；再严格控制４００ｍｍ厚钢坯在加热炉加热Ⅱ段至出炉阶段的在炉时间，使钢坯在加热炉高温段充分加热，提高钢温的均匀性；并控制４００ｍｍ厚钢坯在炉内的装钢间距，确保钢坯在高温段的加热时间。由此确保钢坯上、下表面温差在３０℃以内，两炉钢坯温差缩小至１０℃
以内。
（２）特厚板矫直。通过优化特厚板矫直工艺，采用 平 辊 单 道 次 矫 直，矫 直 力 保 持 为３０００～６０００ｋＮ，对特厚板起到平整作用。
采取上述加热和矫直措施后，成品特厚板的ＶＭ弯和头尾硬弯得到了良好控制，钢板纵向不平度不大于５ｍｍ／ｍ，横向不平度不大于３ｍｍ／ｍ，板形合格率达９９．５％。
４结语
通过对４００ｍｍ厚连铸坯生产厚度为１６０ｍｍ的Ｑ３４５特厚板的轧制工艺、厚度控制技术以及板形控制技术进行研发攻关，成功开发出尺寸和性能稳定优异的特厚规格产品。与国内生产厂多采用模铸的生产工艺相比，采用４００ｍｍ厚连铸坯生产１００～１６０ｍｍ厚特厚板，具有成材率高、工艺流程相对简单、成本低、交货周期短等优点，且生产工艺稳定可靠，钢板实物质量优良。