以3500mm爐卷軋機(jī)生產(chǎn)X80管線鋼的控軋控冷工藝與軋輥應(yīng)用工藝優(yōu)化的研究.pdf

1、本文以南京鋼鐵集團(tuán)公司（以下簡稱南鋼）3500mm爐卷軋機(jī)生產(chǎn)X80管線鋼過程中的控軋控冷工藝與軋輥應(yīng)用工藝優(yōu)化為背景，通過測定X80管線鋼相變特性，制定出控軋控冷工藝參數(shù);通過分析不同控軋控冷工藝生產(chǎn)的X80管線鋼的組織與性能，對控軋控冷工藝制度進(jìn)行優(yōu)化。利用有限元法對X80管線鋼鋼板軋制過程中溫度場進(jìn)行模擬，分析爐卷軋機(jī)軋輥溫度場，并建立新的軋輥冷卻制度，同時用三維有限元方法模擬研究爐卷軋機(jī)輥系彈性變形，建立適合實(shí)際應(yīng)用的工作輥磨損

2、預(yù)測模型及新的換輥制度。
　　利用Gleeble-3500熱模擬試驗(yàn)設(shè)備以及差熱分析方法分別測試了X80管線鋼的動態(tài)CCT曲線、奧氏體再結(jié)晶終止溫度以及試驗(yàn)鋼的相變溫度范圍等，根據(jù)測定的X80管線鋼相變特性制定了生產(chǎn)用控軋控冷工藝參數(shù)，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室控軋控冷試驗(yàn);研究了試驗(yàn)鋼中位錯組態(tài)及微細(xì)第二相析出粒子的強(qiáng)韌化作用。在3500mm爐卷軋機(jī)軋輥應(yīng)用工藝優(yōu)化研究中，通過有限元分析與試驗(yàn)相結(jié)合，對軋輥溫度場、彈性變形等進(jìn)行研究，開發(fā)出適

3、合的爐卷軋機(jī)軋輥應(yīng)用工藝制度，解決了原軋輥應(yīng)用工藝制度存在的不足，提高了南鋼爐卷軋機(jī)板形控制能力，減低了軋輥輥耗。通過現(xiàn)場工業(yè)試驗(yàn)，證明本文研發(fā)的軋輥應(yīng)用工藝可以滿足爐卷軋機(jī)生產(chǎn)的要求，并帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
　　本研究獲得了以下主要研究結(jié)果:
　　(1)確定了高鈮X80管線鋼控軋控冷工藝技術(shù)參數(shù):連鑄板坯加熱溫度為1200℃，保溫時間為180分鐘;第一階段開軋溫度約為1100℃，終軋溫度高于1050℃;第二階段開軋溫度約

4、為950℃，終軋溫度高于850℃;冷卻速率控制在20～30℃/s，終冷溫度約500℃;
　　(2)在爐卷軋機(jī)上應(yīng)用所研發(fā)的控軋控冷技術(shù)成功生產(chǎn)出平均屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度分別達(dá)575MPa與665MPa以上、-20℃沖擊功高于330J、FATT50CVN＜-60℃的高強(qiáng)高韌X80管線鋼板/卷;
　　(3)爐卷軋機(jī)生產(chǎn)的X80管線鋼為典型的細(xì)小針狀鐵素體組織，其內(nèi)部包含大量板條鐵素體亞晶組織。亞晶內(nèi)部和邊界附近存在高密度位錯，有些

5、位錯線相互纏繞，形成胞狀亞晶結(jié)構(gòu)，使鐵素體板條碎化，產(chǎn)生細(xì)晶強(qiáng)化效果;同時，鐵素體基體上彌散分布著納米級Nb、Ti的碳氮化物析出相。析出粒子主要有兩種:一種為細(xì)小、分布彌散、平均尺寸在20nm左右的Nb(Ti)C;另一種為粒子尺寸大多在50nm～200nm、以TiN為主的Ti、Nb(NC)復(fù)合析出相;這種組織結(jié)構(gòu)為爐卷軋機(jī)生產(chǎn)的X80管線鋼的力學(xué)性能提供了保證。實(shí)際應(yīng)用表明，以爐卷軋機(jī)生產(chǎn)的X80鋼板與鋼卷制成的直縫焊管(也稱電阻焊管線

6、，Electric Resistance Welded pipeline，ERW pipeline)與螺旋焊管（也稱螺旋埋弧焊管線，Spiral Submerged Arc Welding pipeline，SSAW pipelin）具有較高的強(qiáng)度、沖擊韌性以及抗撕裂能力;
　　(4)利用有限元分析方法，動態(tài)分析了3500mm爐卷軋機(jī)熱軋時工作輥的升溫過程，獲得了工作輥的瞬態(tài)溫度分布，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了離線試驗(yàn)，并據(jù)此改進(jìn)了工作輥冷