采用Steckel生产管线钢的工艺优化.doc

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1、采用Steckel(炉卷)轧机生产X70和X80气体输送管的轧制工艺最优化1.摘要热轧过程中的析出行为控制是获得理想的微观结构和微合金钢性能的关键，析出物与温度紧密相关，传统的可逆式钢板轧机轧制时伴随的连续冷却使析出控制困难。两侧带有加热卷取箱的Steckel精轧机，其轧制状态接近恒温，提供了较好的控制温度与析出行为的机会。这一点可以从IPSCO公司为顺应采用高强度和高焊接性能钢板生产气体输送管的趋势，而开发的Ti-Nb低合金X70和X80钢过程中所取得的经验而加以说明。热轧过程中析出和再结晶的一种量化模式被用来检验和改善成品的化学成分，在轧制过程

2、中，特别要注意精轧过程中Nb(C,N)析出物的控制因素，也就是再结晶停止温度(Tnr)以下的应变量平均轧制温度完成轧制的时间，凸轮塑性测定和膨胀变形测定法被用来预测轧制过程中组织结构的变化情况。钢的焊接性能可通过在焊接过程中开发出来的模拟法及检测加热结晶结构的影响而得到检验，可采用多种检验方法评估氢裂的敏感性。不断开发的结果最终导致了商业性生产，最初唯一的生产厂在美国北部，生产压力强度550Mpa，II类，直径1219mm和壁厚12.0mm(X80，直径48in－×0.472)的钢管。2.简介今年来，许多相互分散的小轧钢厂给当地市场提供了一些特殊的

3、产品，这些小轧钢厂中的大部分都集中于生产带肋钢筋、棒材和型材，生产带材的厂家数量很少。然而，自从Nucor公司成功的采用薄板坯连铸技术用以高效的生产带材后，在世界上掀起了一股开发紧凑式带材和棒材轧机的浪潮。凭着35年多操作Steckel轧机的经验，IPSCO公司开发出了生产低合金管线钢用带材的新工艺，而在开发紧凑式带材和板材轧机的浪潮开始之前，该类产品是用小型轧机生产的。最近，IPSCO公司生产的X80级商用管线钢清楚的表明了该公司的领导地位。到目前为止发表的有关Steckel轧机生产的资料都集中在特殊钢方面，相对少地将注意力放在微合金产品上。本文

4、将概述IPSCO公司在开发Steckel轧机生产微合金管线钢用钢过程中所确定的重要的合金及工艺参数。1)Steckel轧机与半连续式轧机的比较Steckel轧机包括一台可逆式粗轧机及与之配合的可逆式精轧机，两台加热卷取箱分别位于精轧机轧制线的两侧，典型输出设备包括层流冷却系统和卷取站。选择Steckel轧机代替半连续式轧机的关键因素是前者的投资低。建设半连续式轧机的高投资要求该机组的年产量必须达到100万吨至150万吨才能获利，同时，其获利水平不会太敏感地随产量而波动。到目前为止，小型钢铁公司广泛的采用Steckel轧机生产低产量的特殊钢或其它高附

5、加值的产品。由于精轧机需要相对长的轧制时间，Steckel轧机的典型产量范围为25－60万吨/a。然而，IPSCO公司1993年的年产量达到了90万吨，1994年达到了100万吨。这些总产量包括了大约50万吨/a的板材。随着产品构成的进一步简化，并且假设冶炼车间及加热炉的生产能力与轧机的生产能力保持一致，则Steckel轧机的生产能力将进一步提高。这种高生产能力消除了人们对Steckel轧机的生产产量低的不良看法。现在，Steckel轧机已能达到许多连轧机组的产量。Steckel轧机与连轧机的配置比较如下，MeYer已经完成了对两种轧机生产操作的广

6、泛比较。Steckel轧机半连续式轧机1台可逆式粗轧机1台可逆式轧机1台Steckel5台精轧机Steckel轧机与半连续式轧机的大致轧制工艺是相似的，然而，从冶金学的角度看，两种型式轧机的精轧工序是明显不同的。在半连续式轧机精轧过程中，从带钢一端到另一端的温度变化曲线是基本不变的，通过精轧机的道次间的一般不超过3s，Steckel轧机精轧过程中沿带钢长度方向的温度－变形曲线是大不相同的，在精轧机连续轧制过程中，带钢端部依次交替经历时间为几秒的轧制道次，接着是连续轧制前基于尺寸及轧机能力依次产生长约40－100s的滞后，中间长度带钢的轧制道次时间更

7、加恒定，但随着带钢长度的增长，轧制道次时间也随之增大。特别是在轧制微合金钢时，这种变化会严重影响精轧过程中发生的再结晶的结晶程度、晶粒长大和析出物产生，并会导致带钢的最终微观组织结构和性能沿长度方向各不相同。因此，开发对工艺参数相对不敏感的带钢和能使带钢沿长度方向的温度－形变曲线变化最小的工序都是极其困难的。1)IPSCO公司轧钢厂IPSCO轧钢厂采用二辊粗轧机将200mm的厚板坯轧制成25－30mm的中间坯。对于典型的大直径管线钢用带钢，二辊粗轧机将厚板坯轧制成中间坯总共需要200－300s，12－14个道次，同时板坯宽度减少10－20mm，中间

8、坯随后被运往Steckel轧机，到达Steckel轧机时温度为1000℃。对于有些钢种，在开始精轧之前需先将中间坯冷却，S