一种控制中厚板表面边直裂缺陷的生产方法

摘要

本发明属于钢的连铸及轧制领域，特别涉及一种控制中厚板表面边直裂缺陷的生产方法。该生产方法包括下列步骤：炼钢→倒角坯连铸→倒角坯角部在线清理→铸坯入加热炉升温均热→粗轧→精轧→精整入库，所述倒角坯具有八个原始倒角，其中，所述倒角坯连铸步骤中采用倒角结晶器生产倒角坯，该倒角坯在出铸机后至进入加热炉之前，对倒角坯邻接宽面的角部进行在线清角处理。所述倒角坯进行在线清角处理后，不仅铸坯角部存在的细小夹杂物、气孔以及微观偏析缺陷可以得到消除，而且邻接宽面的铸坯角部的棱角形状也得到改变，提高了轧制过程铸坯角部的高温延展性，降低了横轧过程的拉应力集中，因而本发明可有效控制中厚板边直裂缺陷的产生。

说明书

技术领域

本发明属于钢的连铸及轧制领域，特别涉及一种控制中厚板表面 边直裂缺陷的生产方法。

背景技术

近年来，边直裂已成为热轧中厚板的主要表面质量问题。边直裂 是出现在钢板边部平行于轧制方向近似直线型的表面缺陷，产生位置 距离板材边缘约20～60mm，裂纹深度200μm以上，外观形态与表面 纵裂相似。微合金化高强度钢如：管线钢、船板钢、汽车大梁钢等钢 种在轧制过程中容易出现边部直裂现象，严重时发生率可达80%以上， 这种缺陷在国内各大钢铁公司普遍存在，它已经成为热轧板材的主要 质量缺陷之一。当前，解决边直裂缺陷的措施只能是对钢板进行切边 处理，其带来的直接损失则是成材率的大幅度下降。对于正常热轧或 冷轧板材，为了确保其边部的平整度，单侧的切边量一般可控制在8～ 10mm以内，但是对于存在边直裂缺陷的板材，单侧的切边量一般都会 达到30mm以上，以1200mm宽度板材计算，因切边造成的成材率将 会下降大约2.0%。对于年产量近500万吨的企业而言，因切边造成的 产量损失大约为10.0万吨，此部分经济损失可达到1.0亿元/年以上。

目前关于边直裂的产生机理有多种观点，综合来看连铸坯的角部 裂纹、连铸过程铸坯角部吸附气泡和夹杂、轧制过程边角部的折叠以 及非均匀变形都会造成边直裂缺陷的产生。

在中厚板边直裂缺陷的控制方面，宝山钢铁股份有限公司、武汉 钢铁(集团)公司、上海梅山钢铁股份有限公司先后提出了一些新型板坯 连铸结晶器如下：宝山钢铁股份有限公司的专利号200720067413.7， 名称：连铸结晶器；武汉钢铁(集团)公司的专利号：200720089029.7， 名称：一种板坯结晶器；上海梅山钢铁股份有限公司的专利号： 200920035404.9，名称：板坯连铸结晶器。

采用该类结晶器生产的板坯角部为圆弧形状，以期克服热轧板边 部纵向条状黑线翘皮缺陷。这类专利存在的问题表现在两个方面：一 是窄面铜板角部呈现尖锐的圆弧状后容易发生变形，导致结晶器角部 的缝隙在使用过程中会很快加大，其使用寿命无法满足生产要求；二 是由于圆弧倒角的半径较小，一般为2～10mm，其在铸坯角部横裂纹缺 陷的控制方面的效果有限，且并未提出对板坯进行在线清角处理，因 此难以达到控制热轧板边部裂纹缺陷的目标，目前未见采用该类结晶 器消除边直裂缺陷的工业化生产报道。

秦皇岛首秦金属材料有限公司在分析边直裂形成机理的基础上， 通过工业试验研究了轧钢工序中加热制度，上、下工作辊辊径辊速配 比对钢板上、下表面边部变形均匀性的影响(张跃飞，郭伟，田士平， 等.中厚板纵向边裂产生原因与控制方法.轧钢，2012，29(4):16～18)， 结果表明，通过调整加热制度及上、下工作辊辊速可改善钢板上、下 表面变形均匀性，将钢板下表面边裂控制在距边部30mm以内，但是 边直裂缺陷的发生率依然难以得到大幅度降低。

在连铸坯在线清角处理方面，达涅利森特罗马斯克茵公司报道了 热铸坯的高温热修磨工艺的有益效果(P.Righini.热铸坯的高温热修磨 工艺,钢铁，2008，43(1):89-92)，介绍了铸坯表面的在线处理工艺流程， 但是该工艺主要用于不锈钢的表面质量的改进，并未涉及铸坯角部在 线清理以及边直裂缺陷的控制，而且由于需要对铸坯整个表面进行在 线处理，因此处理时间必然很长，操作复杂，无法满足连铸-热轧界面 流程高效化生产的需要，该工艺目前并未在国内钢铁企业进行推广应 用。

鞍钢股份有限公司提出了一种板坯连铸在线清角装置(专利号： 200720185022.5，名称：板坯连铸在线清角装置)，其目标是在线清理 铸坯的角部裂纹缺陷，提高生产效率，但并未提及能够对边直裂缺陷 进行控制。

秦皇岛首秦金属材料有限公司针对中厚板纵向边裂问题进行了大 量的直角型铸坯角部清理试验(韩承良，何元春，熊科，等.中厚板纵 向边裂的研究与控制.2012年全国轧钢生产技术会论文集(下)，2012 年：581～585)，结果表明在对直角型铸坯角部进行火焰清理,确保铸坯 角部无裂纹进行轧制后，中厚板纵向边裂缺陷并未得到消除。

在倒角坯的连铸生产方面，钢铁研究总院提出并开发应用了倒角 结晶器及倒角型足辊专利技术，改善了连铸坯的角部裂纹缺陷，但是 在中厚板的边直裂缺陷控制方面，目前未见采用倒角结晶器成功消除 或有效控制中厚板边直裂缺陷的工业化生产报道。

发明内容

本发明的目的是针对中厚板表面边直裂缺陷问题，采用具有原始 倒角的倒角坯，提供一种控制中厚板表面边直裂缺陷的生产方法。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种控制中厚板表面边直裂缺陷的生产方法，该生产方法依次包 括下列步骤：炼钢→倒角坯连铸→倒角坯角部在线清理→铸坯入加热 炉升温均热→粗轧→精轧→精整入库，所述倒角坯具有八个原始倒角， 所述倒角坯连铸步骤中采用倒角结晶器生产倒角坯，该倒角坯在出铸 机后至进入加热炉之前，对原始倒角邻接铸坯宽面的角部进行在线清 角处理。

所述在线清角处理为：将倒角坯的原始倒角在横截面上的投影由 线段A、B处理为线段A1和B1。

所述倒角结晶器生产的倒角坯厚度W为170mm～480mm，原始倒 角量d为20mm～50mm，原始倒角邻接宽面的倒角角度α为115°～135°。

采用火焰切割机或砂轮修磨机对倒角部分邻接宽面的角部进行在 线清角处理，倒角部分的清理深度h为0.5mm～15.0mm，清角处理时 倒角坯角部的最高温度为700℃。

所述在线清角处理在倒角坯出连铸机后至进入加热炉之前的辊道 上进行，或在出连铸机后至进入加热炉之前的辊道外进行。

在所述在线清角处理中，对倒角坯邻接宽面的4个角中的任意1 个或多个角部进行处理。

在所述在线清角处理中，为了防止辊道出现滞坯，每米长度倒角 坯的处理时间在120s以内。

本发明的有益效果在于：倒角坯进行在线清角处理后，不仅铸坯 角部存在的细小夹杂物、气孔以及微观偏析缺陷可以得到消除，而且 邻接宽面的铸坯角部的棱角形状也得到改变，提高了轧制过程铸坯角 部的高温延展性，降低了横轧过程的拉应力集中，因而本发明具有控 制中厚板边直裂缺陷产生的技术效果。采用本发明进行中厚板的生产 时，中厚板的边直裂发生率可稳定控制在1.0%以下。

附图说明

图1本发明提出的控制中厚板表面边直裂缺陷的生产工艺流程图；

图2采用砂轮修磨机对倒角坯进行在线清角处理的方法示意图；

图3采用火焰切割机对倒角坯进行在线清角处理的方法示意图；

图4倒角坯在线清角处理前的横截面形貌示意图；

图5倒角坯在线清角处理后的角部横截面形貌示意图;

图6倒角坯在线清角处理后的角部线段的变化示意图。

【主要组件符号说明】

1  倒角坯

2  砂轮

3  火焰切割枪

W  倒角坯的厚度，mm

h  倒角坯清理深度，mm

d  倒角坯的原始倒角量，mm

α 倒角坯的原始倒角角度，°

A  倒角坯在线清角处理前宽面直线段

B  倒角坯在线清角处理前窄面斜线段

A1 倒角坯在线清角处理后窄面下斜线段

B1 倒角坯在线清角处理后窄面上斜线段

具体实施方式

下面根据附图来进一步说明本发明的具体实施方式。

本发明的一种控制中厚板表面边直裂缺陷的生产方法依次包括下 列步骤：炼钢→倒角坯连铸→倒角坯角部在线清理→铸坯入加热炉升 温均热→粗轧→精轧→精整入库，如附图1所示。其中，倒角坯连铸 工序必须采用倒角结晶器进行生产（该倒角结晶器生产倒角坯的过程 可参见曹建新、陶红标、张慧、周明伟、张亮洲、彭明耀，《倒角结晶 器在涟钢板坯连铸生产中的应用》，钢铁，2013,48(11)：43-47）。生产 出的倒角坯的厚度W为170mm～480mm，原始倒角量（即原始倒角的 三角形沿铸坯宽边的边长）d为20mm～50mm，原始倒角α为115°～135°， 如附图4所示。

倒角坯在出铸机后至进入加热炉之前，应采用火焰切割机或砂轮 修磨机对倒角坯邻接宽面的角部进行在线清角处理，如附图1～3所示， 倒角坯角部的清理深度（即削除部分三角形的高度）h为 0.5mm～15.0mm，如附图5所示。倒角坯的在线清角处理后的角部线段 的变化如图6所示，其中A为倒角坯在线清角处理前宽面直线段，B 为倒角坯在线清角处理前窄面斜线段，A1为倒角坯在线清角处理前窄 面下斜线段，B1为倒角坯在线清角处理前窄面上斜线段。

倒角坯在线清角处理操作时，可以对倒角坯邻接宽面的4个角中 的任意1个或多个角部进行在线清角处理，处理角部的位置及数量取 决于实际生产中厚板的边直裂的发生部位。倒角坯进行在线清角处理 操作时，为了防止辊道出现滞坯，每米长度铸坯所需的处理时间应限 制在120s以内，清角处理时铸坯角部的最高温度为700℃。

倒角坯的在线清角处理操作既可在出连铸机后至进入加热炉之前 的辊道上进行，也可在出连铸机后至进入加热炉之前的辊道外进行处 理。

在附图1所示的生产工艺流程中，炼钢、加热炉、轧制及精整入 库工序可采用当前中厚板生产中的现有工艺技术。采用本发明提出的 生产工艺进行中厚板表面边直裂缺陷控制的实施例如下表1所示，本 发明并不局限于以下实施例。

表1中厚板表面边直裂缺陷控制生产方法的实施例

生产实践表明，当直角型铸坯清角处理深度较低时，中厚板的边 直裂缺陷控制效果不明显，其原因在于铸坯在轧制过程中，由于角部 依然是受到二维强制冷却，导致铸坯角部的延展性以及角部周围冷却 的均匀性较差，此外微合金化高强钢直角型铸坯经常存在深度较长的 角横裂缺陷，其必然会引起中厚板边部裂纹的产生。所以直角坯通常 是离线进行切角处理，角部处理深度普遍在30mm以上，导致铸坯的 热送无法实现，而且切角处理操作时往往会使得板坯三角区内存在的 裂纹暴露出来，反而造成中厚板边部裂纹的增多。

而倒角坯的生产以及清角处理深度的降低能够克服上述问题，因 此它们成为控制中厚板边直裂缺陷的必要条件，也是实现热送轧制过 程高效化衔接的基本保证。

为了保证矫直前铸坯的角部温度能够一直保持在900℃以上，达到 消除铸坯角部裂纹的目的，倒角结晶器生产的铸坯倒角量d设定为 20mm～50mm，邻接宽面的倒角坯的角度α设定为115°～135°。但是倒 角坯如果不进行清角处理，中厚板的边直裂缺陷依然无法得到大幅度 降低，其原因在于两个方面：一方面，倒角坯邻接宽面的角部的振痕 谷底往往是细小夹杂物、气孔以及微观偏析的优先聚集位置，这类缺 陷导致轧制过程中铸坯的角部的高温延展性变差，从而成为引起中厚 板的边直裂缺陷产生的因素之一；另一方面，倒角坯邻接宽面的角部 不可避免地存在棱角形状，中厚板轧制生产时，在粗轧过程的第二道 次往往就要进行横向展宽的轧制操作，在这种棱角部位，铸坯极易受 到横轧引起的拉应力集中，从而造成边直裂缺陷的产生。可见，倒角 坯进行在线清角处理后，不仅铸坯角部存在的细小夹杂物、气孔以及 微观偏析缺陷可以得到消除，而且邻接宽面的铸坯角部的棱角形状也 得到改变，提高了轧制过程铸坯角部的高温延展性，降低了横轧过程 的拉应力集中，因而具有控制中厚板边直裂缺陷产生的技术效果。

采用本方法进行中厚板的生产时，辊道输送进入加热炉之前，由 于每米长度铸坯所需的处理时间可限制在120s以内，因此铸坯不会因 角部在线清理操作造成辊道滞坯，铸坯热送率可达到80%以上，中厚 板的边直裂发生率可控制在1.0%以下。