CN101012528A - 中薄板坯连铸连轧带钢表面氧化铁皮控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中薄板坯连铸连轧带钢表面氧化铁皮控制方法，其主要特点是针对中薄板坯连铸连轧短流程生产线，采取成分控制、直接热装、高温加热、高温除鳞、高温轧制、强制冷却，特别是严格控制钢中Si含量等综合技术措施和系列优化工艺，消除附着在热轧钢板表面的红色氧化铁皮。本发明利用现有设备和工艺流程，不增加投资及生产成本，既可减少氧化铁皮的生成并提高除鳞效果，且降低加热、除鳞、轧制过程中的能耗，节约能源和成本，提高生产效率，同时极大改善钢坯内部质量，保证钢板表面质量和强度、韧性要求。适用于生产化学成分为C≤0.18％，Si≤0.20.％，Mn≤1.50％，P≤0.015％，S≤0.01％，其余为Nb、V、Ti等微量元素的钢种。

Description

中薄板坯连铸连轧带钢表面氧化铁皮控制方法

技术领域

本发明属于一种钢板表面处理技术，具体说是一种去除连铸坯加热及轧制过程中表面氧化铁皮的方法。

背景技术

铸坯在加热、输送、轧制过程中，由于与氧气发生反应，在铸坯或钢坯表面必然产生一定的氧化铁皮，如果不能很好地清除，将极大地影响轧后钢板的表面质量。因而，所有生产厂家均对消除钢坯表面氧化铁皮给予了充分重视和深入研究，并采取各种措施予以解决。

迄今为止，虽然清除钢坯表面氧化铁皮的措施很多，但几乎所有的解决方案都是采取单一的物理方法，即机械除鳞、高压水除鳞、喷丸或利用弯曲变形去除氧化铁皮等。如中国专利申请号02137851介绍了《一种热轧带钢表面的处理方法及专用装置》，当“带钢进入氧化铁皮疏松部分，通过压下辊和托辊使带钢弯曲变形，破坏氧化铁皮的物理结构，达到使氧化铁皮疏松并部分从带钢基体上脱落”；同时，“通过上下平面钢丝刷盘的运转，将带钢表面的氧化铁皮除去”。不足之处是需增加几个压下辊及托辊等专用设备，使投资增大；增加了平整、拉紧等工序，使生产成本提高；该方法仅适于生产冷轧带钢所用的热轧带钢料，而难以满足厚度较大的铸坯和连铸连轧工艺。另外，一种《连铸坯除鳞装置》(申请号03269581)，所采取的方案是在输送辊道上增设主、辅喷水管及水冷罩、排渣装置等，利用加压水喷扫，以清除铸坯下表面的氧化铁皮。其缺陷：一是增加了设施和投入；二是降低了坯温，增大了能耗；三是仅处理了下表面，上表面仍未解决。

值得指出的是，对于短流程连铸连轧生产线，尤其是厚度为100—170mm的铸坯来说，由于其介于常规铸坯与CSP铸坯之间，铸坯在炉时间较短，炉生铁皮比常规生产的铸坯薄，若采用常规的生产工艺、除鳞装置和除鳞工艺，则这种薄的氧化铁皮将很难消除。究其原因在于，铸坯在加热过程中，氧化物主要为FeO和少量的Fe₃O₄及Fe₂O₃。因此铸坯在炉时间的长短，对表面氧化铁皮的结构和特性影响很大。一般不同材质、不同厚度的钢坯，其加热时间和温度是不一样的。如常规铸坯，由于在炉时间长，炉生铁皮较厚，具有较高的生长应力，氧化铁皮与基体的结合力相对较小，在除鳞过程中容易去除。而短流程连铸连轧生产的铸坯，在炉与轧制时间短，生成的铁皮较薄，且呈深红色，粘度大，附着力强，即氧化铁皮与钢坯基体的结合力相对较大，难以轻易消除。一旦除鳞不净，在后续的轧制过程中极易产生Fe₂O₃红色氧化铁皮。这种Fe₂O₃红色氧化铁皮在钢板表面形成之后，将加大后部工序中产品质量控制的难度，严重影响钢板的表面质量和使用效果。

另外，通过对铸坯在加热炉内加热及轧制过程中所形成的氧化铁皮的结构和特性的研究，以及成因的检测分析证明，由于铸坯中元素Si的存在，在加热炉内氧化铁皮与铸坯基体之间形成FeO/Fe₂SiO₄尖晶石化合物，将基体与氧化层牢牢结合在一起，导致除鳞的不完全，并最终因为FeO的继续氧化而形成表面红色氧化铁皮(Fe₂O₃)。而这种铁皮一旦形成，仅靠单纯的物理(机械)方法，是很难清除的。

鉴于此，本发明根据短流程生产线和铸坯厚度的特点，以及红色氧化铁皮形成机理，设计研制出一种物理与化学方法结合，标本兼治的去除热轧钢板表面红色氧化铁皮的方法，以确保轧后钢板的表面质量。

发明内容

本发明的目的，旨在提供一种无须增加设备和投资，不增大生产成本，充分利用现有设备和工艺流程，通过化学成分控制和工艺制度的改善，便可消除热轧钢板表面红色氧化铁皮的方法。其具体解决方案为：

本发明针对中薄板坯连铸连轧工艺，结合100-170mm厚度连铸坯的特点，采取成分控制、快速连铸、高温加热、高温除鳞、高温轧制、强制冷却等系列工艺方法，消除热轧钢板表面红色氧化铁皮。

主要生产工艺路线为：转炉冶炼—炉外精练—板坯连铸—直接热装—加热—除鳞—粗轧—除鳞—精轧—冷却—卷取。

成分控制范围(质量百分比)：C 0.049-0.20、Si 0.015-0.20、Mn 0.15-1.50、P 0.009-0.013、S 0.004-0.01、Nb 0-0.04、V 0-0.04、Ti 0-0.02，余为Fe和微量杂质。

热装加热制度：连铸坯直接热装入加热炉；铸坯加热到1180-1300℃，在炉内保温40-100min。

除鳞工艺：铸坯出加热炉之后采用多点高压水除鳞处理，并且粗轧前除鳞点温度＞1160℃，各点除鳞压力＞17MPa。

热轧工艺：轧制过程采取高温热轧方法，粗轧开轧温度＞1130℃；精轧开轧温度＞1030℃；终轧温度＞880℃；

冷却工艺：轧后层流冷却采取强制冷却的方法，冷却速度4℃/s-17℃/s；

卷取工艺：卷取温度控制在550-650℃。

为了获得良好的钢板表面质量，根据Si对红色氧化铁皮生成的重要影响，故在冶炼和精练的过程中，必须将Si含量严格控制在≤0.20％。铸坯化学成分按质量百分比控制在：C 0.07-0.18、Si 0.018-0.18、Mn 0.37-1.35、P 0.010-0.012、S 0.006-0.009，其余为Fe和微量Nb、V、Ti及杂质。

依据化学成分，优先推荐的生产工艺制度为：

热装后，连铸坯在加热炉内加热温度达到1250-1280℃，在炉内保温时间50-90min。

铸坯粗轧前除鳞点温度应＞1180℃，除鳞压力＞18MPa。

轧制过程中，粗轧开轧温度控制在＞1150℃，精轧开轧温度＞1050℃。

铸坯轧后层流冷却的冷却速度为5℃/s-15℃/s。

本发明的有益效果十分显著：

一是采用了合理的化学成分控制方法，尤其是严格控制Si含量，不仅减少了氧化铁皮的生成，而且使生成的氧化铁皮较易去除；

二是采用中等厚度连铸坯，实行快速连铸、直接热装，铸坯加热时间短，因此热损失少，加热能耗低，生产效率提高；

三是采取高温加热、高温除鳞、高温轧制等优选工艺，既提高了除鳞效果，又降低了轧制压力和轧制电流，节能效果明显。

同时，由于本发明采取了综合性技术措施和系列工艺优选方法，不仅使钢板表面红色氧化铁皮覆盖率降低，表面质量提高；更重要的是改善了铸坯内部质量，保证了钢板的强度和韧性要求。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明之成分控制范围、最佳实施方式等主要内容作进一步说明。

生产工艺流程：铁水脱硫—转炉冶炼—炉外精炼—板坯连铸—直接热装—铸坯加热—高压除鳞—粗轧—除鳞—精轧—层流冷却—卷取。

连铸坯厚度范围：100-170mm。

轧后钢板厚度规格：小于25mm。

成分控制范围实例(质量百分比)：

成分	C	Si	Mn	P	S	Nb	V	Ti
									实例1	0.07	0.20	1.34	0.009	0.005	0.03	0.03	0.017
实例2	0.08	0.19	1.26	0.01	0.008	0.02		0.01
									实例3	0.12	0.12	1.50	0.013	0.006	0.018
实例4	0.049	0.015	0.15	0.009	0.004
									实例5	0.20	0.16	0.28	0.01	0.009

除表中所列成分外，其余为Fe和微量杂质。

根据实例1的成分，其后部工艺步骤为：

连铸中间包钢水过热温度控制在＜40℃，结晶器液位波动范围±2mm，连铸机拉坯速度控制在3.5-4.5m/min。

铸后连铸坯直接热装；在加热炉内加热到1300℃，保温100min。

铸坯出炉后进行多点高压水除鳞处理，粗轧前除鳞点温度1280℃，各点除鳞压力18MPa。

轧制工艺采取高温热轧方法，粗轧开轧温度1180℃；轧后除鳞；精轧开轧温度1070℃；终轧温度为940℃。轧后采用层流强制冷却，冷却速度15℃/s。冷却后卷取，卷取温度约在650℃左右。

实例4之连铸连轧工艺制度为：

中间包钢水过热温度控制在30℃，拉坯速度2.0-3.0m/min。

热装加热到1180℃，保温50min；出炉后粗轧前除鳞点温度1160℃，压力17MPa；

粗轧开轧温度1090℃，精轧温度1000℃，终轧温度890℃；轧后层流冷却速度8℃/s。卷取温度590℃。

实例2、3、5及其他本发明成分控制范围内的热轧钢板连铸连轧工艺制度与实例1、4大同小异。具体为：

连铸时中间包钢水过热温度＜40℃，结晶器液位波动范围±2mm，连铸机拉坯速度1.5-4.5m/min。连铸坯直接热装，在加热炉内加热到1180-1300℃，炉内保温40-100min。铸坯出炉后进行多点高压水除鳞，粗轧前除鳞温度1160℃，各点除鳞压力17MPa。轧制中采用高温热轧方法，粗轧开轧温度1130℃，精轧开轧温度1030℃，终轧温度880℃。轧后强制冷却，层流冷却速度4-17℃/s。卷取温度控制在550-650℃。

Claims (6)

1、一种中薄板坯连铸连轧带钢表面氧化铁皮控制方法，其特征在于：采取成分控制、直接热装、高温加热、高温除鳞、高温轧制、强制冷却工艺方法，消除热轧钢板表面红色氧化铁皮：

成分控制(质量百分比)：

C 0.049-0.20、Si 0.015-0.20、Mn 0.15-1.50、P 0.009-0.013、S 0.004-0.01、Nb 0-0.04、V 0-0.04、Ti 0-0.02，余为Fe和微量杂质；

热装加热制度：

连铸坯直接热装；铸坯加热到1180-1300℃，在炉内保温40-100min；

除鳞工艺：

铸坯出加热炉之后采用多点高压水除鳞处理，并且粗轧前除鳞点温度＞1160℃，各点除鳞压力＞17MPa；

热轧工艺：

轧制过程采取高温热轧方法，粗轧开轧温度＞1130℃；精轧开轧温度＞1030℃；终轧温度＞880℃；

冷却工艺：

轧后层流冷却采取强制冷却的方法，冷却速度4℃/s-17℃/s；

卷取工艺：

卷取温度控制在550-650℃。

2、根据权利要求1所述的中薄板坯连铸连轧带钢表面氧化铁皮控制方法，其特征在于：优先推荐的化学成分质量百分比为：C 0.07-0.18、Si 0.018-0.18、Mn 0.37-1.35、P 0.010-0.012、S 0.006-0.009，其余为Fe和微量Nb、V、Ti及杂质；Si含量严格控制在＜0.20％。

3、根据权利要求1所述的中薄板坯连铸连轧带钢表面氧化铁皮控制方法，其特征在于：连铸坯在加热炉内加热温度1250-1280℃，在炉内保温时间50-90min。

4、根据权利要求1所述的中薄板坯连铸连轧带钢表面氧化铁皮控制方法，其特征在于：铸坯粗轧前除鳞点温度＞1180℃，除鳞压力18MPa。

5、根据权利要求1所述的中薄板坯连铸连轧带钢表面氧化铁皮控制方法，其特征在于：粗轧开轧温度控制在＞1150℃，精轧开轧温度＞1050℃。

6、根据权利要求1所述的中薄板坯连铸连轧带钢表面氧化铁皮控制方法，其特征在于：铸坯轧后层流冷却的冷却速度为10℃/s-15℃/s。