CN101856669A

CN101856669A - 热轧带钢表面氧化铁皮柔性化控制方法

Info

Publication number: CN101856669A
Application number: CN 201010189410
Authority: CN
Inventors: 刘振宇; 曹光明; 孙彬; 石发才; 崔天燮; 王立新; 李成刚; 贾涛; 王国栋
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2030-06-02
Also published as: CN101856669B

Abstract

一种热轧带钢表面氧化铁皮柔性化控制方法，属于冶金技术领域，按以下步骤进行：冶炼钢水并连铸成板坯，将板坯加热保温处理后除鳞，进行粗轧；再进行精轧前除鳞，然后精轧，开轧温度为1020～1070℃，终轧温度为870～920℃，压下量75～95％，轧制速度为3.5～12m/s；再以8～25℃/s的速度冷却至500～650℃后卷取。本发明针对不同氧化铁皮结构提出了热轧工艺调整方案，控制冷却速度和卷取温度通过控制FeO的共析反应程度来达到氧化铁皮结构的合理控制，补偿产品因高温轧制而造成的力学性能损失，利用钢厂现有设备和工艺条件，提高了生产效率，在保证钢板的力学性的前提下提高表面质量，实现氧化铁皮控制的柔性化生产。

Description

热轧带钢表面氧化铁皮柔性化控制方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种热轧带钢表面氧化铁皮柔性化控制方法。

背景技术

我国冶金行业由于长期对普通碳钢热轧钢材表面质量缺乏关注，这些产品经常因表面铁皮控制不当而出现红锈和铁皮压入等问题，引发众多质量异议甚至退货，严重阻碍了产品档次的提升。因此，为在竞争激烈的国际市场占据一席之地，必须开发出解决我国热轧钢材表面质量问题的专有技术。同时，为适应节能减排的基本方针，国家对给生态环境造成根本性破坏的废酸排放的惩治力度正在空前加大，下游生产企业迫切需要表面氧化铁皮能适应减酸洗甚至免酸洗的钢材产品。

目前关于清理钢板表面氧化铁皮措施很多，但多数方法清除的是炉生氧化铁皮、一次氧化铁皮以及精轧前二次氧化铁，而对于如何控制三次氧化铁皮厚度和结构这一影响钢表面质量的关键性问题还缺乏系统的研究。申请的中国专利名称为“中薄板坯连铸连轧带钢表面氧化铁皮控制方法”，申请号为200710010183.5中公开了针对中薄板坯热轧带钢包括成分设计、除鳞工艺、轧制和冷却工艺在内的氧化铁皮的控制方法，但主要针对的是中薄板坯短流程生产线，主要解决的是如何除去表面红锈，而对氧化铁皮结构和其致密性并未有介绍。日本专利(专利号为06-033449)中公开的技术为了得到致密的氧化铁皮，需使热轧卷冷速在1℃/s以上，自然冷却不能满足要求，这就需要通过工业风扇和水冷喷淋冷却，增加了设备投资。另外，这项技术中关于氧化铁皮的结构是Fe₃O₄-FeO-Fe₃O₄三层结构，这样得到的钢板在深加工的场合，氧化铁皮密着性还有待考证。

针对汽车大梁钢在后续深加工过程中，不同的深加工工艺对于氧化铁皮要求不同，有涂油工序的加工过程，从保护冲压磨具的角度出发，要求氧化铁皮在冲压过程中呈细粉末脱落，与油混合形成油泥可起到加工过程润滑剂的作用。对于没有涂油工序的加工企业，更加关注工作环境的改善，要求氧化铁皮具有更好的粘附力，在矫直过程中氧化铁皮能随钢板基体发生塑性变形而不发生剥落。不同结构的氧化铁皮在后续深加工过程中表现出不同的加工特性，如何根据下游生产企业的深加工工艺特点和要求对应不同结构的氧化铁皮，同时通过钢厂自身的工艺调整实现氧化铁皮的柔性化控制是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对下游企业不同深加工不同工艺流程和要求，提供一种热轧带钢表面氧化铁皮柔性化控制方法，通过调整热轧生产工艺实现钢材表面氧化铁皮的柔性化控制；旨旨在提供一种无需增加设备和投资，不增加生产成本，充分利用现有设备和工艺，根据下游生产企业加工工艺特点和要求，采用了高温快轧的技术路线，通过合理控制冷却速度和卷取温度达到氧化铁皮结构的合理控制。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C 0.02～0.15％、Si 0.02～0.3％、Mn1.2～1.6％、P≤0.02％、S≤0.01％、Al 0.015～0.05％、Nb 0.015～0.065％、V≤0.018％、Ti≤0.025％、余量为铁。

2、将板坯加热至1200～1250℃，保温时间20-60min。然后用高压水除鳞，除鳞温度为1100～1200℃，要求除鳞时水压至少20MPa。

3、将除鳞后的板坯进行粗轧，开轧温度为1150～1250℃，终轧温度为1000～1150℃，累计压下量为78～85％。

4、将粗轧后的板坯进行精轧前除鳞，除鳞温度为1000～1150℃，二次除鳞时水压至少20MPa；然后进行精轧，精轧开轧温度为1020～1070℃，终轧温度为870～920℃，精轧累计压下量为75～95％，精轧时的轧制速度为3.5～12m/s。

5、精轧结束后以8～25℃/s的速度冷却至500～650℃，然后卷取；获得的热轧带钢表面氧化铁皮中Fe₃O₄的含量至少40％。

上述方法获得的热轧带钢表面的氧化铁皮的厚度为5～15μm。

上述方法中，当精轧开轧温度为1020～1050℃，终轧温度为870～900℃，精轧累计压下量为75～95％，精轧时的轧制速度为3.5～12m/s；并且精轧后以12～25℃/s的速度冷却至500～560℃，然后卷取；获得的热轧带钢表面氧化铁皮中Fe₃O₄的含量在70％以上。

上述方法中，当精轧开轧温度为1040～1070℃，终轧温度为880～920℃，精轧累计压下量为75～95％，精轧时的轧制速度为3.5～12m/s；并且精轧后以8～20℃/s的速度冷却至560～650℃，然后卷取；获得的热轧带钢表面氧化铁皮中Fe₃O₄的含量为40～70％。

本发明针对企业钢材加工的不同深加工工艺流程和要求，造成了对氧化铁皮结构的要求不同，有些深加工工艺流程有涂油工序，从保护冲压磨具的角度出发，要求氧化铁皮在冲压过程中呈细粉末脱落，与油混合形成油泥可起到加工过程润滑剂的作用；对于没有涂油工序的加工企业，更加关注工作环境的改善，要求氧化铁皮具有更好的粘附力，在矫直过程中氧化铁皮能随钢板基体发生塑性变形而不发生剥落。

本发明的方法采用的原理是，在570℃左右，FeO会发生共析反应生成Fe₃O₄和Fe，如何合理控制冷却速度和卷取温度来达到控制氧化铁皮结构是本发明一个突出特点；本发明的热轧钢板表面氧化铁皮的结构为：内层是疏松多孔的FeO细结晶组织，中间层是致密而无裂纹的呈玻璃状断口的Fe₃O₄，外层是柱状结晶构造的Fe₂O₃；在热轧条件下，氧化铁皮相中的FeO具有一定的塑性，而Fe₃O₄和Fe₂O₃塑性很差，Fe₂O₃为红色氧化铁皮，是必须清除的，因此提出的氧化铁皮结构控制以避免出现Fe₂O₃为前提；采用“高温快轧”的工艺路线可以有效的降低氧化铁皮厚度提高氧化铁皮的粘附力。

本发明的突出特点和显著的效果主要体现在：

1、本发明提出的“高温快轧”工艺可以有效的降低轧制过程中FeO破碎，避免后续红色氧化铁皮的产生，同时能有效的降低氧化铁皮厚度。

2、本发明针对下游企业不同深加工工艺流程和要求控制不同的氧化铁皮结构。对于深加工过程有涂油工序，从保护冲压磨具的角度来看，允许氧化铁皮在冲压过程中呈细粉末状脱落，与油混合形成油泥可起到深加工过程中润滑剂的作用，其氧化铁皮结构以Fe₃O₄为主，其含量要超过70％；对于深加工过程没有涂油工序，从关注工作环境改善的角度出发，要求氧化铁皮具有较好的粘附力，在矫直过程中随基体发生塑性变形而不发生剥落，其氧化铁皮结构中Fe₃O₄含量为40-70％，且FeO在Fe₃O₄中成均匀的岛状分布。

3、本发明针对不同氧化铁皮结构提出了热轧工艺调整方案，控制冷却速度和卷取温度通过控制FeO的共析反应程度来达到氧化铁皮结构的合理控制，既补偿产品因高温轧制而造成的力学性能损失，又可以实现根据用户需要来调控氧化铁皮结构。

4、本发明利用钢厂现有设备和工艺条件，既不增加投资和生产成本，又提高了生产效率，保证钢板的表面质量和力学性能，最终实现了氧化铁皮控制的柔性化生产。

附图说明

图1为本发明的铁氧相共析原理图。

图2为本发明实施例中采用的铁皮剥落试验装置原理示意图；图中a、原始带钢，b、弯曲后的带钢，c冲头，d冲压磨具，

图3为Fe₃O₄含量小于30％的带钢氧化铁皮断面形貌显微图。

图4为Fe₃O₄含量小于30％的带钢氧化铁皮剥落特征图。

图5为本发明Fe₃O₄含量在40～70％的带钢氧化铁皮断面形貌显微图。

图6为本发明Fe₃O₄含量40～70％的带钢氧化铁皮剥落特征图。

图7为本发明Fe₃O₄含量大于70％的带钢氧化铁皮断面形貌显微图。

图8为本发明Fe₃O₄含量大于70％的带钢氧化铁皮剥落特征图。

图9为本发明Fe₃O₄含量在40～70％的带钢氧化铁皮断面形貌显微图。

图10为本发明Fe₃O₄含量40～70％的带钢矫直后实物照片图。

图11为本发明Fe₃O₄含量大于70％的带钢氧化铁皮断面形貌显微图。

图12为本发明Fe₃O₄含量大于70％的带钢氧化铁皮矫直后实物照片图。

图13为本发明实施例1的带钢产品氧化铁皮断面形貌显微图。

图14为本发明实施例1的带钢产品实物照片图。

图15为本发明实施例2的带钢产品氧化铁皮断面形貌显微图。

图16为本发明实施例2的带钢产品实物照片图。

图17为本发明实施例3的带钢产品氧化铁皮断面形貌显微图。

图18为本发明实施例3的带钢产品实物照片图。

图19为本发明实施例4的带钢产品氧化铁皮断面形貌显微图。

图20为本发明实施例4的带钢产品实物照片图。

具体实施方式

本发明实施例中制备的带钢表面氧化铁皮的厚度为5～15μm。

实施例1

冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C 0.098％、Si 0.23％、Mn 1.26％、P0.016％、S0.002％、Al 0.032％、Nb 0.020％、V0.001％、Ti0.003％、余量为铁。

将板坯加热至1220℃，保温40min。然后用高压水除鳞，除鳞温度为1200℃，要求除鳞时水压20MPa。

将除鳞后的板坯进行粗轧，开轧温度为1150℃，终轧温度为1030℃，累计压下量为78％。

将粗轧后的板坯进行精轧前除鳞，除鳞温度为1050℃，二次除鳞时水压至少18MPa；然后进行精轧，精轧开轧温度为1020℃，终轧温度为870℃，精轧累计压下量为75％，精轧时的轧制速度为3.5m/s；并且精轧后以25℃/s的速度冷却至500℃，然后卷取；获得的热轧带钢表面氧化铁皮中Fe₃O₄的重量含量为78％；氧化铁皮断面显微结构如图13所示，矫直后外观如图14所示，在矫直后铁皮成粉末状脱落，可以在后续冲压过程中形成很好的润滑作用，提高磨具的使用寿命。

实施例2

冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C 0.071％、Si 0.131％、Mn 1.485％、P0.006％、S0.003％、Al 0.044％、Nb 0.062％、V0.016％、Ti0.002％、余量为铁。

将板坯加热至1250℃，保温40min。，然后用高压水除鳞，除鳞温度为1220℃，要求除鳞时水压20MPa。

将除鳞后的板坯进行粗轧，开轧温度为1180℃，终轧温度为1060℃，累计压下量为85％。

将粗轧后的板坯进行精轧后除鳞，除鳞温度为1080℃，除鳞时水压至少18MPa；然后进行精轧，精轧开轧温度为1040℃，终轧温度为880℃，精轧累计压下量为75％，精轧时的轧制速度为3.5m/s；并且精轧后以8℃/s的速度冷却至650℃，然后卷取；获得的热轧带钢表面氧化铁皮中Fe₃O₄的重量含量为48％。氧化铁皮断面显微结构如图15所示，矫直后外观如图16所示，FeO成均匀的岛状分布，经过矫直后未出现铁皮脱落情况。

实施例3

冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C 0.089％、Si 0.074％、Mn 1.282％、P0.007％、S0.002％、Al 0.041％、Nb 0.020％、Ti0.001％、余量为铁。

将板坯加热至1230℃，保温30min，然后用高压水除鳞，除鳞温度为1200℃，要求除鳞时水压20～25MPa。

将除鳞后的板坯进行粗轧，开轧温度为1170℃，终轧温度为1080℃，累计压下量为83％。

将粗轧后的板坯进行精轧前除鳞，除鳞温度为1100℃，除鳞时水压至少18MPa；然后进行精轧，精轧开轧温度为1070℃，终轧温度为920℃，精轧累计压下量为95％，精轧时的轧制速度为12m/s；并且精轧后以20℃/s的速度冷却至560℃，然后卷取；获得的热轧带钢表面氧化铁皮中Fe₃O₄的重量含量为60％。氧化铁皮断面显微结构如图17所示，矫直后外观如图18所示，FeO成均匀的岛状分布在其中。经过矫直后未出现铁皮脱落情况。

实施例4

冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C 0.09％、Si 0.15％、Mn 1.4％、P 0.01％、S0.005％、Al 0.037％、Nb 0.02％、V0.002％、Ti0.002％、余量为铁。

将板坯加热至1240℃，保温35min，然后用高压水除鳞，除鳞温度为1220℃，要求除鳞时水压20MPa。

将除鳞后的板坯进行粗轧，开轧温度为1200℃，终轧温度为1080℃，累计压下量为81％。

将粗轧后的板坯进行精轧前除鳞，除鳞温度为1090℃，二次除鳞时水压至少18MPa；然后进行精轧，精轧开轧温度为1050℃，终轧温度为900℃，精轧累计压下量为95％，精轧时的轧制速度为12m/s；并且精轧后以12℃/s的速度冷却至560℃，然后卷取；获得的热轧带钢表面氧化铁皮中Fe₃O₄的含量在为84％，氧化铁皮断面显微结构如图19所示，矫直后外观如图20所示，在矫直后铁皮成粉末状脱落，可以在后续冲压过程中形成很好的润滑作用，提高磨具的使用寿命。

实施例5

冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C 0.025％、Si 0.29％、Mn 1.58％、P0.011％、S0.006％、Al 0.015％、Nb 0.015％、V0.008％、余量为铁。

将板坯加热至1220℃，保温30min，然后用高压水除鳞，除鳞温度为1200℃，要求除鳞时水压25MPa。

将除鳞后的板坯进行粗轧，开轧温度为1170℃，终轧温度为1080℃，累计压下量为80％。

将粗轧后的板坯进行精轧前除鳞，除鳞温度为1070℃，二次除鳞时水压至少18MPa；然后进行精轧，精轧开轧温度为1030℃，终轧温度为890℃，精轧累计压下量为86％，精轧时的轧制速度为5m/s；并且精轧后以18℃/s的速度冷却至540℃，然后卷取；获得的热轧带钢表面氧化铁皮中Fe₃O₄的重量含量为89％。

实施例6

冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C 0.14％、Si 0.03％、Mn 1.34％、P 0.02％、S0.005％、Al 0.048％、Nb 0.043％、V0.011％、Ti0.013％、余量为铁。

将板坯加热至1250℃，保温40min，然后用高压水除鳞，除鳞温度为1230℃，要求除鳞时水压25MPa。

将除鳞后的板坯进行粗轧，开轧温度为1180℃，终轧温度为1100℃，累计压下量为82％。

将粗轧后的板坯进行精轧前除鳞，除鳞温度为1090℃，除鳞时水压至少20MPa；然后进行精轧，当精轧开轧温度为1060℃，终轧温度为900℃，精轧累计压下量为85％，精轧时的轧制速度为8m/s；并且精轧后以10℃/s的速度冷却至600℃，然后卷取；获得的热轧带钢表面氧化铁皮中Fe₃O₄的重量含量为68％。

Claims

1.一种热轧带钢表面氧化铁皮柔性化控制方法，其特征在于按以下步骤进行：

(1)冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C 0.02～0.15％、Si 0.02～0.3％、Mn1.2～1.6％、P≤0.02％、S≤0.01％、Al 0.015～0.05％、Nb 0.015～0.065％、V≤0.018％、Ti≤0.025％、余量为铁；

(2)将板坯加热至1200～1250℃，保温时间20-60min；然后用高压水除鳞，除鳞温度为1100～1200℃，要求除鳞时水压至少20MPa；

(3)将除鳞后的板坯进行粗轧，开轧温度为1150～1250℃，终轧温度为1000～1150℃，累计压下量为78～85％；

(4)将粗轧后的板坯进行精轧前除鳞，除鳞温度为1000～1150℃，除鳞时水压至少18MPa；然后进行精轧，精轧开轧温度为1020～1070℃，终轧温度为870～920℃，精轧累计压下量为75～95％，精轧时的轧制速度为3.5～12m/s；

(5)精轧结束后以8～25℃/s的速度冷却至500～650℃，然后卷取；获得的热轧带钢表面氧化铁皮中Fe₃O₄的重量含量至少40％。

2.根据权利要求1所述的一种热轧带钢表面氧化铁皮柔性化控制方法，其特征在于当步骤(4)中精轧开轧温度为1020～1050℃，终轧温度为870～900℃，精轧累计压下量为75～95％，精轧轧制速度为3.5～12m/s时，并且步骤(5)中精轧后以12～25℃/s的速度冷却至500～560℃时，获得的热轧带钢表面氧化铁皮中Fe₃O₄的重量含量在70％以上。

3.根据权利要求1所述的一种热轧带钢表面氧化铁皮柔性化控制方法，其特征在于当步骤(4)中精轧开轧温度为1040～1070℃，终轧温度为880～920℃，精轧累计压下量为75～95％，精轧轧制速度为3.5～12m/s时，并且步骤(5)精轧后以8～20℃/s的速度冷却至560～650℃时，获得的热轧带钢表面氧化铁皮中Fe₃O₄的重量含量为40～70％。

4.根据权利要求1所述的所述的一种热轧带钢表面氧化铁皮柔性化控制方法，其特征在于热轧带钢表面氧化铁皮的厚度为5～15μm。