CN102534152B - 一种防止船板表面麻坑的轧制方法 - Google Patents

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一种防止船板表面麻坑的轧制方法，属于热轧平板船体结构用钢技术领域。工艺步骤包括：连铸坯成分控制、连铸坯加热、除鳞、轧制、ACC水冷和矫直等工艺阶段。优点在于，无需对现有设备进行改造，无需添加更多合金，通过优化板坯加热制度、轧制制度、水冷制度、矫直工艺进一步提高船板表面质量和生产效率。

Description

一种防止船板表面麻坑的轧制方法
技术领域
本发明属于热轧平板船体结构用钢技术领域，特别涉及一种防止船板表面麻坑的轧制方法。
背景技术
船板是宽厚板的重要品种之一。2008年第4季度以来，由于全球金融危机对世界经济发生的影响，钢铁及下游产业受到较大的冲击，主要表现为基础设施投资减少，钢铁需求量大幅下降，钢铁产品订单骤减。船厂为应对突变的市场变化，对船板表面质量提高要求，钢板表面质量检查由之前的肉眼检查变为强光手电检查。2009年初，韩国现代重工、韩国大宇要求国内船厂立即改善表面质量，尤其是外板的质量，并提出对已出现质量问题进行索赔，否则将大幅缩减或停止订货。
表面麻坑是船板生产过程中一种常见的缺陷，也是长期以来困扰国内外钢厂的普遍难题。在生产过程中形成的麻坑主要分为三类：第一类是一次氧化铁皮除不净压入钢板形成麻坑，缺陷深度0.2mm以上，周边呈现规则的几何形状，有连续发展的特征；第二类是精轧过程中的二次氧化铁皮除不净压入钢板形成麻坑，缺陷深度较浅，深度0.1mm以下，在强光下可观察到明显的压痕；第三类是钢板在水冷过程中或在矫直过程中发生氧化铁皮暴起现象，暴起的氧化铁皮主要以Fe3O4和Fe2O3为主，硬度较大，容易压入钢板，造成表面麻坑，缺陷不规则，深度0.3mm以下，钢板上表面局部或整板面存在。另外轧机或轧机除尘罩上的异物坠落，也可造成板面较大较深麻坑，但这类麻坑可通过管理、操作水平的提升加以去除。前三类麻坑缺陷在钢板表面明显且分布广泛，造成表面质量不合格，需手工打磨或者补焊后才能使用，甚至局部常出现深度较深的麻坑，打磨后尺寸不合格，无法继续使用，从而整张钢板报废，对于钢厂和船厂来说都造成极大的经济损失。
麻坑的存在不但造成经济损失，最重要的是使国外知名造船企业对国内钢铁企业的外板采购量急剧下降，影响钢铁企业的社会效益，重创其品牌效应。在不追加生产成本的前提下通过改善和优化船板的制造工艺，进一步提升船板的表面质量，是需亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防止船板表面麻坑的轧制方法。用于进一步提高船板表面质量，减少生产上因麻坑产生的带出品，提高生产效率，降低生产成本，满足船厂的造船使用要求。
本发明适用于一般强度和高强度船板(32kg级、36kg级)的生产过程，具体工艺参数控制如下：
1、连铸坯成分控制：C：0.14-0.18wt％，Si：0.10-0.30wt％，Mn：0.45-1.50wt％，Nb：0.005-0.04wt％，Ti：0.005-0.02wt％，S：≤0.01wt％，P：≤0.02wt％，Als：0.02-0.04wt％，余量为Fe及杂质。其中，优选板坯的化学成分控制为：C：0.15-0.18wt％，Si：0.10-0.30wt％，Mn：0.45-1.30wt％，Nb：0.005-0.02wt％，Ti：0.005-0.02wt％，S：≤0.01wt％，P：≤0.02wt％，Als：0.02-0.04wt％，余量为Fe及杂质。
2、连铸坯加热制度：加热炉残氧含量为1～8％，优选范围为2～6％，连铸坯在炉时间为260～330min，钢坯厚度＜300mm时，连铸坯在炉时间为260～280min，出炉温度为1180～1200℃。该工艺可改善一次氧化铁皮结构，一次氧化铁皮厚度控制在0.5～2.0mm之间，结构致密，FeO层中气孔量显著降低，基体与氧化铁皮间Fe2SiO4的生成量显著降低，提高了一次氧化铁皮的剥离性。
3、除鳞工艺：一次除鳞温度为1173～1200℃，各除鳞点压力为18～21MPa；粗轧阶段的除鳞工艺采取奇数道次除鳞。精轧阶段的除鳞工艺为钢板厚度≤20mm，精轧阶段采用第1道次或第1和第3道次除鳞；钢板厚度＞20mm，精轧阶段采用第3和第5道次除鳞。
4、轧制工艺：轧制制度采取大压下量，前8或前9道次每道次压下量为10～35mm，保证完全的动态再结晶，以便完全消除铸态组织，细化奥氏体晶粒；钢板厚度≤20mm，钢板直轧，开轧温度为990～1190℃，终轧温度为950～990℃，终轧温度的优选范围为960～980℃；钢板厚度＞20mm，钢板控轧，控轧后开轧温度为950～1190℃，终轧温度为880～950℃，终轧温度的优选范围为880～920℃。保证板面进入水冷阶段前生成一定量的FeO，用以提高氧化铁皮的的塑性和与基体的粘接力。
5、ACC(快速冷却)水冷制度：成品钢板开始冷却温度为850～950℃，终冷温度为670～750℃，冷速为5～15℃/s，优选范围为6～10℃/s，使氧化铁皮的成分以Fe3O4和FeO为主，增强FeO与基体的附着力，整体保持良好塑性。
6、矫直工艺：矫直温度为650～750℃，优选范围为680～750℃，矫直1道次，矫直压力为200～500吨，优选范围为400～500吨，避免了表层较硬的Fe3O4和Fe2O3暴起压入基体引起表面麻坑缺陷。
图1所示，一次氧化铁皮除不净造成压入。抛丸前对钢板表面缺陷部位及无缺陷部位氧化铁皮的XRD衍射分析结果表明，麻坑部位FeO含量高而Fe2O3含量低，无麻坑缺陷的部位，Fe2O3含量高而FeO含量低。所以增强一次除鳞效果可显著降低一次氧化铁皮压入引起的麻坑。图2为二次氧化铁皮压入造成的深度较浅的缺陷，提高二次除鳞效果可去除。图3为矫直过程中形成的麻坑，通过优化精轧轧制、除鳞工艺、水冷工艺和矫直工艺去除。图4为新工艺下船板表面抛丸后形貌，光滑、平整，没有任何缺陷，具有优良的表面质量。
本发明的优点在于：
1、无需对现有设备进行改造，只通过工艺优化提高船板表面质量，并且进一步提高了生产效率。
2、无需对板坯成分进行调整，合金成本不会增加；烧损可进一步降低约20％，提高成材率。
3、合理控制了氧化铁皮的结构组成，有效的提高了船板表面氧化铁皮在应力应变条件下的塑性。
附图说明
图1为一次氧化铁皮压入引起的缺陷。
图2为二次氧化铁皮压入引起的缺陷。
图3为矫直过程中氧化铁皮压入引起的缺陷。
图4为优化轧制方法后船板抛丸后的表面状态。
图5为原工艺氧化铁皮截面图。
图6为优化轧制工艺后氧化铁皮截面图。
具体实施方式
实施例1：
如表1是实施例1中轧制工艺参数。和原工艺相比，缩短板坯在炉时间，改善一次氧化铁皮厚度和结构，增强一次除鳞效果。提高终轧温度，增强精轧过程中除鳞效果，避免发生氧化铁皮压入，进一步提升船板表面质量。利用弱水冷制度增加氧化铁皮与基体粘接力。优化矫直道次，由三道次减为一道次，矫直温度750℃，矫直压力500吨。表2是不同工艺下氧化铁皮的结构(wt％)，优化工艺后轧制钢板的氧化铁皮厚度42μ，氧化铁皮中FeO的含量约25％，高于原工艺。图5是原工艺氧化铁皮截面，图6是优化轧制工艺后氧化铁皮截面，优化工艺后氧化铁皮粘接力优于原工艺。抛丸后优化工艺船板表面光洁度好，平整度好，表面质量优良。新轧制工艺每道次压下量见表3。
表1实施例1中氧化铁皮控制工艺参数
表2不同工艺下氧化铁皮的结构(wt％)
  采用工艺   Fe2O3   Fe3O4   FeO
  原工艺   60   25   15
  控制工艺   20   55   25
表3轧制工艺每道次压下量(mm)
  新工艺轧制道次   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12
  道次压下量/mm   30.3   23.5   19.8   33.6   25. 18.3   19.4   16.3   9.7   3.9   2.7   1.8
实施例2：
如表4是实施例2中轧制工艺参数。和原工艺相比，缩短板坯在炉时间，改善一次氧化铁皮厚度和结构，增强一次除鳞效果。提高终轧温度，增强精轧过程中除鳞效果，避免发生二次铁皮压入，进一步提升船板表面质量。利用弱水冷制度增加氧化铁皮与基体粘接力。优化矫直道次，由三道次减为一道次，矫直温度685℃，矫直压力500吨。表5是不同工艺下氧化铁皮的结构(wt％)，优化工艺后轧制钢板的氧化铁皮厚度40μ，氧化铁皮中FeO的含量约24％，高于原工艺。抛丸后优化工艺船板表面光洁度好，平整度好，表面质量优良。新轧制工艺每道次压下量见表6。
表4实施例2中氧化铁皮控制工艺参数
表5不同工艺下氧化铁皮的结构(wt％)
  采用工艺   Fe2O3   Fe3O4   FeO
  原工艺   53   31   16
  控制工艺   29   47   24
表6轧制工艺每道次压下量(mm)

Claims (4)

1.一种防止船板表面麻坑的轧制方法，其特征在于，工艺参数为：
(1)连铸坯成分控制：C：0.14-0.18wt％，Si：0.10-0.30wt％，Mn：0.45-1.50wt％，Nb：0.005-0.04wt％，Ti：0.005-0.02wt％，S：≤0.01wt％，P：≤0.02wt％，Als：0.02-0.04wt％，余量为Fe及杂质；
(2)连铸坯加热制度：加热炉残氧含量为1～8％，连铸坯在炉时间为260～280min，出炉温度为1180～1200℃，一次氧化铁皮厚度为0.5～2.0mm；
(3)除鳞工艺：一次除鳞温度为1173～1200℃，各除鳞点压力为18～21MPa；粗轧阶段的除鳞工艺采取奇数道次除鳞；钢板厚度＞20mm时，精轧阶段采用第3和第5道次除鳞；
(4)轧制工艺：轧制制度采取大压下量，前8道次每道次压下量为10～35mm；钢板控轧，控轧后开轧温度为950～1190℃，终轧温度为880～950℃；
(5)ACC水冷制度：成品钢板开始冷却温度为870～950℃，终冷温度为670～750℃，冷速为6～10℃/s；
(6)矫直工艺：矫直温度为680～750℃，矫直1道次，矫直压力为400～500吨。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中连铸坯成分控制为：C：0.15-0.18wt％，Si：0.10-0.30wt％，Mn：0.45-1.30wt％，Nb：0.005-0.02wt％，Ti：0.005-0.02wt％，S：≤0.01wt％，P：≤0.02wt％，Als：0.02-0.04wt％，余量为Fe及杂质。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中加热炉残氧含量为2～6％，钢坯厚度＜300mm时，连铸坯在炉时间为260～280min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中终轧温度为880～920℃。
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