CN102628148B - 酸洗后表面无线状缺陷的热轧低碳钢及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种酸洗后表面无线状缺陷的热轧低碳钢及其制造方法。该热轧低碳钢的成份按重量百分比计为：C：0.02～0.12％，Si：≤0.05％，Mn：0.10~0.60％，P：≤0.015%，S：≤0.010％，Cu：≤0.10％，Ni：≤0.10％，Cr：≤0.05％，Als：0.010～0.070％，Sn≤0.010%，As≤0.010%，Sb≤0.010%，且As+Sn+Sb≤0.015% ，Ni与Cu的比值≥0.5，余量为铁。其制造方法包括如下步骤：首先经过铁水脱硫和转炉吹炼后得到上述热轧低碳钢的原料钢板坯，然后对所述热轧低碳钢的原料钢板坯依次进行连铸、加热、粗轧前除鳞、粗轧、精轧、层流冷却、卷取、风机冷却和酸洗处理。本发明中原料钢的成份实现了在确保钢材力学性能的同时，降低了热轧低碳钢酸洗后出现的表面缺陷，大大提升了钢材的表面质量，减少了经济损失。

Description

酸洗后表面无线状缺陷的热轧低碳钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及冶炼轧钢技术领域，具体地指一种酸洗后表面无线状缺陷的热轧低碳钢及其制造方法。

背景技术

随着用户对钢材品质要求的提高，对钢材表面质量的要求也越来越高。另一方面，为了提倡钢材的循环使用，降低整个社会的资源消耗，钢铁生产企业在炼钢时通常会加入一定量的废钢，由于废钢中含有一定量的残余元素，如果生产中工艺控制不当，会不可避免的带来表面质量问题。尤其是低碳钢材，在酸洗后表面更容易出现山峰状、黑线状或点状的表面缺陷，严重影响了产品的表面质量，由此带来的改判或降级给钢铁公司造成了较大的经济损失。

近年来，关于减少热轧低碳钢板表面氧化铁皮缺陷的生产方法时有报道。例如文献[1]作者徐海卫，热轧薄板表面氧化铁皮类缺陷的形成机理与控制，首钢科技.2011(3).38-40，47公开了一种减少热轧钢板表面生成氧化铁皮的制备方法，通过采用工艺控制的方法，可以减少钢板表面的氧化铁皮，其适用的钢材成分为(质量百分比)，C：0.05~0.20，Si：≤0.70%，Mn：0.20~2.0%，Nb：0.02~0.10，V：0.03~0.15，Ti≤0.12，P≤0.040%，S≤0.030%，其余为Fe和杂质元素。钢材成分中不含合金元素Ni、Cu、Cr等。

文献[2]作者田建英，热轧2250mm轧机带钢缺陷类型及产生原因探究。冶金设备，2011(4).77-80。其分析了供冷轧用热轧薄板表面出现的氧化铁皮麻点表面缺陷，轧辊表面氧化膜的脱落造成了表面麻点缺陷，因此提出了降低轧辊的磨损，减缓轧辊表面氧化程度的措施。

文献[3]作者耿明山，残余元素对连铸坯和热轧板表面质量的影响，钢铁研究学报，2009,21(5)，19-21。介绍了京唐公司热轧2250mm轧机试生产阶段，控制带钢氧化铁皮措施:1)使用加热炉残氧分析仪，检测加热炉炉内气氛中氧气含量，控制残氧量在3％以下，降低氧化铁皮厚度，便于清除。2)尽量控制板坯在炉时间，冷板坯在炉时间控制在160～180min，轧线发生事故时，合理控制炉温，不能长期高温待温。3)加强除鳞设备维护，利用每周定修期间，对除鳞喷嘴进行检查和清理，保证除鳞水压力正常。4)调整精轧出口温度和卷取温度，在保证性能的前提下，尽量降低精轧入口和出口温度，尽量控制过程中二次氧化铁皮的生成量。

上述文献提出的方法对解决低碳钢表面的氧化铁皮缺陷起到了一定的效果，但通过对前述山峰状表面缺陷进行研究时发现，表面富集的残余元素As、Sn、Sb等导致了钢材酸洗后表面缺陷的发生，而在热轧过程中及轧制后，上述缺陷在钢材表面均不能观察到。上述文献所介绍的方法无法解决低碳钢表面酸洗后的表面缺陷问题。虽然文献3针对As、Sn等残余元素的富集行为，通过扫描电镜、透射电镜和EDS分析，研究了残余元素对连铸坯和热轧板表面微裂纹缺陷的影响，提出了控制残余元素Cu、Sn、As分别小于0.02%的技术措施。但在实际生产中发现，当Cu、Sn、As小于0.02%时，热轧低碳钢酸洗后仍然会产生山峰状表面缺陷。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种酸洗后表面无线状缺陷的热轧低碳钢及其制造方法，这种钢在保证钢材力学性能的同时，降低了热轧低碳钢酸洗后出现的表面缺陷，大大提升了钢材的表面质量，减少了经济损失。

为实现此目的，本发明所设计的酸洗后表面无线状缺陷的热轧低碳钢，其特征在于，该热轧低碳钢的成份按重量百分比计为：C：0.02～0.12％，Si：≤0.05％，Mn：0.10~0.60％，P：≤0.015%，S：≤0.010％，Cu：≤0.10％，Ni：≤0.10％，Cr：≤0.05％，Als：0.010～0.070％，Sn≤0.010%，As≤0.010%，Sb≤0.010%，且As+Sn+Sb≤0.015%，Ni与Cu的比值≥0.5，余量为铁。

进一步地，所述As与Cu的比值≤0.2，Sb与Cu的比值≤0.2，Sn与Cu的比值≤0.2。

一种酸洗后表面无线状缺陷的热轧低碳钢的制造方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：首先经过铁水脱硫和转炉吹炼后得到热轧低碳钢的原料钢板坯，然后对所述热轧低碳钢的原料钢板坯依次进行连铸、加热、粗轧前除鳞、粗轧、精轧、层流冷却、卷取、风机冷却和酸洗处理；

所述加热过程采用加热炉加热，其中，加热炉的预热段出口温度≤600℃，加热炉第一加热段温度控制在300~900℃，加热炉第一加热段的加热时间为≤50min，并控制空燃比，使得加热炉第一加热段的燃气中残氧量≤2.0%；加热炉第二加热段温度控制在700~1300℃，加热炉第二加热段的加热时间为≤40min，并控制空燃比，使得加热炉第二加热段的燃气中残氧量≤1.0%；均热段温度控制在1250~1300℃，保温时间为≤20min，并控制空燃比，使得均热段的燃气中残氧量≤0.5%；

所述粗轧处理过程中粗轧出口温度控制在1000~1060℃，热轧低碳钢板坯在粗轧阶段温降为≥200℃。

进步一地，所述对热轧低碳钢的原料钢板坯进行加热、粗轧和精轧的处理过程中均进行除鳞处理，所述粗轧前除鳞过程中的除鳞温度≥1230℃。

进步一地，所述风机冷却处理过程中钢板坯的冷却速率为3~10℃/min。

本发明中原料钢的成份实现了在确保钢材力学性能的同时，降低了热轧低碳钢酸洗后出现的表面缺陷，大大提升了钢材的表面质量，减少了经济损失。另外，本发明的方法，大大提高了钢材酸洗后的表面质量，降低了钢材表面缺陷改判率，在保证力学性能满足要求的前提下，可实现低碳钢的批量化、稳定性生产。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

一种酸洗后表面无线状缺陷的热轧低碳钢，该热轧低碳钢的成份按重量百分比计为：C：0.02～0.12％，Si：≤0.05％，Mn：0.10~0.60％，P：≤0.015%，S：≤0.010％，Cu：≤0.10％，Ni：≤0.10％，Cr：≤0.05％，Als：0.010～0.070％，Sn≤0.010%，As≤0.010%，Sb≤0.010%，且As+Sn+Sb≤0.015%，Ni与Cu的比值≥0.5，余量为铁。

上述技术方案中，As与Cu的比值≤0.2，Sb与Cu的比值≤0.2，Sn与Cu的比值≤0.2。

上述技术方案中，钢基表面残余元素的富集量与钢材的残余元素含量相关。尤其是钢中的Sn、As、Sb等低熔点残余元素，应严格控制，因此，本发明中规定了钢中的残余元素含量Sn≤0.010%，As≤0.010%，Sb≤0.010%，且As+Sn+Sb≤0.015%。Sn、As、Sb等残余元素与Cu、Ni形成合金时，可提高合金的熔点，当这些元素在钢基表面富集时，可通过轧制过程中的除鳞工艺进行去除，但若在精轧过程中产生，则这些元素不能被有效去除。因此通过设计As与Cu的比值≤0.2，和Sn与Cu的比值≤0.2，Sb与Cu的比值≤0.2可使在基体表面富集的这些残余元素在精轧前去除，在精轧过程中，通过降低轧制温度并进一步减少卷取温度和增大冷却速率，可明显减少元素在钢基表面的富集，从而达到消除低碳钢酸洗后的表面缺陷。

上述酸洗后表面无线状缺陷的热轧低碳钢的制造方法，包括如下步骤：首先经过铁水脱硫和转炉吹炼后得到上述热轧低碳钢的原料钢板坯，然后对所述热轧低碳钢的原料钢板坯依次进行连铸、加热、粗轧前除鳞、粗轧、精轧、层流冷却、卷取、风机冷却和酸洗处理；

上述技术方案中，残余元素在钢基表面的富集与氧化温度、氧化时间和氧化气氛相关。残余元素在钢基表面的富集受加热工艺的影响较大，因此对钢坯在加热炉中的加热工艺进行了限定。在预热段，主要利用烟气的余热对钢坯进行加热，加热炉的预热段出口温度≤600℃，加热炉第一加热段温度控制在300~900℃，加热炉第一加热段的加热时间为≤50min，并控制空燃比，使得加热炉第一加热段的燃气中残氧量≤2.0%；由于此时钢坯的温度较低，氧化程度也较低，因此钢中的残余元素在表面富集的量较少。钢坯进入二加热段时，应控制加热炉第二加热段温度在700~1300℃，加热炉第二加热段的加热时间为≤40min，并控制空燃比，使得加热炉第二加热段的燃气中残氧量≤1.0%，使钢坯温度快速升高至较高温度，一方面使表面富集的残余元素的量减少，另一方面提高表面氧化铁皮的热应力；均热段温度控制在1250~1300℃，保温时间为≤20min，并控制空燃比，使得均热段的燃气中残氧量≤0.5%；通过上述措施的实施，可明显降低板坯表面富集的残余元素含量，增加表面氧化铁皮热应力，提高氧化铁皮剥离性。

所述粗轧处理过程中粗轧出口温度控制在1000~1060℃，热轧低碳钢板坯在粗轧阶段温降为≥200℃。保证粗轧前的板坯表面温度可有效提高板坯表面氧化铁皮的剥离性，粗轧过程中增大板坯温降，可减少板坯表面残余元素的富集，并提高氧化铁皮的热应力，进而提高铁皮的剥离性。

上述技术方案中，在经过铁水脱硫和转炉吹炼后得到上述热轧低碳钢的原料钢板坯后(即权利要求1中记载的组份)，后续处理过程均不会改变上述热轧低碳钢的化学组份。

上述技术方案中，精轧中的机架间冷却水，可有效降低钢材表面的氧化速度，减少表面残余元素的富集量。采用高温快轧和低温卷取，并提高卷取后钢卷的冷却速率，进一步减少钢材表面的氧化和残余元素的富集，从而减少钢材酸洗后的表面缺陷。

上述技术方案中，所述对热轧低碳钢的原料钢板坯进行加热、粗轧和精轧的处理过程中均进行除鳞处理，所述粗轧前除鳞过程中的除鳞温度≥1230℃。

上述技术方案中，所述风机冷却处理过程中钢板坯的冷却速率为3~10℃/min。

以下为本发明几种具体实施例中的各成分含量列表。

表1 实施例1～4的成分含量（wt％）

针对表1中的实施例1的成分，实施方案为：

铸坯厚度为230mm，成品厚度为2.5mm。

板坯在加热炉的预热段出口温度为530℃，加热炉第一加热段温度控制在400~800℃，加热时间为40min，控制空燃比使得残氧量为1.2%；加热炉第二加热段温度控制在800~1280℃，加热时间为35min，控制空燃比使得残氧量为0.8%；板坯出炉温度控制在1250℃，加热时间为35min，控制空燃比使得残氧量为0.30%。

板坯出炉后，立即进行高压水除鳞，除鳞水压18MPa，除鳞时的板坯温度为1230℃，板坯表面瞬时冷却速率25℃/s。

板坯完成除鳞后，进行5道次粗轧，并实施5道次除鳞，除鳞水压为18MPa。

板坯出粗轧时的温度为1050℃，粗轧温降200℃，板坯出粗轧时的厚度为38mm.

板坯经过精轧前除鳞，且除鳞水压≥18MPa，除鳞完成后进入精轧，精轧开启机架间冷却水。

板坯出精轧时的温度为890℃，终轧速度12m/s，进入层流冷却，在580℃完成卷取，然后采用风机冷却，冷却速率3℃/min。板卷经酸洗后，板面良好无缺陷发生。

针对表1中的实施例2的成分，实施方案为：

铸坯厚度为230mm，成品厚度为2.5mm。

板坯在加热炉预热段的出口温度为530℃，加热炉第一加热段温度控制在400~800℃，加热时间为40min，控制空燃比使得残氧量为1.0%；加热炉第二加热段温度控制在800~1280℃，加热时间为35min，控制空燃比使得残氧量为0.7%；板坯出炉温度控制在1280℃，加热时间为35min，控制空燃比使得残氧量为0.20%。

板坯出炉后，立即进行高压水除鳞，除鳞水压18MPa，除鳞时的板坯温度为1260℃，板坯表面瞬时冷却速率30℃/s。

板坯完成除鳞后，进行5道次粗轧，并实施5道次除鳞，除鳞水压为18MPa。

板坯出粗轧时的温度为1020℃，粗轧温降260℃，板坯出粗轧时的厚度为38mm.

板坯经过精轧前除鳞，且除鳞水压≥18MPa，除鳞完成后进入精轧，精轧开启机架间冷却水。

板坯出精轧时的温度为900℃，终轧速度13m/s，进入层流冷却，在600℃完成卷取，然后采用风机冷却，冷却速率5.0℃/min。板卷经酸洗后，板面良好无缺陷发生。

对表1中的实施例3的成分，实施方案为：

铸坯厚度为210mm，成品厚度为2.0mm。

板坯在加热炉预热段的出口温度为530℃，加热炉第一加热段温度控制在400~800℃，加热时间为40min，控制空燃比使得残氧量为0.8%；加热炉第二加热段温度控制在800~1280℃，加热时间为30min，控制空燃比使得残氧量为0.6%；板坯出炉温度控制在1300℃，加热时间为30min，控制空燃比使得残氧量为0.40%。

板坯出炉后，进行高压水除鳞，除鳞水压18MPa，除鳞时的板坯温度为1250℃，板坯表面瞬时冷却速率35℃/s。

板坯完成除鳞后，进行5道次粗轧，并实施5道次除鳞，除鳞水压为18MPa。

板坯出粗轧时的温度为1000℃，粗轧温降300℃，板坯出粗轧时的厚度为36mm.

板坯经过精轧前除鳞，且除鳞水压≥18MPa，除鳞完成后进入精轧，精轧开启机架间冷却水。

板坯出精轧时的温度为900℃，终轧速度13.2m/s，进入层流冷却，在550℃完成卷取，然后采用风机冷却，冷却速率6.0℃/min。板卷经酸洗后，板面良好无缺陷发生。

针对表1中的实施例4的成分，实施方案为：

铸坯厚度为210mm，成品厚度为2.5mm。

板坯在加热炉预热段的出口温度为560℃，加热炉第一加热段温度控制在400~800℃，加热时间为35min，控制空燃比使得残氧量为0.5%；加热炉第二加热段温度控制在800~1280℃，加热时间为30min，控制空燃比使得残氧量为0.2%；板坯出炉温度控制在1280℃，加热时间为25min，控制空燃比使得残氧量为0.30%。

板坯出炉后，立即进行高压水除鳞，除鳞水压18MPa，除鳞时的板坯温度为1260℃，板坯表面瞬时冷却速率50℃/s。

板坯完成除鳞后，进行5道次粗轧，并实施5道次除鳞，除鳞水压为18MPa。

板坯出粗轧时的温度为1030℃，粗轧温降250℃，板坯出粗轧时的厚度为36mm.

板坯经过精轧前除鳞，且除鳞水压≥18MPa，除鳞完成后进入精轧，精轧开启机架间冷却水。

板坯出精轧时的温度为880℃，终轧速度13.5m/s，进入层流冷却，在580℃完成卷取，然后采用风机冷却，冷却速率7.5℃/min。板卷经酸洗后，板面良好无缺陷发生。

Claims (5)

1.一种酸洗后表面无线状缺陷的热轧低碳钢，其特征在于，该热轧低碳钢的成份按重量百分比计为：C：0.02～0.12％，Si：≤0.05％，Mn：0.10~0.60％，P：≤0.015%，S：≤0.010％，Cu：≤0.10％，Ni：≤0.10％，Cr：≤0.05％，Als：0.010～0.070％，Sn≤0.010%，As≤0.010%，Sb≤0.010%，且As+Sn+Sb≤0.015%，Ni与Cu的比值≥0.5，余量为铁。

2.根据权利要求1所述的酸洗后表面无线状缺陷的热轧低碳钢，其特征在于：所述As与Cu的比值≤0.2，Sb与Cu的比值≤0.2，Sn与Cu的比值≤0.2。

3.一种权利要求1所述酸洗后表面无线状缺陷的热轧低碳钢的制造方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：首先经过铁水脱硫和转炉吹炼后得到热轧低碳钢的原料钢板坯，然后对所述热轧低碳钢的原料钢板坯依次进行连铸、加热、粗轧前除磷、粗轧、精轧、层流冷却、卷取、风机冷却和酸洗处理；

所述加热过程采用加热炉加热，其中，加热炉的预热段出口温度≤600℃，加热炉第一加热段温度控制在300~900℃，加热炉第一加热段的加热时间为≤50min，并控制空燃比，使得加热炉第一加热段的燃气中残氧量≤2.0%；加热炉第二加热段温度控制在700~1300℃，加热炉第二加热段的加热时间为≤40min，并控制空燃比，使得加热炉第二加热段的燃气中残氧量≤1.0%；均热段温度控制在1250~1300℃，保温时间为≤20min，并控制空燃比，使得均热段的燃气中残氧量≤0.5%；

所述粗轧处理过程中粗轧出口温度控制在1000~1060℃，热轧低碳钢板坯在粗轧阶段温降为≥200℃。

4.根据权利要求3所述酸洗后表面无线状缺陷的热轧低碳钢的制造方法，其特征在于：所述对热轧低碳钢的原料钢板坯进行加热、粗轧和精轧的处理过程中均进行除磷处理，所述粗轧前除磷过程中的除磷温度≥1230℃。 

5.根据权利要求3或4所述酸洗后表面无线状缺陷的热轧低碳钢的制造方法，其特征在于：所述风机冷却处理过程中钢板坯的冷却速率为3~10℃/min。