CN102644031B - 无点状表面缺陷的热轧集装箱用钢及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无点状表面缺陷的热轧集装箱用钢，其特征在于，该热轧集装箱用钢的成份按重量百分比计为：C：0.05～0.20，Si：0.05～1.00，Mn：0.2~2.0，P：0.05~0.20，Cu：0.05~0.60，Cr：0.20~0.80，Ni：0~0.60，S：≤0.010，Als：0.015～0.060，Sn≤0.020%，As≤0.020%，其余为铁和不可避免的杂质。上述热轧集装箱用钢的制造方法为：首先经过铁水脱硫、转炉吹炼和连铸得到热轧集装箱用钢的原料钢板坯，然后对所述原料钢板坯依次进行加热、粗轧前除鳞、粗轧、精轧、层流冷却和卷取处理。本发明解决了集装箱钢在加热炉中的加热时间>180min时的表面点状、柳叶状缺陷问题，或在正常加热条件下即加热时间为60~180min时的表面点状、柳叶状缺陷问题。

Description

无点状表面缺陷的热轧集装箱用钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及冶炼轧钢技术领域，具体地指一种无点状表面缺陷的热轧集装箱用钢及其制造方法。

背景技术

随着集装箱用钢产品的发展，产品的力学性能在逐步提高，由于集装箱用钢中含有较多的Ni、Cu、Cr等合金元素，在生产中易于出现表面质量问题，而正是这些表面质量问题制约着集装箱用钢整体质量的提高。在这些表面质量问题中，表面出现的细短条状、点状氧化铁皮缺陷成为集装箱用钢的主要缺陷。缺陷的出现造成产品的降级和改判，给钢铁公司造成了较大的经济损失。

为了消除由于Cu富集而产生的表面裂纹缺陷，期刊文献1作者万兰凤，冷祥贵等，集装箱用钢SPA-H的试制，梅山科技，2003(3)：25-27。介绍了集装箱用热轧板带SPA-H，在加热时，采用了高温快烧的原则，即板坯出炉温度1250℃，在炉时间<160min，基本保证140～145min。其主要化学成分为：C 0.07～0.11，Si 0.25～0.45，Mn 0.35～0.50，P 0.080～0.120，S ≤0.020，Cu 0.25～0.35，Cr 0.45～0.60，Ni 0.24～0.30。终轧温度850～890℃，层流冷却采用前段冷却方式，卷取温度600～650℃。

期刊文献2作者徐明，周宏伟，集装箱用SPA-H耐大气腐蚀钢的开发研制，辽宁科技学院学报，2005,7(1)：12-14。介绍了本钢开发SPA-H时，为防止铸坯加热时表面产生龟裂而造成的成品板卷边裂（铜脆），采取不同于其它钢种的加热制度。控制了加热炉内的气氛，保证其为还原性或中性，加快升温速度，提高加热温度，缩短钢坯高温在炉时间，减少Cu在晶界及坯表面的富集。

在含Cu钢的生产中，为了防止钢材表面Cu的富集产生的表面裂纹，主要通过加热工艺的控制和对板坯进行除鳞来控制，如专利文献3作者近藤泰光，川崎薰等，表面性状优良的含Cu钢材及其制造方法，专利申请号：03825411.5。公开了一种表面性状优良的含Cu钢材及其制造方法，针对含Cu为0.05~3%的钢材，通过控制加热炉内的气氛达到使Cu及低熔点的合金元素通过FeO蒸发到空气中，或使这些元素富集在板坯表面的Fe3O4中，在出炉后通过除鳞的方式将钢基表面富集的Cu去除，从而达到消除富集Cu诱发的表面裂纹。

专利文献4刘锟，郭佳等，一种含Cu低合金钢生产方法，专利申请号：201010235930.7。公开了一种含Cu低合金钢生产方法，通过控制炉内加热工艺达到减少钢材表面Cu的富集，在粗轧阶段采用全道次除鳞达到去除表面氧化铁皮，从而生产表面质量良好的含Cu钢。其化学成分为：C：≤0.20，Si：≤0.75，Mn：≤2.0，Cu：0.05~1.5，Cr：≤5.0，Mo≤0.30，Nb≤0.15，V≤0.15，P：≤0.15，S≤0.035，Ti≤0.15，其余为Fe和杂质元素。主要生产工艺参数为加热炉中，加热二段和均热段采用弱还原性气氛，出炉出口温度1240~1280℃，总在炉时间为150~180min，粗轧采用6道次轧制，均进行除鳞。

在相关含Cu、Ni耐候钢的专利文献中，专利文献[5]董杰，周平，一种耐候热轧宽钢带及其制造方法，专利申请号200710113231.3，介绍了一种含Cu、Ni耐候热轧宽带钢的制造方法，其适用的钢材成分为(质量百分比)，C：0.06~0.12，Si：0.20~0.50，Mn：0.30~0.50，Cu：0.25~0.40，Cr：0.30~1.2，Ni：0.10~0.50，P：0.07~0.15，S≤0.015%，其余为Fe和杂质元素。其生产的主要工艺参数为：加热时间为80~90min，出炉温度为1160~1210℃，粗轧末道次温度1020~1080℃，精轧终轧850~890℃，卷取温度605~635℃。

专利文献[6]钱余海，李自刚等，一种高耐蚀高强度耐候钢及其制造方法，专利申请号200710045329.X,介绍了一种含Cu、Ni高耐蚀高强度耐候钢及其制造方法，其化学成分为：C：0.002~0.005，Si：0.20~0.40，Mn：0.01~0.05，Cu：0.20~0.40，Cr：4.50~5.5，Ni：≤0.40，P：≤0.020，S≤0.008，N：0.001~0.006，Ti≤0.03，Al：0.01~0.05，其余为Fe和杂质元素。其生产的主要工艺参数为：板坯加热温度＞1200℃，粗轧终轧温度≥880℃，精轧终轧温度800~850℃，卷取温度600~650℃。

综合上述文献，现有技术主要通过控制加热炉的加热温度、加热气氛达到减少界面富集的Cu或通过后续道次的除鳞去除表面铁皮的目的，解决集装箱钢由于晶界富集大量的Cu而产生的表面裂纹缺陷，这些大量富集的Cu通常在加热炉中产生，因此现有技术着重在加热工艺上进行了大量的研究，且现有技术主要针对正常加热条件下出现的表面裂纹问题，即钢坯在炉时间通常小于180min。另外在钢坯出炉后，主要在粗轧阶段采取了多道次除鳞的措施去除表面氧化铁皮，产生了一定的效果。但在实际生产中发现，加热炉中的钢坯经常会由于后工序设备的问题造成钢坯在炉内长时间（≥180min）待温的情形，在这种情况下，集装箱钢表面会产生较为严重的表面点状、柳叶状等缺陷问题。另外，在加热时间较短，粗轧采用多道次除鳞的情况下，含Cu、Ni的集装箱钢仍然会产生点状、柳叶状表面缺陷，尤其在钢中残留有Sn、As等低熔点元素时，点状、柳叶状表面缺陷问题更加严重。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种无点状表面缺陷的热轧集装箱用钢及其制造方法，该热轧集装箱用钢及其制造方法通过对含Cu、Ni集装箱钢的合金成分和加热、粗轧及精轧工艺进行设计，解决了集装箱钢在炉时间>180min时的表面点状、柳叶状缺陷问题，或在正常加热条件下即加热时间<180min时的表面点状、柳叶状缺陷问题。

一种无点状表面缺陷的热轧集装箱用钢，其特征在于，该热轧集装箱用钢的成份按重量百分比计为：C：0.05~0.20，Si：0.05~1.00，Mn：0.2~2.0，P：0.05~0.20，Cu：0.05~0.60，Cr：0.20~0.80，Ni：0~0.60，S：≤0.010，Als：0.015~0.060，Sn≤0.020%，As≤0.020%，其余为铁和不可避免的杂质。

进一步地，所述Ni与Cu的比值≥0.2，Sn与Cu的比值≤0.12，As与Cu的比值≤0.10。

一种无点状表面缺陷的热轧集装箱用钢的制造方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：首先经过铁水脱硫、转炉吹炼和连铸得到热轧集装箱用钢的原料钢板坯，然后对所述原料钢板坯依次进行加热、粗轧前除鳞、粗轧、精轧、层流冷却和卷取处理；

所述原料钢板坯的加热过程在加热炉中进行，在加热时间为60~180min的正常节奏出钢时，加热炉内气氛为微氧化性气氛，加热炉内残氧含量控制为≤1.0%，出炉温度控制为1190~1230℃；

所述原料钢板坯在粗轧阶段的粗轧出口温度控制在1000~1100℃的范围内，在粗轧阶段的温降控制为≥180℃；

所述原料钢板坯在精轧阶段的精轧入口温度控制在900~1020℃的范围内。

进一步地，当由于加热后续工序出现故障，导致加热时间＞180min时，控制加热炉内均热段温度为1150~1170℃，控制加热炉内均热段燃烧气氛的残余氧含量为≤0.3%；当加热后续工序故障排除后恢复到正常节奏出钢时，控制出炉温度快速升至1250~1280℃，升温时间控制在2~10min。

进一步地，当由于加热后续工序出现故障，导致加热时间＞180min时，还控制粗轧前除鳞温度≥1230℃。

进一步地，当粗轧出口温度为1040~1100℃时，所述原料钢板坯在中间辊道运行时间控制在5~45s；当粗轧出口温度≤1040℃时，所述原料钢板坯在中间辊道运行时间控制在5~60s。

进一步地，所述精轧阶段的板坯总压下率控制在30%~85%。

本发明中原料钢中的残余元素As、Sn容易在氧化铁皮/基体界面和奥氏体晶界偏聚，能明显降低Cu、CuNi合金的熔点，合金元素Ni能提高Cu在钢中的固溶度，因此保证Ni与Cu的比值≥0.2，可明显减少Cu在氧化铁皮和基体界面处的偏聚及向基体的渗透。使Sn与Cu的比值≤0.12，As与Cu的比值≤0.10，可减少残余元素的偏聚，并使界面富集的残余元素富集的合金熔点在较高温度，有利于通过除鳞去除。另外，本发明的制造方法通过对含Cu、Ni集装箱钢的合金成分和加热、粗轧及精轧工艺进行设计，解决了集装箱钢在加热炉中的加热时间>180min时的表面点状、柳叶状缺陷问题，或在正常加热条件下即加热时间为60~180min时的表面点状、柳叶状缺陷问题。

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：

一种无点状表面缺陷的热轧集装箱用钢，其特征在于，该热轧集装箱用钢的成份按重量百分比计为：C：0.05~0.20，Si：0.05~1.00，Mn：0.2~2.0，P：0.05~0.20，Cu：0.05~0.60，Cr：0.20~0.80，Ni：0~0.60，S：≤0.010，Als：0.015~0.060，Sn≤0.020%，As≤0.020%，其余为铁和不可避免的杂质。

上述技术方案中，所述Ni与Cu的比值≥0.2,Sn与Cu的比值≤0.12，As与Cu的比值≤0.10。保证Ni与Cu的比值≥0.2，可明显减少Cu在氧化铁皮和基体界面处的偏聚及向基体的渗透。保证Sn与Cu的比值≤0.12，As与Cu的比值≤0.10，可减少残余元素的偏聚，并使界面富集的残余元素富集的合金熔点在较高温度，有利于通过除鳞去除。

一种上述无点状表面缺陷的热轧集装箱用钢的制造方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：首先经过铁水脱硫、转炉吹炼和连铸得到热轧集装箱用钢的原料钢板坯，然后对所述原料钢板坯依次进行加热、粗轧前除鳞、粗轧、精轧、层流冷却和卷取处理；

所述原料钢板坯的加热过程在加热炉中进行，在加热时间为60~180min的正常节奏出钢时，加热炉内气氛为微氧化性气氛，加热炉内残氧含量控制为≤1.0%，出炉温度控制为1190~1230℃；

所述原料钢板坯在粗轧阶段的粗轧出口温度控制在1000~1100℃的范围内，在粗轧阶段的温降控制为≥180℃；

所述原料钢板坯在精轧阶段的精轧入口温度控制在900~1020℃的范围内。

上述技术方案中，为保证热轧集装箱用钢的原料钢板坯的表面质量，使炉内气氛为微氧化性气氛，微氧化性气氛可使连铸坯表面原有的缺陷在加热炉中通过氧化去除，但燃烧气氛中的残氧含量不能过高，以减少氧化烧损和减少Cu的富集以及钢表面Fe2SiO4的形成。

上述技术方案中，当板坯正常加热时（加热时间60~180min），板坯出炉后，通过缩短板坯在辊道上的运行时间，提高板坯出炉后第一次除鳞时的表面温度，从而使第一道次除鳞使板坯表面的热应力进一步加大，进一步提高氧化铁皮的剥离性，去除炉生氧化铁皮。在粗轧后续道次中，通过采用多道次除鳞，使板坯轧制温度保持在低温，进一步减少板坯表面残余元素的富集量。

上述技术方案中，当由于加热后续工序出现故障，导致加热时间＞180min时，控制加热炉内均热段温度为1150~1170℃，控制加热炉内均热段燃烧气氛的残余氧含量为≤0.3%；当加热后续工序故障排除后恢复到正常节奏出钢时，控制出炉温度快速升至1250~1280℃，升温时间控制在2~10min。当热轧集装箱用钢的原料钢板坯在加热炉内需要长时间加热时（加热时间＞180min），降低均热段的温度和气氛中残氧含量，一方面可有效减少基体表面的富集的残余元素，另一方面减少钢中Fe₂SiO₄（熔点1173℃）向基体渗入的深度，减轻了出炉后的一次氧化铁皮的去除难度。当钢坯可以出炉时，迅速加热钢坯至比原出炉温度更高的温度，使钢坯表面的氧化铁皮具有高的热应力，钢坯出炉后，立即采用高压水快速冷却钢坯表面，进一步增大表面氧化铁皮的热应力，提高表面铁皮的剥离性。

上述技术方案中，当由于加热后续工序出现故障，导致加热时间＞180min时，还控制粗轧前除鳞温度≥1230℃。

上述技术方案中，板坯粗轧阶段采用短时快冷的冷却方式，粗轧阶段热轧集装箱用钢的原料钢板坯的温降控制在≥180℃。

上述技术方案中，当粗轧出口温度为1040~1100℃时，所述原料钢板坯在中间辊道运行时间控制在5~45s；当粗轧出口温度≤1040℃时，所述原料钢板坯在中间辊道运行时间控制在5~60s。上述方案减少了板坯在中间辊道的运行时间和降低精轧阶段的开轧温度可明显减少板坯表面Cu及其它低熔点合金的富集。

上述技术方案中，所述精轧阶段的板坯总压下率控制在30%~85%。所述板坯总压下率为（精轧前板坯的厚度—精轧后板坯的厚度）/精轧前板坯的厚度。

上述技术方案中，精轧轧制阶段不投入机架间冷却水。精轧轧制过程中，使用冷却水会加速表面氧化铁皮中的Cu及其低熔点合金的偏聚，尤其钢中含有Sn、As等元素时，从而增加缺陷产生的几率。

以下为本发明几种具体实施例中的各成分含量列表。

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6mm。

板坯出炉温度正常出炉温度为1210~1230℃，总加热时间为155min，炉内的燃烧气氛的残氧含量为0.8%。由于生产过程中加热炉后工序出现故障，此时加热炉的均热段温度降至1160℃，均热段的燃烧气氛的残氧含量降低至0.1%，并保温，经过120min后故障清除，将出炉温度快速升温至1280℃，升温时间10min，然后出炉。

板坯出炉后，进行粗轧前的高压水除鳞，除鳞水压16MPa，除鳞时的板坯温度为1250℃。

板坯完成第一道次除鳞后，进行5道次粗轧，并实施5道次除鳞，除鳞水压为16MPa。

板坯出粗轧时的温度为1030℃，粗轧阶段温降为250℃。

板坯出粗轧时的厚度为38mm，板坯在中间辊道的运行时间为30s。

板坯经过精轧前除鳞，且保证除鳞水压≥16MPa，除鳞完成后进入精轧，开轧温度1000℃，精轧采用润滑轧制，并关闭机架间冷却水。

板坯出精轧时的温度为860℃，进入层流冷却，然后完成卷取。得到板面良好且无点状或柳叶状氧化铁皮的钢卷。

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5mm。

板坯出炉温度为1220℃，炉内为微氧化性气氛，残氧含量为0.5%，在1080℃以上的加热时间为40min，加热炉内总加热时间为145min。

板坯出炉后，进行第一道次高压水除鳞，除鳞水压16MPa，除鳞时的板坯温度为1200℃。

板坯完成除鳞后，进行粗轧，粗轧进行5道次，并实施3道次除鳞，除鳞水压为16MPa。

板坯出粗轧时的温度为1020℃，粗轧阶段温降为200℃。

板坯出粗轧时的厚度为38mm，板坯在中间辊道的运行时间为30s。

板坯经过精轧前除鳞，且保证除鳞水压≥16MPa，除鳞完成后进入精轧，开轧温度1000℃，精轧采用润滑轧制，并关闭机架间冷却水。

板坯出精轧时的温度为870℃，进入层流冷却，然后完成卷取。得到板面良好且点状氧化铁皮的钢卷。

对表1中的实施例3的成分，实施方案为：

铸坯厚度为230mm，成品厚度为4.5mm。

板坯出炉温度为1230℃，炉内为微氧化性气氛，残氧含量为0.3%，在1080℃以上的加热时间为35min，加热炉内总加热时间为180min。

板坯出炉后，进行第一道次高压水除鳞，除鳞水压16MPa，除鳞时的板坯温度为1210℃。

板坯完成除鳞后，进行粗轧，粗轧进行5道次，并实施5道次除鳞，除鳞水压为16MPa。

板坯出粗轧时的温度为1020℃，粗轧阶段温降为210℃。板坯出粗轧时的厚度为36mm，板坯在中间辊道采用保温罩保温，运行时间为20s。

板坯经过精轧前除鳞，除鳞水压≥16MPa，进入精轧，除鳞完成后进入精轧，开轧温度990℃，精轧采用润滑轧制，并关闭机架间冷却水。

板坯出精轧时的温度为855℃，进入层流冷却，然后完成卷取。得到板面良好且无点状氧化铁皮的钢卷。

对表1中的实施例4的成分，实施方案为：

铸坯厚度为230mm，成品厚度为4.0mm。

板坯出炉温度为1210℃，炉内为微氧化性气氛，残氧含量为0.25%，在1080℃以上的加热时间为40min，加热炉内总加热时间为180min。

板坯出炉后，进行第一道次高压水除鳞，除鳞水压16MPa，除鳞时的板坯温度为1190℃。

板坯完成除鳞后，进行粗轧，粗轧进行7道次，并实施5道次除鳞，除鳞水压为16MPa。

板坯出粗轧时的温度为1030℃，粗轧阶段温降为180℃。板坯出粗轧时的厚度为36mm，板坯在中间辊道的运行时间为50s。

板坯经过精轧前除鳞，除鳞水压≥16MPa，进入精轧，除鳞完成后进入精轧，开轧温度1010℃，精轧采用润滑轧制，并关闭机架间冷却水。

板坯出精轧时的温度为870℃，进入层流冷却，然后完成卷取。得到板面良好且无点状氧化铁皮的钢卷。

Claims (3)

1.一种无点状表面缺陷的热轧集装箱用钢的制造方法，该热轧集装箱用钢的成份按重量百分比计为：C：0.05～0.20，Si：0.05～1.00，Mn：0.2～2.0，P：0.05～0.20，Cu：0.05～0.60，Cr：0.20～0.80，Ni：0～0.60，S：≤0.010，Als：0.015～0.060，Sn≤0.020%，As≤0.020%，其余为铁和不可避免的杂质，所述Ni与Cu的比值≥0.2，Sn与Cu的比值≤0.12，As与Cu的比值≤0.10，其特征在于：该方法包括如下步骤：首先经过铁水脱硫、转炉吹炼和连铸得到热轧集装箱用钢的原料钢板坯，然后对所述原料钢板坯依次进行加热、粗轧前除鳞、粗轧、精轧、层流冷却和卷取处理；

所述原料钢板坯的加热过程在加热炉中进行，在加热时间为60～180min的正常节奏出钢时，加热炉内气氛为微氧化性气氛，加热炉内残氧含量控制为≤1.0%，出炉温度控制为1190～1230℃；

所述原料钢板坯在粗轧阶段的粗轧出口温度控制在1000～1100℃的范围内，在粗轧阶段的温降控制为≥180℃；

所述原料钢板坯在精轧阶段的精轧入口温度控制在900～1020℃的范围内；

当由于加热后续工序出现故障，导致加热时间＞180min时，控制加热炉内均热段温度为1150～1170℃，控制加热炉内均热段燃烧气氛的残余氧含量为≤0.3%；当加热后续工序故障排除后恢复到正常节奏出钢时，控制出炉温度快速升至1250～1280℃，升温时间控制在2～10min；

当由于加热后续工序出现故障，导致加热时间＞180min时，还控制粗轧前除鳞温度≥1230℃。

2.根据权利要求1所述无点状表面缺陷的热轧集装箱用钢的制造方法，其特征在于：当粗轧出口温度为1040～1100℃时，所述原料钢板坯在中间辊道运行时间控制在5～45s；当粗轧出口温度≤1040℃时，所述原料钢板坯在中间辊道运行时间控制在5～60s。

3.根据权利要求1所述无点状表面缺陷的热轧集装箱用钢的制造方法，其特征在于：所述精轧阶段的板坯总压下率控制在30%～85%。