CN102699030B - 一种薄板坯连铸连轧易酸洗热轧带钢的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种薄板坯连铸连轧易酸洗热轧带钢的制备方法。冶炼钢水并连铸成板坯，将板坯加热，对板坯进行高压水除鳞，然后对板坯进行精轧，精轧过程中，第一和第二机架间冷却水水量≥60%，第二和第三机架间冷却水水量为50%-60%，第三和第四、第四和第五机架间冷却水水量为30%-50%，第五和第六、第六和第七机架间冷却水水量为10%-20%，对精轧的板坯先后进行超快冷和层流冷却，最终获得氧化铁皮FeO的含量低于10wt%，氧化铁皮厚度减薄5-10μm，结构均匀的易酸洗热轧带钢。本发明的易酸洗热轧带钢，氧化铁皮的结构合理且均匀性好，氧化铁皮表面存在大量微小裂纹，在后续酸洗过程中，带钢的酸洗效率提高，酸耗降低，在保证钢板酸洗质量的情况下，有效地提高了酸洗效率。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种薄板坯连铸连轧易酸洗热轧带钢的制备方法。
背景技术
热轧带钢的表面氧化铁皮一般由三层铁的氧化物组成，最外层是较致密柱状结晶构造的Fe2O3，呈红色；中间层是致密而无裂纹的Fe3O4，呈黑色；而最内层靠近基体的部分是疏松多孔、易被破坏的FeO，呈兰灰色，这些氧化物的氧含量是由外到内逐渐减小，并且外层致密，内层疏松多孔。根据Fe-O平衡相图，在570~1371℃时，FeO 处于稳定状态；在570℃以下时，FeO 发生共析反应生成α-Fe + Fe3O4 的混合物。在不同的热轧条件下，得到的氧化铁皮的结构和厚度是变化的。
针对热轧过程中钢板表面出现的氧化铁皮，国内外采用的主要常规除鳞(氧化铁皮)方法有高压水除鳞、机械除鳞、化学法除鳞、酸洗除鳞等。由于酸洗产生的废酸是环境的严重污染源之一，近年来不断地发展出多种清除带钢表面氧化铁皮的洁净技术，如还原法除鳞，湿式抛丸法和表面生态酸洗除鳞(EPS)等。目前，钢铁企业生产冷轧备料时，通过控制后续酸洗过程来达到提高酸洗带钢表面质量的目的，但是酸洗钢板的表面质量经常会出现“欠酸洗”或“过酸洗”等现象，造成后续酸洗过程中用酸量过高、对环境造成沉重的负荷。“易酸洗钢”是指不改变现有的生产条件、不影响钢板本身性能的前提下，通过调整热轧工艺参数来降低热轧板带氧化铁皮的厚度、改变氧化铁皮的结构使钢板表面生成较多的易于酸洗的FeO，使得钢板在酸洗过程中可以减少酸的用量，减小酸洗时间进而提高了酸洗效率的钢种。
目前热轧带钢的生产工艺的轧制温度偏高，并且在轧制过程中的冷却水量小，轧制节奏缓慢，这就造成了带钢在高温区间的氧化时间长，从而导致带钢的氧化铁皮厚度大，结构不均匀，不易酸洗。
发明内容
针对现有技术中存在的热轧钢板表面难以酸洗的问题，本发明提供一种薄板坯连铸连轧易酸洗热轧带钢的制备方法，通过降低氧化铁皮的厚度，合理设定氧化铁皮结构，提高氧化铁皮横向均匀性，增加热轧氧化铁皮微裂纹，从而达到减少酸洗用酸量、提高酸洗效率和酸洗效果的目的。
本发明的薄板坯连铸连轧易酸洗热轧带钢的生产方法，按照以下步骤进行：
（1）冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C ≤0.1%，Si ≤0.2%，Mn 0.05%-1.0%，P ≤0.02%，S≤0.01%，Al 0.010~0.06%，余量为铁；
（2）将板坯加热到1100~1150℃出加热炉，对板坯进行高压水除鳞，要求除鳞时水压至少为28MPa；
（3）将除鳞后的板坯进入精轧机组，然后进行精轧，精轧开轧温度为1050~1110℃，终轧温度为860~920℃，精轧时的轧制速度为5~12m/s，在精轧过程中，以冷却水管路最大水量为基准，第一和第二机架间的冷却水水量≥60%，第二和第三机架间的冷却水水量为50%-60%，第三和第四、第四和第五机架间的冷却水水量为30%-50%，第五和第六、第六和第七机架间的冷却水水量为10%-20%；
（4） 精轧后对板坯先后进行超快冷和层流冷却，超快冷冷却速率≥30℃/s，终冷温度控制在690-740℃，层流冷却采用前段式冷却，将板坯冷却至550~650℃时，对板坯进行卷取，卷取后的冷却速率为1~3℃/min，最终获得氧化铁皮FeO的含量低于10wt%，氧化铁皮厚度减薄5-10um，结构均匀的易酸洗热轧带钢。
采用本发明工艺，热轧带钢氧化铁皮结构以先共析Fe3O4和共析组织Fe3O4+Fe为主，在基体与氧化铁皮界面处有10%左右的FeO存在，沿着冷轧备料带钢宽度方向上氧化铁皮厚度和结构都比较均匀，氧化铁皮表面出现大量微裂纹，有利于后续酸洗酸液进入，提高酸洗速率，氧化铁皮厚度基本控制在5-10μm范围内。
本发明特点和有益效果是：
(1)本发明通过优化精轧过程中的轧制温度，并结合机架间的冷却方式提高轧制钢材板坯的节奏，减少带钢在高温区间的氧化时间，从而有效的降低氧化铁皮的厚度，控制合理的轧制温度区间，有利于氧化铁皮塑性的提高，避免氧化铁皮破碎和压入造成红色铁皮缺陷；
(2)本发明在轧后冷却方面，采用超快冷和层流冷却模式相结合方式，利用超快冷快冷速大的特点，有效的降低了带钢表面温度，使得表面氧化铁皮热应力加大使得氧化铁皮表面出现大量微裂纹，有利于后续酸洗酸液进入，提高酸洗速率，后续前段式层流冷却方式能够合理的控制卷取温度，通过控制卷取温度的方法来达到控制后续氧化亚铁的共析反应进程的目的，进而实现氧化铁皮结构的合理控制，使最终氧化铁皮微观结构在线控制为易酸洗的结构，通过氧化铁皮结构的检测，本发明的热轧带钢的表面边部、1/4处和中心处的氧化铁皮结构和厚度均匀，提高了氧化铁皮的横向均匀性，这是提高酸洗速率，酸洗后表面明显改善的一个主要原因；
(3)本发明的易酸洗热轧带钢，表面氧化铁皮厚度控制在5-10μm范围内，氧化铁皮的结构合理且均匀性好，氧化铁皮表面存在大量微小裂纹，在后续酸洗过程中，带钢的酸洗效率提高，酸耗降低，在保证钢板酸洗质量的情况下，有效地提高了酸洗效率。
附图说明
图1为在实施例1的易酸洗热轧带钢表面氧化铁皮的断面结构；
图2为在实施例1的易酸洗热轧带钢表面氧化铁皮的微观表面形貌；
图3为在实施例1的易酸洗热轧带钢经过酸洗后钢板的宏观表面形貌照片；
图4为在实施例2的易酸洗热轧带钢表面氧化铁皮的断面结构；
图5为在实施例2的易酸洗热轧带钢表面氧化铁皮的微观表面形貌；
图6为在实施例2的易酸洗热轧带钢经过酸洗后钢板的宏观表面形貌照片；
图7为在实施例3的易酸洗热轧带钢表面氧化铁皮的断面结构；
图8为在实施例3的易酸洗热轧带钢表面氧化铁皮的微观表面形貌；
图9为在实施例3的易酸洗热轧带钢经过酸洗后钢板的宏观表面形貌照片；
图10为对比例的实验钢种在原始工艺条件下得到的钢板表面氧化铁皮的断面结构；
图11为对比例的实验钢种在原始工艺条件下得到钢板表面氧化铁皮的微观表面形貌；
图12为对比例的实验钢种在原始工艺条件下经过酸洗后钢板的宏观表面形貌照片。
具体实施方式
本发明实施例中对于易酸洗热轧带钢表面氧化铁皮的形貌观察采用的是日本JEOL公司生产的JXA-8530F型场发射电子探针。
对易酸洗热轧带钢进行酸洗的酸洗工艺为：采用浅槽紊流酸洗方式，酸洗用酸为160g/L的HCl溶液，酸洗槽温度为（80-85）℃，漂洗水的水温为（60-80）℃。
实施例1
（1）冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C：0.045%，Si： 0.012%，Mn：0.18%，P：≤0.02%，S：≤0.006%，Al：0.022%，余量为铁；
（2）将板坯加热到1150℃出炉，对板坯进行高压水除鳞，除鳞水压为30MPa；
（3）将除鳞后的板坯进入精轧机组，然后进行精轧，精轧开轧温度为1110℃，终轧温度为880℃，精轧时的轧制速度为8.9m/s，在精轧过程中，第一和第二机架间的冷却水水量60%，第二和第三机架间的冷却水水量为50%，第三和第四机架间的冷却水水量为40%、第四和第五机架间的冷却水水量为35%，第五和第六机架间的冷却水水量为20%，第六和第七机架间的冷却水水量为10%；
（4）精轧后对板坯先后进行超快冷和层流冷却，超快冷冷却速率30℃/s，终冷温度控制在720℃，层流冷却采用前段式冷却，将板坯冷却至620℃时，对板坯进行卷取，卷取后的冷却速率为1℃/min，获得的结构如图1所示，氧化铁皮以先共析Fe3O4和共析组织Fe3O4+Fe为主，其百分含量为92%，其余为FeO，氧化铁皮厚度减薄7-8μm，氧化铁皮结构均匀且氧化铁皮表面存在大量的微裂纹，有利于后续酸洗过程中酸液的进入，在保证钢板酸洗质量的情况下，有效地提高了酸洗效率。
实施例2
（1）冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C：0.034%，Si：0.015%，Mn：0.16%，P：≤0.02%，S：≤0.006%，Al：0.032%，余量为铁；
（2）将板坯加热到1120℃出炉，对板坯进行高压水除鳞，除鳞水压为32MPa；
（3）将除鳞后的板坯进入精轧机组，然后进行精轧，精轧开轧温度为1080℃，终轧温度为860℃，精轧时的轧制速度为9.2m/s，在精轧过程中，第一和第二机架间的冷却水水量70%，第二和第三机架间的冷却水水量为55%，第三和第四机架间的冷却水水量为45%、第四和第五机架间的冷却水水量为30%，第五和第六机架间的冷却水水量为20%，第六和第七机架间的冷却水水量为11%；
（4） 精轧后对板坯先后进行超快冷和层流冷却，超快冷冷却速率35℃/s，终冷温度控制在695℃，层流冷却采用前段式冷却，将板坯冷却至605℃时，对板坯进行卷取，卷取后的冷却速率为2℃/min，获得的热轧带钢氧化铁皮结构如图4所示，氧化铁皮以先共析Fe3O4和共析组织Fe3O4+Fe为主，其百分含量为96%，其余为FeO，氧化铁皮厚度减薄5.5-7.5um，氧化铁皮结构均匀且氧化铁皮表面存在大量的微裂纹，有利于后续酸洗过程中酸液的进入，在保证钢板酸洗质量的情况下，有效地提高了酸洗效率。
实施例3
（1）冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C 0.1%，Si 0. 2%，Mn 0.05%，P ≤0.02%，S≤0.01%，Al 0.01%，余量为铁；
（2）将板坯加热到1100℃出加热炉，对板坯进行高压水除鳞，除鳞时水压为28MPa；
（3）将除鳞后的板坯进入精轧机组，然后进行精轧，精轧开轧温度为1050℃，终轧温度为920℃，精轧时的轧制速度为5m/s，在精轧过程中，第一和第二机架间的冷却水水量为70%，第二和第三机架间的冷却水水量为60%，第三和第四、第四和第五机架间的冷却水水量为30%，第五和第六、第六和第七机架间的冷却水水量分别为15%；
（4） 精轧后对板坯先后进行超快冷和层流冷却，超快冷冷却速率35℃/s，终冷温度控制在690℃，层流冷却采用前段式冷却，将板坯冷却至550℃时，对板坯进行卷取，卷取后的冷却速率为3℃/min，最终获得氧化铁皮的断面结构如图7所示，其FeO的含量低于10wt%，氧化铁皮厚度减薄5-10um，结构均匀的易酸洗热轧带钢。
实施例4
（1）冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C 0.056%，Si 0.018%，Mn 1.0%，P ≤0.02%，S≤0.01%，Al 0.06%，余量为铁；
（2）将板坯加热到1150℃出加热炉，对板坯进行高压水除鳞，要求除鳞时水压为35MPa；
（3）将除鳞后的板坯进入精轧机组，然后进行精轧，精轧开轧温度为1050℃，终轧温度为860℃，精轧时的轧制速度为12m/s，在精轧过程中，第一和第二机架间的冷却水水量75%，第二和第三机架间的冷却水水量为60%，第三和第四、第四和第五机架间的冷却水水量为50%，第五和第六、第六和第七机架间的冷却水水量分别为20%和15%；
（4） 精轧后对板坯先后进行超快冷和层流冷却，超快冷冷却速率为40℃/s，终冷温度控制在740℃，层流冷却采用前段式冷却，将板坯冷却至650℃时，对板坯进行卷取，卷取后的冷却速率为2℃/min，最终获得氧化铁皮FeO的含量低于10wt%，氧化铁皮厚度减薄5-10um，结构均匀的易酸洗热轧带钢。
对比例
在调整工艺前，实验钢种表面的氧化铁皮的断面结构及铁皮厚度的照片如图7所示。通过图7可以看到，在原始工艺条件下，氧化铁皮的厚度为11~13μm，氧化铁皮的厚度较大，图8示出的是在原始工艺条件下，钢板表面氧化铁皮的微观表面形貌。
（1）冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C：0.045%，Si： 0.012%，Mn：0.18%，P：≤0.021%，S：≤0.006%，Al：0.022%，余量为铁；
（2）将板坯加热到1170℃出炉，对板坯进行高压水除鳞，除鳞水压为30MPa；
（3）将除鳞后的板坯进入精轧机组，然后进行精轧，精轧开轧温度为1130℃，终轧温度为850℃，精轧时的轧制速度为8.9m/s，在精轧过程中，第一和第二机架间的冷却水水量40%，第二和第三机架间的冷却水水量为30%，第三和第四机架间的冷却水水量为25%，其余机架间不开冷却水；
（4）精轧后对板坯进行层流冷却，层流冷却采用前段式冷却，将板坯冷却至670℃时，对板坯进行卷取，卷取后的冷却速率为1℃/min。如图10所示氧化铁皮的厚度为11~13μm，氧化铁皮的厚度较大，图11示出的是在原始工艺条件下，钢板表面氧化铁皮的微观表面形貌。从图12可以看出，原始工艺下酸洗厚度带钢表面出现不规则的黑色带状条纹，导致酸洗效果较差。
Claims (1)
1.一种薄板坯连铸连轧易酸洗热轧带钢的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：
（1）冶炼钢水并连铸成板坯，其成分按重量百分比为C≤0.1%，Si≤0.2%，Mn0.05%-1.0%，P≤0.02%，S≤0.01%，Al0.010～0.06%，余量为铁；
（2）将板坯加热到1100～1150℃出加热炉，对板坯进行高压水除鳞，要求除鳞时水压至少为28MPa；
（3）将除鳞后的板坯进入精轧机组，然后进行精轧，精轧开轧温度为1050～1110℃，终轧温度为860～920℃，精轧时的轧制速度为5～12m/s，在精轧过程中，以冷却水管路最大水量为基准，第一和第二机架间的冷却水水量≥60%，第二和第三机架间的冷却水水量为50%-60%，第三和第四、第四和第五机架间的冷却水水量为30%-50%，第五和第六、第六和第七机架间的冷却水水量为10%-20%；
（4）精轧后对板坯先后进行超快冷和层流冷却，超快冷冷却速率≥30℃/s，终冷温度控制在690-740℃，层流冷却采用前段式冷却，将板坯冷却至550～650℃时，对板坯进行卷取，卷取后的冷却速率为1～3℃/min，最终获得氧化铁皮中FeO的含量低于10wt%，氧化铁皮厚度减薄至5-10um，结构均匀的易酸洗热轧带钢。
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| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210609 Address after: 110819 No. 3 lane, Heping Road, Heping District, Shenyang, Liaoning 11 Patentee after: Northeastern University Patentee after: LYSTEEL Co.,Ltd. Patentee after: Hunan Hualing LIANGANG special new material Co., Ltd Address before: 110819 No. 3 lane, Heping Road, Heping District, Shenyang, Liaoning 11 Patentee before: Northeastern University Patentee before: LYSTEEL Co.,Ltd. Patentee before: HUNAN HUALING LIANGANG STEEL SHEET Co.,Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140514 Termination date: 20210530 |