CN103966521A - 一种短流程生产耐大气腐蚀薄带钢的方法 - Google Patents

Abstract

一种短流程生产耐大气腐蚀薄带钢的方法，其包括如下步骤：1)采用薄带连铸工艺生产，化学成分质量百分比为：C0.02～0.15％，Si0.20～0.75％，Mn0.2～1.5％，P0.02～1.5％，S≤0.008％，Cu0.3～0.80％，Cr0.30～1.25％，Ni0.08～0.65％，Al0.01％～0.06％，余Fe和不可避免杂质；形成1～2.5mm厚铸带；2)进轧机轧制成0.7～1.5mm的带钢；3)经冷却装置冷却，冷却装置为喷雾冷却结合喷射除鳞颗粒的复合装置，冷却速率5～20℃/s；4)切头后进入卷取机成卷，卷取温度650℃～800℃。本发明采用无酸除磷的方法去除带材表面的金属氧化物等杂质，最大程度保持薄带连铸带的表面性能，实现薄带连铸产品以热代冷使用，提高产品的性价比。

Description

一种短流程生产耐大气腐蚀薄带钢的方法

技术领域

本发明涉及连铸工艺，特别涉及一种短流程生产耐大气腐蚀薄带钢的方法。

背景技术

传统的薄带大都是由厚达70-200mm的铸坯经过多道次连续轧制生产出来的，而采用双辊薄带连铸工艺生产的铸带经过一道次或两道次轧制成为热轧带，经过酸洗或冷轧处理后即可投入市场使用。相比传统的带的生产工艺，后者的生产线比较短，所需要的能源比较少，是一种低碳环保的热轧薄带生产工艺。

双辊薄带连铸典型的工艺流程为：大包中的熔融钢水通过水口、中间包以及布流器直接浇注在一个由两个相对转动并能够快速冷却的铸辊和侧封装置围成的熔池中，钢水在铸辊旋转的周向表面凝固形成凝固壳并逐渐生长，进而在两铸辊辊缝隙最小处(nip点)形成1-3mm厚的钢带，钢带经由导板导向被夹送辊送入轧机中轧制成0.7-2.5mm的薄带，随后经过喷淋冷却装置冷却，最后送入卷取机卷取成卷。

应用此工艺，生产过程中金属的凝固时间比较短，所以薄带连铸产品晶粒细化、材料强度、韧性、延伸率等性能均有所提高。而且，薄带连铸生产的带钢，尤其是厚度小于2mm的薄规格热轧带，可以直接用来替代冷轧产品(以热代冷)，使得薄带连铸的产品领域得到大大的拓展，由于不需要多次冷轧减薄工序，所以其产品生产成本低，性价比更加突出。

目前市场上有一些应用领域需要厚度较薄、表面粗糙度要求不高的薄带钢，这种材料规格可以采用薄带连铸工艺进行制造。要使薄带连铸的热轧产品达到如此高的要求，需要对热轧板进行表面去氧化皮处理，并提高后者的表面质量。

一般通过两个途径提高表面质量，一方面在薄带连铸生产过程中，要尽量控制带钢表面生成的氧化皮厚度，另一方面，薄带连铸在线热轧后的带钢要进行相应的表面处理，比如酸洗或其他方式的除磷，以提高带的表面质量。此工艺流程中的去除氧化皮工序采用了传统的湿法化学-酸洗除鳞的方法，该方法必须面对大量的酸液与废酸的处理，对环境影响大，而且花费比较大。

另一方面，利用薄带连铸生产某些钢种可以得到表面质量优于传统工艺生产的热轧板，比如，采用薄带连铸生产的耐大气腐蚀钢，带钢表面会富集一层耐腐蚀性元素，如Cu、P、Cr等，可以大大提高带的抗腐蚀性能。假如这种带钢经过传统的湿法化学-酸洗除鳞的方法，会对带钢表面层造成破坏，使带钢表面富集的耐腐蚀性元素层，如Cu、P、Cr等消失或减少，从而降低耐腐蚀性能。

因此，为了尽最大可能利用薄带连铸产品的特点，最好采用非湿法化学除磷的形式去除带表面的氧化皮。综上所述，提出以下短流程热轧带钢的生产工艺及生产线布置方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种短流程生产耐大气腐蚀薄带钢的方法，利用薄带连铸的工艺技术生产薄规格的金属带，如耐大气腐蚀钢等薄带产品，通过采用喷雾冷却结合喷射除鳞颗粒的复合冷却，控制带钢冷却速度，结合采用无酸除磷的方法去除带材表面的金属氧化物等杂质，最大程度保持薄带连铸带的表面抗腐蚀性能、提高产品表面质量，同时减少环境污染，实现薄带连铸产品以热代冷使用，提高产品的性价比。本发明适用于用双辊式薄带连铸机浇注厚度1.0-5mm的金属铸带，尤其适用于生产耐大气腐蚀钢等表面粗糙度要求不高的钢种。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种短流程生产耐大气腐蚀薄带钢的方法，其包括如下步骤：

1)采用薄带连铸工艺生产耐大气腐蚀钢薄带，其化学成分质量百分比为：C0.02～0.15％，Si0.20～0.75％，Mn0.2～1.5％，P0.02～1.5％，S≤0.008％，Cu0.3～0.80％，Cr0.30～1.25％，Ni0.08～0.65％，Al0.01％～0.06％，其余为Fe和不可避免杂质；形成1～2.5mm厚的铸带；

2)铸带经夹送辊夹送进入轧机中轧制成0.7～1.5mm的带钢；轧制过程中，轧制压下量不小于20％，带钢通过轧机前后设置的夹送辊保持张力；

3)带钢至冷却装置冷却，进入冷却装置前带钢温度为800℃～1000℃；冷却装置为喷雾冷却结合喷射除鳞颗粒的复合装置，其冷却速率为5℃/s～20℃/s，所述的冷却过程中，带钢通过冷却装置前后设置的夹送辊保持张力，此张力不能使带钢发生超过1％的延伸率；

4)带钢经过切头剪切头后，带钢进入卷取机成卷，卷取温度为650℃～800℃。

进一步，所述的冷却装置包括多排喷嘴，每排喷嘴垂直于带钢行走方向，并均匀布置在带钢上、下表面，每排上布置有多个喷嘴，相邻喷嘴的喷射范围重叠；所述的冷却装置的多排喷嘴沿带钢行走方向形成喷雾冷却段、射流除磷段、气体吹扫段。

位于带钢上、下表面的每排喷嘴上、下错位布置，位于带钢上、下表面的每排上的喷嘴沿带钢行走方向错位布置。

所述的喷雾冷却段包含多组喷水雾的冷却喷嘴，使用的液体介质为液态纯净水，气体介质为压缩空气或非氧化性气体，气体压力、水压力为0.2MPa～0.5MPa。

所述的射流除磷段的喷嘴在喷水雾的同时夹杂着喷射除鳞颗粒，其喷水雾时的气、水的工作压力在0.2～0.5MPa之间；裹夹着除鳞颗粒喷射的介质为压缩空气或非氧化性气体，该气体压力为0.24～1MPa，该气体压力为水压的1.2～2倍。

所述的射流除磷段的喷嘴中心线与带钢行进方向成一角度，该角度为10°～75°。

在带钢温度介于650℃～750℃时，喷嘴中心线与带钢行进方向间的角度为55°～65°。

所述的除鳞颗粒为无尖锐凸起球状物，直径0.1mm～0.5mm，颗粒为热压烧结氮化硼颗粒，或是其他氧化性能稳定的非金属氧化物，该颗粒的硬度为HB40～50。

所述的气体吹扫段采用高压气体对带钢表面进行吹扫，清除除磷颗粒和杂质，气体采用非氧化性气体，气体压力为0.3～0.8MPa。

所述的夹送辊为双辊夹送辊，或是三辊夹送辊装置。

冷却装置为喷雾冷却结合喷射除鳞颗粒的复合装置，其中，喷雾冷却段的冷却速率为5℃/s～15℃/s；射流除磷段的冷却速率为5℃/s～10℃/s。

本发明采用喷雾冷却结合喷射除鳞颗粒的方法，钢带经过冷却后即可卷取成卷，交付市场应用。如果对表面粗糙度有更高要求，还可以将冷却后的钢卷重新开卷重整。

在本发明制造方法中，

采用薄带连铸生产上述成份的耐大气腐蚀钢时，带钢表面会富集一层耐腐蚀性元素，如Cu、P、Cr等，可以大大提高带钢的抗腐蚀性能。

直接卷取的带钢表面粗糙度为Ra＝1-2.5μm，可以直接替代冷轧耐大气腐蚀钢使用，实现以热带冷的效果，具有较高的性价比。

所述的喷嘴在喷射压力较大的情况下，可以调节喷射方使其与钢带行进方向成一定的角度，目的是在除磷的同时降低带表面的粗糙度，在射流方向倾斜10°-75°可以显著降低带表面的粗糙度，优选55～65°作为射流喷射的工作角度。

所述的金属薄带生产工艺中，钢带进入喷雾冷却装置是的温度为800℃-1000℃，喷雾冷却装置的冷却速率不低于50℃/s。

本发明与已有技术的区别和改进之处：

日本发明JP7276005中，对双辊薄带连铸机生产的铸带在600-1400℃范围内以不低于40℃/s的冷却速度冷却后采用高压液体直接喷射在铸带表面的射流除磷处理，如果高压液体清除铸带表面氧化皮不完全，则进一步采用布置在除磷工序后部的双辊除磷装置进行除磷，这种双辊除磷装置可以是一个在线热轧机形式的。该专利将除磷的温度和冷却速度结合在一起，否则无法将氧化皮完全去除，这种工艺方法适用于该专利所述的某些钢种，与本发明相比，本发明利用快冷的同时保护铸带表面尽量避免氧化皮生成，而利用后续混合射流的方法除磷，该方法除磷段是单独的，不受冷却工艺影响。而本发明采用在冷却的同时去除带钢表面的氧化皮，所以与该对比专利方案、方法不同。

在美国专利US5875831/CN1058530C(《连续生产金属卷的工艺方法》)中，提到一种以热带冷热轧铸带方法，包括在线热处理、在线热轧、冷却、切边、切头、酸洗以及等多次工序，均在一条生产线上完成，而且还可以轮流利用某几种处理工艺和方法生产不同要求的热轧带产品。尤其是用于薄带连铸生产的铸带。其典型工艺如下：

典型工艺1：通过薄带连铸生产一种6mm以下的铸带，进行不低于30％的轧制，然后对这种热轧带进行热处理，处理温度介于800-1250℃之间，然后通过20-40℃/sec的冷却速度冷却带钢至100℃或更低，然后酸洗，切边、切头、最后进行卷取成卷。

典型工艺2：通过薄带连铸生产一种6mm以下的铸带，对这种热轧带进行热处理，处理温度介于800-1250℃之间，进行不低于30％的轧制，然后通过20-40℃/sec的冷却速度冷却带钢至100℃或更低，接下来进行酸洗，切边、切头、最后进行卷取。

在上述这些典型工艺中，都需要采用酸洗的方法去除铸带氧化皮，存在废酸处理污染环境的风险，另一方面，这种方法没有考虑酸洗对铸带性能的影响，所以本发明的铸带处理方法与该对比专利明显有区别。

本发明的主要优点是：

1、采用薄带连铸工艺生产带，直接进行热轧，经过冷却卷取后直接供给市场使用，达到以热带冷的目的，可以显著提高带的性价比，采用无酸除磷工艺可以更好的保持薄带连铸铸带的优良性能，尤其是耐腐蚀性能。

2、优化的无酸除磷工艺可以有效的提高带的表面质量，合理的工艺线布置拓宽了提高了生产线的工艺空间，可以满足不同产品的生产需要。

附图说明

图1为本发明实施例工艺布置示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。

参见图1、图2，其所示为本发明双辊薄带连铸生产耐大气腐蚀钢铸带的工艺流程：

大包1中的熔融钢水通过水口2、中间包3以及布流器4直接浇注在一个由两个相对转动并能够快速冷却的铸辊5a、5b和侧封板装置6a、6b围成的熔池7中，钢水在铸辊旋转的周向表面凝固，进而形成凝固壳并逐渐生长随后在两铸辊辊缝隙最小处(nip点)形成1-2.5mm厚的铸带11，钢成分：C0.06％，Si0.45％，Mn0.5％，P0.15％，S≤0.008％，Cu0.5％，Cr0.70％，Ni0.10％，Al0.03％；其余为Fe和不可避免杂质；铸带11经过非接触冷却装置8，由导板9导向夹送辊12，导板9位于铸机下密闭室10内，夹送辊12将带钢送入轧机13中，经过压下量20％在线热轧后形成1.2mm的薄带钢，随后冷却装置14以20℃/s的冷却速度对带钢进行冷却，冷却装置14内置有输送辊道15，冷却装置14前后布置有夹送辊18和飞剪夹送辊16，二者之间建立张力，利于冷却除鳞，带钢经过切头剪17切头，废料经过飞剪倾翻装置20落入废料收集斗21中，最后，带钢进入卷取机的温度为650℃-800℃，进入卷取机19、19’成卷。

其中，冷却装置14包括多排喷嘴，沿带钢行走方向形成喷雾冷却段141、射流除磷段142、气体吹扫段143。每排喷嘴垂直于带钢行走方向，并均匀布置在带钢上、下表面，每组喷嘴之间的喷射角有交叉，且带钢上、下表面的每排喷嘴组交错布置，位于带钢上、下表面的每排喷嘴上、下错位布置，位于带钢上、下表面的每排上的喷嘴沿带钢行走方向错位布置。

喷雾冷却采用喷射水雾并喷射夹杂固体除磷颗粒的喷嘴，其中喷嘴使用的液体介质为液态纯净水，气体介质为氮气，其中水压0.3MPa，气压0.3MPa，除鳞颗粒喷射气体压力为0.5MPa，颗粒为球状氮化硼颗粒直径0.2mm，气体吹扫采用氮气对带钢表面进行吹扫，清除除磷颗粒和其他杂质。最终的带钢性能如下：屈服强度达到340MPa，抗拉强度达到460MPa，延伸率达到23％以上，表面粗糙度Ra＜3。

综上所述，本发明利用薄带连铸工艺结合采用喷雾冷却结合喷射除鳞颗粒的复合冷却方法，通过控制带钢冷却速度，结合采用无酸除磷去除带材表面的金属氧化物等杂质，最大程度保持薄带连铸带的表面抗腐蚀性能、提高产品表面质量，同时减少环境污染，实现薄带连铸产品以热代冷使用，提高产品的性价比。

Claims (11)

1.一种短流程生产耐大气腐蚀薄带钢的方法，其包括如下步骤：

1)采用薄带连铸工艺生产耐大气腐蚀钢薄带，其化学成分质量百分比为：C0.02～0.15％，Si0.20～0.75％，Mn0.2～1.5％，P0.02～1.5％，S≤0.008％，Cu0.3～0.80％，Cr0.30～1.25％，Ni0.08～0.65％，Al0.01％～0.06％，其余为Fe和不可避免杂质；形成1～2.5mm厚的铸带；

2)铸带经夹送辊夹送进入轧机中轧制成0.7～1.5mm的带钢；轧制过程中，轧制压下量不小于20％，带钢通过轧机前后设置的夹送辊保持张力；

3)带钢至冷却装置冷却，进入冷却装置前带钢温度为800℃～1000℃；冷却装置为喷雾冷却结合喷射除鳞颗粒的复合装置，其冷却速率为5℃/s～20℃/s，所述的冷却过程中，带钢通过冷却装置前后设置的夹送辊保持张力，但此张力不能使带钢发生超过1％的延伸率；

4)带钢经过切头剪切头后，带钢进入卷取机成卷，卷取温度为650℃～800℃。

2.如权利要求1所述的短流程生产耐大气腐蚀薄带钢的方法，其特征是，所述的冷却装置包括多排喷嘴，每排喷嘴垂直于带钢行走方向，并均匀布置在带钢上、下表面，每排上布置有多个喷嘴，相邻喷嘴的喷射范围重叠；所述的冷却装置的多排喷嘴沿带钢行走方向形成喷雾冷却段、射流除磷段、气体吹扫段。

3.如权利要求2所述的短流程生产耐大气腐蚀薄带钢的方法，其特征是，位于带钢上、下表面的每排喷嘴上、下错位布置，位于带钢上、下表面的每排上的喷嘴沿带钢行走方向错位布置。

4.如权利要求2所述的短流程生产耐大气腐蚀薄带钢的方法，其特征是，所述的喷雾冷却段包含多组喷水雾的冷却喷嘴，使用的液体介质为液态纯净水，气体介质为压缩空气或非氧化性气体，气体压力、水压力为0.2MPa-0.5MPa。

5.如权利要求2所述的短流程生产耐大气腐蚀薄带钢的方法，其特征是，所述的射流除磷段的喷嘴在喷水雾的同时夹杂着喷射除鳞颗粒，其喷水雾时的气、水的工作压力在0.2～0.5MPa之间；裹夹着除鳞颗粒喷射的介质为压缩空气或非氧化性气体，该气体压力为0.24～1MPa，该气体压力为水压的1.2～2倍。

6.如权利要求1或2或5所述的短流程生产耐大气腐蚀薄带钢的方法，其特征是，所述的除鳞颗粒为无尖锐凸起球状物，直径0.1mm～0.5mm，颗粒为热压烧结氮化硼颗粒，或是其他氧化性能稳定的非金属氧化物，该颗粒的硬度为HB40～50。

7.如权利要求2或3或5所述的短流程生产耐大气腐蚀薄带钢的方法，其特征是，所述的射流除磷段的喷嘴中心线与带钢行进方向成一角度，该角度为10°～75°。

8.如权利要求2或3所述的短流程生产耐大气腐蚀薄带钢的方法，其特征是，在带钢温度介于650℃～750℃时，所述的射流除磷段的喷嘴中心线与带钢行进方向间的角度为55°～65°。

9.如权利要求2所述的短流程生产耐大气腐蚀薄带钢的方法，其特征是，所述的气体吹扫段采用高压气体对带钢表面进行吹扫，清除除磷颗粒和杂质，气体采用非氧化性气体，气体压力为0.3～0.8MPa。

10.如权利要求1或2所述的短流程生产耐大气腐蚀薄带钢的方法，其特征是，冷却装置为喷雾冷却结合喷射除鳞颗粒的复合装置，其中，喷雾冷却段的冷却速率为5℃/s～15℃/s；射流除磷段的冷却速率为5℃/s～10℃/s。

11.如权利要求1所述的短流程生产耐大气腐蚀薄带钢的方法，其特征是，所述的夹送辊为双辊夹送辊，或是三辊夹送辊装置。