CN104946872B - 一种制备钢板厚度在8~20mm的低应力热轧高强钢的方法 - Google Patents

Abstract

一种制备钢板厚度在8~20mm的低应力热轧高强钢的方法：连铸坯加热→粗轧→精轧→轧后冷却→卷取→空冷至室温→重新开卷→粗矫→横切→精矫→钢板堆垛；其热轧过程采用微中浪方法轧制；钢板采用加密型层流冷却方式；粗矫阶段使钢板两端的翘曲值在100~300mm；精矫阶段使钢板两端的翘曲值在0~2mm，过载系数的取值范围在3~10，并控制钢板的厚度方向塑性变形比例不低于80%。本发明在保证钢板力学性能的前提下，使钢板横向任意两点之间的残余应力之差的绝对值不超过75MPa，钢板形状平直稳定，完全能满足更高端客户的要求。

Description

一种制备钢板厚度在8~20mm的低应力热轧高强钢的方法

技术领域

本发明涉及一种高强钢的生产方法，具体地属于一种低应力厚规格高强钢的生产方法，特别适用于降低屈服强度大于500MPa、厚度为8.0~20mm，内应力低的生产方法。

背景技术

热轧带钢板形是用户要求越来越高的一个质量指标。其板形的好坏，会影响带钢开平、切条及其后续焊接过程的加工效率及其最终的产品质量，尤其是高强工程机械用钢、船板、锅炉容器钢和汽车大梁板等，需要进行后续加工的高强度厚规格热轧产品，对产品的板形更是提出了严格的要求。而存在于钢板内部的残余应力与板形有着非常密切的关系。残余应力的存在将影响板料的成形性能和产品质量，残余应力的松弛还影响板料尺寸的稳定性。当对钢板进行裁剪加工时，由于金属板件内的残余应力得到释放，将使金属板件出现变形，从而导致下游用户使用时损伤加工设备、焊接困难、延迟生产，甚至无法正常生产。因此，解决厚规格高强钢中的残余应力问题，实现低应力高强钢的制造具有重要的现实意义和经济意义。

近年来，钢材高强化的趋势越来越明显，需求量也持续增加。钢材的强度越高、厚度越厚，带钢的残余应力越大，存在潜在板形的风险越高，在后续的裁剪加工和使用过程中容易出现较大的变形。

经检索，中国专利申请号为201010162933.2的文献，公开了一种热轧高强钢残余应力的消除方法。对于厚度大于8mm的钢卷入缓冷坑进行缓冷处理，而对于厚度小于8mm的钢卷则进行空冷，冷却至室温后，再进行平整轧制。采用辊式矫直机对上述进行过处理的高强钢卷进行矫直开平，横切成钢板，利用辊底式热处理炉对开平后的钢板进行去应力退火，出炉后堆垛冷却进行缓冷，最后再用矫直机组对钢板进行矫直，使得高强钢获得良好的板形，满足用户的使用要求。其不足是不仅需要有专门的缓冷坑，还需要进行两次矫直并要热处理，导致工序多、流程长，成本高。

中国专利申请号为2007100112265.3的文献，其公开了一种消除钢中残余应力的方法，对具有残余应力的钢进行脉冲电流处理，其特点是脉冲处理后的材料在保持所需微结构的同时部分甚至完全消除了材料中的残余应力。其存在的问题是需要专门的电脉冲设备，投资成本高，且不适合钢厂的大规模批量化生产。

中国专利申请号为200910093663.1的文献，其公开了一种消除热轧高强钢板形缺陷的方法，将平整轧制、罩式退火与辊式矫直工艺相结合，以消除高强钢内应力。存在的问题是仅适合薄规格热轧产品，另外需要进行罩式退火，工序复杂且显著增加了成本。

中国专利申请号为200810246327.1的文献，公开了一种采用热轧平整机组减小带钢残余应力的方法，其特征在于在热轧平整机组上采用矫直机对带钢进行弯曲，同时在矫直机的后侧沿带钢长度方向上施加与带钢运动方向相反的张力、在矫直机的前侧沿带钢长度方向上施加与带钢运动方向一致的张力，使带钢沿板长方向上的变形趋同。存在的问题是仅适合薄规格热轧产品，对于厚规格产品，张力的作用不明显。

中国专利申请号为200910061349.5的文献，公开了一种微应力热轧板的生产方法及其设备。该方法的主要步骤如下：第一步，将热轧板钢卷开卷，并对开卷后的热轧板进行常温矫直；第二步，将常温矫直后得到的平直热轧板送至电磁感应炉中进行回火热处理；第三步，对经过电磁感应加热回火处理的热处理板带进行室温矫直；最后对矫直后的热轧板带进行定尺横切，并将裁剪后的热轧板堆垛。其虽然在矫直工序中加入回火处理工序，可保证热轧板板形平直，但回火处理工序的引入，也会增加制造成本。

中国专利申请号为201010200305.9的文献，公开了一种低合金高强钢在控制冷却阶段的板形控制方法，通过控制钢板冷却过程中上下水比、边部遮挡和钢板经过冷却区的速度来控制钢板控制冷却后的板形。其存在的问题是对于厚规格高强钢，在冷却过程中表观板形的表现并不明显，因此其调控作用有限。

中国专利申请号为200810141499.2的文献，公开了一种高强钢板的板形控制方法，其主要特征是通过控制加热温度、轧制压力、轧制温度、单道次压下量、轧制速度和冷却温度等，以获得良好板形。其存在的问题是主要针对表观板形，对残余应力的控制作用弱。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种在保证钢板力学性能的前提下，使钢板横向任意两点之间的残余应力之差的绝对值不超过75MPa，钢板形状平直稳定，满足更高客户端要求的制备钢板厚度在8~20mm的低应力热轧高强钢的方法。

实现上述目的的措施：

一种制备钢板厚度在8~20mm的低应力热轧高强钢的方法，其制备工艺：连铸坯加热→粗轧→精轧→轧后冷却→卷取→空冷至室温→重新开卷→粗矫→横切→精矫→钢板堆垛；

其中：热轧过程采用微中浪方法轧制，钢板的中部平直度控制在10~30IU；

热轧后的钢板采用加密型层流冷却方式，并控制上下水比在1：1.2~1.5，侧向喷嘴的高压水流喷射方向与轧制方向成95°~100°夹角喷射冷却；

在粗矫阶段，通过调整辊缝及粗矫辊的倾斜度在0.05~0.1mm，使钢板两端的翘曲值控制在100~300mm；

在精矫阶段，通过调整辊缝及精矫辊的倾斜度在1.1~1.8mm，使钢板两端的翘曲值控制在0~2mm，过载系数的取值范围在3~10，并控制钢板的厚度方向塑性变形比例不低于80%。

优选地：在精矫阶段过载系数的取值范围在6.5~7.5。

本发明之所以在轧制后的冷却中，控制上下水比在1：1.2~1.5，侧向喷嘴的高压水流喷射方向与轧制方向成95°~100°夹角喷射冷却，是因为通过上下水比的控制和提高侧向水流的喷射效果，可以提高钢板在层流冷却过程中的温度均匀性，从而减少热应力和组织应力的产生。

本发明之所以在粗矫阶段，通过调整辊缝及粗矫辊的倾斜度，使钢板两端的翘曲值在100~300mm，是由于在粗矫过程通过相对较大的变形，可以使钢板内部的残余应力通过大变形由不均匀分布向均匀分布转变，改善矫直效果。

本发明之所以在精矫阶段，通过调整辊缝及精矫辊的倾斜度，使钢板两端的翘曲值在0~2mm，过载系数的取值范围在3~10，并控制钢板的厚度方向塑性变形比例不低于80%，其在于在保证精矫出口板形基本平直的前提下，通过相对较大的矫直变形，降低钢板内部残余应力，从而改善钢板的潜在板形，避免钢板后续进一步切割分条后出现的翘曲现象。

本发明与现有技术相比，在保证钢板力学性能的前提下，使钢板横向任意两点之间的残余应力之差的绝对值不超过75MPa，钢板形状平直稳定，完全能满足更高端客户的要求。

附图说明

图1为本发明在生产的钢板横向检测残余应力的测试点的布局示意图；

图2为本发明生产的屈服强度700MPa高强钢卷取前带钢横向温度分布情况；

图3为本发明生产的屈服强度650MPa高强钢卷取前带钢横向温度分布情况。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

实施例1

一种制备钢板规格：厚度为8 mm，宽度为1800mm，屈服强度为700MPa，其制备工艺：

连铸坯加热→粗轧→精轧→轧后冷却→卷取→空冷至室温→重新开卷→粗矫→横切→精矫→钢板堆垛；

其中：

经将连铸坯加热到1250-1300℃后，采用微中浪进行热轧，并使粗轧出口温度在1050-1100℃，精轧出口温度在860-880℃，并控制钢板的中部平直度值在15IU；

采用加密型层流冷却方式，其冷却水的压力为1.2bar，带钢上下表面的冷却水比为1：1.3，并使侧向喷嘴的高压水流喷射方向与轧制方向成95°；

在温度为600-620℃下进行卷取；

采用7辊矫直机进行粗矫，粗矫辊的倾斜度设置为0.1mm，钢板出粗矫机组后两端翘曲值为300mm；

在精矫阶段，采用11辊矫直机进行精矫，通过调整辊缝及精矫辊的倾斜度在1.2mm，使钢板两端的翘曲值控制在0.3mm，过载系数的取值在6，并控制钢板的厚度方向塑性变形比例在82%。

经对在钢板的横向设置的7个测试点采用盲孔法进行残余应力检测，结果见表1。

实施例2

一种制备钢板规格：厚度为10mm，宽度为1750mm，屈服强度为650MPa，其制备工艺：

连铸坯加热→粗轧→精轧→轧后冷却→卷取→空冷至室温→重新开卷→粗矫→横切→精矫→钢板堆垛；

其中：

经将连铸坯加热到1250-1300℃后，采用微中浪进行热轧，并使粗轧出口温度在1080-1120℃，精轧出口温度在880-900℃，并控制钢板的中部平直度值在10IU；

采用加密型层流冷却方式，其冷却水的压力为1.2bar，带钢上下表面的冷却水比为1：1.2，并使侧向喷嘴的高压水流喷射方向与轧制方向成96°；

在温度为610-630℃下进行卷取；

采用7辊矫直机进行粗矫，粗矫辊的倾斜度设置为0.08mm，钢板出粗矫机组后两端翘曲值为250mm；

在精矫阶段，采用11辊矫直机进行精矫，通过调整辊缝及精矫辊的倾斜度在1.3mm，使钢板两端的翘曲值控制在0.5mm，过载系数的取值在6.5，并控制钢板的厚度方向塑性变形比例在84%。

经对在钢板的横向设置的7个测试点采用盲孔法进行残余应力检测，结果见表2。

实施例3

一种制备钢板规格：厚度为12 mm，宽度为1700mm，屈服强度为600MPa，其制备工艺：

连铸坯加热→粗轧→精轧→轧后冷却→卷取→空冷至室温→重新开卷→粗矫→横切→精矫→钢板堆垛；

其中：

经将连铸坯加热到1250-1300℃后，采用微中浪进行热轧，并使粗轧出口温度在1080-1120℃，精轧出口温度在880-900℃，并控制钢板的中部平直度值在20IU；

采用加密型层流冷却方式，其冷却水的压力为1.2bar，带钢上下表面的冷却水比为1：1.4，并使侧向喷嘴的高压水流喷射方向与轧制方向成96°；

采用7辊矫直机进行粗矫，粗矫辊的倾斜度设置为0.06mm，钢板出粗矫机组后两端翘曲值为150mm；

在精矫阶段，采用11辊矫直机进行精矫，通过调整辊缝及精矫辊的倾斜度在1.5mm，使钢板两端的翘曲值控制在1.0mm，过载系数的取值在7.0，并控制钢板的厚度方向塑性变形比例在85%。

经对在钢板的横向设置的7个测试点采用盲孔法进行残余应力检测，结果见表3。

实施例4

一种制备钢板规格：厚度为16 mm，宽度为1700mm，屈服强度为550MPa，其制备工艺：

连铸坯加热→粗轧→精轧→轧后冷却→卷取→空冷至室温→重新开卷→粗矫→横切→精矫→钢板堆垛；

其中：

经将连铸坯加热到1250-1300℃后，采用微中浪进行热轧，并使粗轧出口温度在1080-1120℃，精轧出口温度在880-900℃，并控制钢板的中部平直度值在25IU；

采用加密型层流冷却方式，其冷却水的压力为1.2bar，带钢上下表面的冷却水比为1：1.45，并使侧向喷嘴的高压水流喷射方向与轧制方向成98°；

采用7辊矫直机进行粗矫，粗矫辊的倾斜度设置为0.05mm，钢板出粗矫机组后两端翘曲值为100mm；

在精矫阶段，采用11辊矫直机进行精矫，通过调整辊缝及精矫辊的倾斜度在1.6mm，使钢板两端的翘曲值控制在1.5mm，过载系数的取值在8.0，并控制钢板的厚度方向塑性变形比例在86%。

经对在钢板的横向设置的7个测试点采用盲孔法进行残余应力检测，结果见表4。

实施例5

一种制备钢板规格：厚度为20 mm，宽度为1850mm，屈服强度为500MPa，其制备工艺：

连铸坯加热→粗轧→精轧→轧后冷却→卷取→空冷至室温→重新开卷→粗矫→横切→精矫→钢板堆垛；

其中：

经将连铸坯加热到1250-1300℃后，采用微中浪进行热轧，并使粗轧出口温度在1080-1120℃，精轧出口温度在840-880℃，并控制钢板的中部平直度值在30IU；

采用加密型层流冷却方式，其冷却水的压力为1.2bar，带钢上下表面的冷却水比为1：1.5，并使侧向喷嘴的高压水流喷射方向与轧制方向成100°；

采用7辊矫直机进行粗矫，粗矫辊的倾斜度设置为0.05mm，钢板出粗矫机组后两端翘曲值为100mm；

在精矫阶段，采用11辊矫直机进行精矫，通过调整辊缝及精矫辊的倾斜度在1.8mm，使钢板两端的翘曲值控制在2.0mm，过载系数的取值在10，并控制钢板的厚度方向塑性变形比例在88%。

经对在钢板的横向设置的7个测试点采用盲孔法进行残余应力检测，结果见表5。

表1为实施例一残余应力检测结果（MPa）

检测位置	0°（横向）	45°	90°（轧向）
				1#	-30.2	10.3	22.3
2#	8.3	60.2	70.3
				3#	35.6	45.2	56.3
4#	40.2	50.3	65.9
				5#	29.6	42.5	35.7
6#	-5.2	8.2	65.1
				7#	-42.5	20.3	26.8

表2 为实施例二残余应力检测结果（MPa）

检测位置	0°（横向）	45°	90°（轧向）
				1#	-19.1	6.5	12.3
2#	-6.2	58.8	56.6
				3#	23.2	21.3	10.6
4#	-9.1	17.1	14.5
				5#	29.9	25.9	24.4
6#	-14.5	1.7	17.5
				7#	-29.3	12.1	20.5

表3 600MPa级高强钢的残余应力检测结果（MPa）

检测位置	0°（横向）	45°	90°（轧向）
				1#	-17.5	10.2	6.7
2#	-5.6	53.1	46.5
				3#	24.3	19.8	15.3
4#	6.5	16.5	14.2
				5#	21.6	32.3	20.7
6#	-12.8	7.6	13.6
				7#	-32.4	10.8	23.5

表4 550MPa级高强钢的残余应力检测结果（MPa）

检测位置	0°（横向）	45°	90°（轧向）
				1#	-24.3	7.6	16.7
2#	1.3	42.3	32.6
				3#	35.6	15.8	25.3
4#	10.2	16.5	34.1
				5#	26.5	35.4	22.0
6#	-6.7	10.5	25.3
				7#	-25.8	13.2	12.5

表5 500MPa级高强钢的残余应力检测结果（MPa）

检测位置	0°（横向）	45°	90°（轧向）
				1#	-35.2	-3.2	4.5
2#	-12.4	35.8	25.4
				3#	30.2	21.4	35.2
4#	20.6	16.5	26.7
				5#	25.6	32.7	22.0
6#	-9.8	15.4	15.3
				7#	-22.4	10.9	17.6

本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims (2)

1.一种制备钢板厚度在8~20mm的低应力热轧高强钢的方法，其制备工艺：连铸坯加热→粗轧→精轧→轧后冷却→卷取→空冷至室温→重新开卷→粗矫→横切→精矫→钢板堆垛；

其中：热轧过程采用微中浪方法轧制，钢板的中部平直度控制在10~30IU；

热轧后的钢板采用加密型层流冷却方式，并控制上下水比在1：1.2~1.5，侧向喷嘴的高压水流喷射方向与轧制方向成95°~100°夹角喷射冷却；

在粗矫阶段，通过调整辊缝及粗矫辊的倾斜度在0.05~0.1mm，使钢板两端的翘曲值控制在100~300mm；

在精矫阶段，通过调整辊缝及精矫辊的倾斜度在1.1~1.8mm，使钢板两端的翘曲值控制在0~2mm，过载系数的取值范围在6.5~10，并控制钢板的厚度方向塑性变形比例不低于80%。

2.如权利要求1所述的一种制备钢板厚度在8~20mm的低应力热轧高强钢的方法，其特征在于：在精矫阶段过载系数的取值范围在6.5~7.5。