CN105251783B - 一种综合力学性能和氧化铁皮结构控制的柔性化生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种综合力学性能和氧化铁皮结构控制的柔性化生产方法，设计方案是：首先设计出钢种的合理合金成分，然后板坯进入加热炉进行加热，轧制阶段，通过增加除鳞道次，投入轧制润滑油，优化轧制温度等方式来得到较薄的氧化铁皮厚度和优良的表面质量。精轧后的冷却阶段，采用超快冷却，控制了碳钢的组织形态。卷取后采用不同的冷却路径，控制氧化铁皮氧化铁皮中FeO的共析反应，得到适用于不同后工序的氧化铁皮结构。通过热轧工艺的控制、超快冷的使用，冷却路径的选择，实现了一种成分，生产不同力学性能级别和不同氧化铁皮结构的统一。该技术的推广，节约了资源消耗，而且降低了能源的消耗。

Description

一种综合力学性能和氧化铁皮结构控制的柔性化生产方法
技术领域
本发明属于热轧板带的生产领域，涉及一种综合力学性能和氧化铁皮结构控制的柔性化生产方法。
背景技术
随着国民经济的发展，国家对环保的要求越来越严格，提出了“节能减排”的要求，这对钢铁产品的要求也越来越高。氧化铁皮的控制技术运用在热轧生产过程中的钢种也越来越多。
在氧化铁皮控制上运用最多的是免酸洗的汽车大梁钢。如公开号为CN101906584A的中国发明专利申请记载了“环保型高表面质量免酸洗汽车大梁钢的生产方法”通过优化汽车大梁钢的化学成分和加热制度和轧钢工艺等生产出免酸洗的510L和610L汽车大梁用钢板。510L汽车大梁钢的铸坯成分为C为0.06～0.12％、Si为0.05～0.15％、Mn为0.50～1.40％、P为＜0.02％、S为＜0.01％、Cr为0.05～0.25％、Nb为0.01～0.04％、Alt为＞0.02％；610L汽车大梁钢的铸坯成分为C为0.06～0.12％、Si为0.05～0.15％、Mn为1.20～1.70％、P为＜0.02％、S为＜0.01％、Cr为0.05～0.25％、Nb为0.03～0.06％、V为0.03～0.06％、Ti为0.01～0.02％、Alt为＞0.02％。轧制工艺控制为加热温度在1220～1300℃，加热时间为3～3.5min，控制精轧终轧温度在860～1000℃和卷取温度540～600℃。510L汽车大梁钢抗拉强度为540MPa,610L汽车大梁钢抗拉强度为640MPa。公开号为CN102172622A的中国发明专利申请记载了“一种510L汽车大梁用黑皮钢的生产方法”，其化学成分控制：C为0.06～0.14％、Si为＜0.2％、Mn为1.2～1.6％、P为＜0.02％、S为＜0.01％、Nb为0.01～0.05％、Alt为0.02～0.06％。控制板坯加热温度在1230～1270℃，加热时间为3～3.5min，控制粗轧出口温度1040～1080℃，精轧终轧温度860～880℃和卷取温度540～580℃。如公开号为CN101935802A的中国发明专利申请记载了490MPa级免酸洗热轧钢板的生产方法，其化学成分为C为0.04～0.11％、Si为0.13～0.27％、Mn为0.9～1.30％、P为＜0.027％、S为＜0.017％、Ti为0.004～0.012％、Nb为0.013～0.027％、Al为0.01～0.09％。钢坯加热温度为1200～1240℃，热轧粗轧开轧温度1120～1220℃，终轧温度870～910℃，卷取温度550～585℃。文献“汽车大梁用热轧黑皮表面钢板335L的研制，谷春阳、时晓光、张紫茵，《轧钢》，2009年，4月”提出了335L的黑皮表面的汽车大梁钢的生产，其化学成分C为≥0.05％、Si为≤0.30％、Mn为≥0.80％、P为≤0.020％、S为≤0.010％、Nb为≥0.015％、Al为≥0.015％。钢坯加热温度1180～1250℃，终轧温度＞Ar3，卷取温度＜600℃。综上所述，现有的免酸洗大梁钢强度主要集中在500MPa和600MPa级，并且一种成分体系的钢种只针对于一种强度级别和氧化铁皮结构的免酸洗大梁钢。因此有必要提出一种同种化学成分的钢种生产出不同强度级别和结构的氧化铁皮的工艺方法。
发明内容
本发明所提出的一种综合力学性能和氧化铁皮结构控制的柔性化生产方法，目的在同一种化学成分的钢种上根据不同的生产工艺生产出不同力学性能和氧化铁皮结构的热轧产品，有效地降低合金成本，扩大产品的使用范围。
本发明的一种综合力学性能和氧化铁皮结构控制的柔性化生产方法，具体的工艺步骤如下：
1.板坯成分按质量百分比为C：0.01～0.10％、Si：0.01～0.10％、Mn：0.5～1.2％、S：≤0.008％、P：≤0.05％、Nb：0.015～0.03％、Ti：0.01～0.03％，其余为铁和不可避免的杂质。这种合金成分的钢种具有高耐候性，高强度，强韧性以及良好焊接性能，并且生产成本较低。
2.板坯进入加热炉进行加热，加热温度为1180℃～1220℃，加热炉在炉时间为150min～170min，然后进行除磷处理。
3.对除鳞后的板坯进行粗轧，粗轧的出口温度在1020℃～1040℃，粗轧轧制道次3～5道次，然后进行全道次除鳞处理。
4.将粗轧后的板坯进行精轧前除鳞处理，然后精轧，精轧机开轧温度为920℃～980℃，终轧温度在850℃～870℃，轧制速度＞6.0m/s，精轧各机架采用润滑轧制。通过投入轧制润滑，优化轧制温度等方式得到了较薄的氧化铁皮厚度和优良的表面质量。
5.精轧后冷却，冷却速度为40～80℃/S，冷却水水质pH值7.0～8.0，冷却至中间温度为520℃～600℃，然后卷取，卷取温度为480℃～550℃。采用这种超快冷工艺在保证力学性能的同时，控制了碳钢的组织形态，减少了渗碳体作为阴极形成原电池加快腐蚀的影响。
6.卷取后冷却，采用吹风，堆垛，保温罩的不同冷却路径冷却。最后获得不同力学性能和结构的的氧化铁皮，成品的厚度为4～12mm。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明一种综合力学性能和氧化铁皮结构控制的柔性化生产方法生产的钢材，化学成分上控制C、Si和Nb、Ti等贵重金属添加，达到合理的化学成分设计，提升整体的耐腐蚀性能；采用超快冷工艺在保证力学性能的同时，控制了碳钢的组织形态，减少了渗碳体作为阴极形成原电池加快腐蚀的影响；同时采用氧化铁皮的控制技术，根据不同的工艺要求，形成不同的氧化铁皮结构，满足不同的工序使用要求。实现了一种成分，生产不同力学性能级别和不同的氧化铁皮结构的统一。
(2)该技术的推广，节约了资源消耗，而且降低了能源的消耗，具有显著的经济效益和社会效益，响应了国家“节能减排”的号召，能降低能耗，提高企业的经济效益，增强企业的竞争力。
具体实施方式
在同一炉成分的板坯上，进行不同工艺的热轧工艺和超快冷工艺以及冷却路径的控制来得到不同的力学性能和不同结构的氧化铁皮。
实施例一
冶炼钢水及连铸成板坯，其成分按重量百分比为C：0.1％、Si：0.01％、Mn：0.5％、S：0.005％、P：0.01％、Nb：0.015％、Ti：0.018％，其余为铁和不可避免的杂质，其板坯厚度为220mm。
将板坯加入加热炉进行加热，加热温度为1180℃，加热时间为170min。出炉后的板坯进行除鳞处理。除鳞后的板坯进行5道次粗轧和全道次除磷处理，粗轧出口温度为1040℃。粗轧后对板坯进行精轧前除鳞，然后精轧，精轧机开轧温度为920℃，精轧终轧温度为850℃，轧制速度为7.0m/s。精轧后以40℃/s的速度冷却至600℃中间温度，其中冷却水质pH为7.0，然后进行卷取，卷取温度为550℃。卷取后的钢卷采用吹风冷却路径进行冷却，获得成品的厚度为6mm。此工艺得到的氧化铁皮结构是先共析Fe3O4然后共析出较多的FeO，其中Fe3O4含量为50％，氧化铁皮厚度为8.8μm，组织为铁素体和珠光体，屈服强度为380MPa，抗拉强度为500MPa，伸长率30％。
实施例二
冶炼钢水及连铸成板坯，其成分按重量百分比为C：0.08％、Si：0.1％、Mn：1.2％、S：0.008％、P：0.02％、Nb：0.02％、Ti：0.01％，其余为铁和不可避免的杂质，其板坯厚度为226mm。
将板坯加入加热炉进行加热，加热温度为1205℃，加热时间为155min。出炉后的板坯进行除鳞处理。除鳞后的板坯进行3道次粗轧和全道次除磷处理，粗轧出口温度为1020℃。粗轧后对板坯进行精轧前除鳞，然后精轧，精轧机开轧温度为980℃，精轧终轧温度为870℃，轧制速度为6.5m/s。精轧后以60℃/s的速度冷却至550℃中间温度，其中冷却水质pH为7.8，然后进行卷取，卷取温度为520℃。卷取后的钢卷采用堆垛冷却路径进行冷却，获得成品的厚度为4mm。此工艺得到的氧化铁皮的结构是先共析Fe3O4然后共析Fe3O4和Fe最后共析出少量FeO，其中Fe3O4含量为70％，氧化铁皮厚度为7.8μm，组织为铁素体和珠光体，屈服强度为452MPa，抗拉强度为556MPa，伸长率28％。
实施例三
冶炼钢水及连铸成板坯，其成分按重量百分比为C：0.01％、Si：0.04％、Mn：1.0％、S：0.001％、P：0.05％、Nb：0.03％、Ti：0.03％，其余为铁和不可避免的杂质，其板坯厚度为242mm。
将板坯加入加热炉进行加热，加热温度为1220℃，加热时间为150min。出炉后的板坯进行除鳞处理。除鳞后的板坯进行5道次粗轧和全道次除磷处理，粗轧出口温度为1020℃。粗轧后对板坯进行精轧前除鳞，然后精轧，精轧机开轧温度为980℃，精轧终轧温度为870℃，轧制速度为7.5m/s。精轧后以80℃/s的速度冷却至520℃中间温度，其中冷却水质pH为8.0，然后进行卷取，卷取温度为480℃，卷取后的钢卷采用保温罩冷却路径进行冷却，获得成品的厚度为12mm。此工艺氧化铁皮结构是少量先共析Fe3O4然后较多共析Fe3O4和Fe最后共析出极少量FeO，其中Fe3O4含量为88％，氧化铁皮厚度为7.2μm，组织为贝氏体，屈服强度为510MPa，抗拉强度为620MPa，伸长率22.5％。

Claims (3)

1.一种综合力学性能和氧化铁皮结构控制的柔性化生产方法，其特征在于，按以下步骤进行：
(1)板坯成分按质量百分比为C：0.01～0.10％、Si：0.01～0.10％、Mn：0.5～1.2％、S：≤0.008％、P：≤0.05％、Nb：0.015～0.03％、Ti：0.01～0.03％，其余为铁和不可避免的杂质；
(2)板坯进入加热炉进行加热，加热温度控制在1180℃～1220℃，加热炉在炉时间为150min～170min，然后进行除磷处理；
(3)对除鳞后的板坯进行粗轧，粗轧的出口温度在1020℃～1040℃，粗轧轧制道次3～5道次，然后进行全道次除鳞处理；
(4)将粗轧后的板坯进行精轧前除鳞，然后精轧，精轧机开轧温度为920℃～980℃，终轧温度在850℃～870℃，轧制速度＞6.0m/s；
(5)精轧后冷却，冷却速度为60～80℃/s，冷却水水质pH值7.0～8.0，冷却至中间温度为520℃～600℃，然后卷取，卷取温度为480℃～550℃；
(6)卷取后冷却。
2.根据权利要求1所述一种综合力学性能和氧化铁皮结构控制的柔性化生产方法，其特征在于所述步骤(4)中精轧各机架采用润滑轧制。
3.根据权利要求1所述一种综合力学性能和氧化铁皮结构控制的柔性化生产方法，其特征在于所述步骤(6)中采用吹风冷却、堆垛冷却和保温罩冷却路径。
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