CN105478472A - 一种汽车用宽薄规格高强度冷轧基板的热轧方法 - Google Patents
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Abstract
一种汽车用宽薄规格高强度冷轧基板的热轧方法，连铸坯热装加热炉后采用高温预热和高温快速加热工艺，降低氧化铁皮与钢基体Cu富集数量；粗轧后中间坯厚度减薄，并采用保温罩减少温降和各部分温差，提高中间坯入精轧温度；降低精轧各机架负荷，提高精轧稳定性。精轧至钢带卷取过程采用控轧控冷工艺，保证冷轧基板具有良好的板形和组织性能的一致性。本发明可获得厚度1.5～2.5mm厚、宽度1650～2000mm的冷轧基板，钢带凸度控制在45±15μm，平直度控制在30I，厚度精度±30μm，钢带头中尾、边中边组织性能均匀一致，并可提高宽薄规格高强度冷轧基板的成材率和生产效率，为450～590MPa级汽车覆盖件用钢板提供了满足实物质量和性能要求的冷轧基板。
Description
技术领域
本发明属于轧钢技术领域，特别涉及一种汽车用宽薄规格高强度冷轧基板的热轧方法。
背景技术
近年来，现代汽车制造技术向轻量化、节能环保和高安全性方向发展。据统计表明，汽车重量每降低10％则燃能消耗可降低6％～10％，能耗又与尾气排放密切相关，因此，汽车轻量化对节能环保具有重大的现实意义。具有成型性好、强度更高的先进高强度钢，如双相钢(DP)、相变诱导塑性钢(TRIP)和淬火配分钢(QP)等的快速发展和应用，有助于使现代汽车达到轻量化和高安全性的统一。
目前，这些先进高强钢已成功用于汽车的骨架构件、加强件和防撞吸能件等构件上，满足了先进高强度钢对汽车轻量化和环保安全的要求。为了更大限度地提高汽车轻量化效果，强度级别为450MPa、500MPa和590MPa的先进高强钢正逐步应用于汽车的发动机罩和车门外板等覆盖件上，而这些覆盖件要求的钢板薄而宽，厚度一般为0.6～1.0mm，宽度为1650～2000mm。要得到这种宽薄规格的先进高强钢，冷轧基板必须有足够的宽度和较薄的厚度，以及性能均匀性和良好的板形，才能保证在随后的冷轧工序中，冷轧机组能顺利地轧制成薄而宽的目标规格。这种用于汽车覆盖件的宽薄规格的冷轧基板厚度应小于2.5mm，宽度应达到1650～2000mm，其轧制极为困难，与普通规格的冷轧基板轧制相比，难点主要为热轧机组精轧轧制稳定性差，板宽方向和板带头中尾温差大，板形不易控制，板带的组织性能一致性差。目前国内各大钢厂稳定批量生产宽薄规格的汽车用高强度冷轧钢板极为困难，成材率和生产效率极低，关键是其冷轧基板的稳定批量生产存在轧制瓶颈。
本发明旨在利用中薄板坯连铸连轧生产线，在板坯加热和热轧阶段通过工艺参数的合理控制，有效解决目前宽薄规格汽车用高强钢冷轧基板的生产瓶颈，为汽车覆盖件提供宽薄规格的冷轧高强钢板，扩大汽车轻量化要求的钢板品种范围，增强企业的产品竞争力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车用宽薄规格高强度冷轧基板的热轧方法，以解决传统热轧生产中精轧稳定性差，板宽方向和板带头中尾温差大，板形不易控制和钢带组织性能一致性差等问题，提高宽薄规格高强度冷轧基板的成材率和生产效率，并保证冷轧基板通过后续的冷轧和连续退火，能够得到满足实物质量和性能要求的强度级别为450MPa～590MPa级的汽车覆盖件用宽薄规格带钢。
为此，本发明所采取的解决方案是：
一种汽车用宽薄规格高强度冷轧基板的热轧方法，其特征在于：
1、将135×(1650～2000)mm的连铸坯直接热送热装到步进式加热炉内，热装温度＞800℃，预热段以900～1000℃的炉气温度进行高温快速预热，预热时间20～30min；加热1段、加热2段的温度分别控制在1150～1200℃、1220～1260℃，加热时间10～20min；均热段的温度1220～1250℃，均热时间70～100min；炉膛压力在动态中始终控制在微正压状态，降低氧化烧损。
2、粗轧采用5道次轧制和2道次除鳞工艺，第一架粗轧机R1的1、5道次除鳞，除鳞箱上下2排喷水集管同时开启，高压水出口压力为20MPa；第一架立辊轧机E1和第二架立辊轧机E2均采用空过模式，实现等宽度轧制。
3、粗轧出口温度为1050～1080℃，中间坯厚度30～35mm，宽度1650～2000mm；中间坯进热轧精轧机组前采用保温罩保温，减轻中间坯在延迟辊道上的温降和头尾及板宽方向的温差。
4、精轧为6机架连续轧制，精轧前高压水除鳞，精轧入口温度为1030～1060℃，终轧温度为890～920℃。
5、精轧采用大张力轧制，第一架精轧机F1与第二架精轧机F2机架间张力控制在9～14N/mm2，第二架精轧机F2与第三架精轧机F3机架间张力控制在15～22N/mm2，第三架精轧机F3与第四架精轧机F4机架间张力控制在15～20N/mm2，第四架精轧机F4与第五架精轧机F5机架间张力控制在11～17N/mm2，第五架精轧机F5与第六架精轧机F6机架间张力控制在7～12N/mm2；同时，F1压缩比控制在25～30％，F2～F4采用大压下量轧制，压缩比控制在45～55％，F5和F6压缩比控制在15～20％；F2～F3机架后采用高水压低水量除鳞，其余机架间冷却水全部关闭。
6、精轧F1、F6机架采用WRS长行程窜辊，F2～F5采用LVC工作辊，同时所有支持辊均采用变接触轧制，增强弯辊力板形调控效率；钢板凸度控制精度为±15μm，平直度控制在30I以内，厚度控制精度为±30μm。
7、层流冷却采用前段快速冷却方式，卷取温度为670～690℃；卷取后的钢卷集中堆垛，缓慢冷却，保证钢板的显微组织和力学性能。
本发明的总体思路是：汽车用宽薄规格高强度冷轧基板是为替代制造汽车覆盖件用的传统IF钢冷轧基板，以适应现代汽车轻量化和节能环保等要求。用这种基于中薄板坯连铸连轧生产线的冷轧基板制造的汽车用高强度冷轧板，不仅强度高，冲压成形性好，并且具有一定的耐腐蚀性。粗轧后的中间坯厚度尽量薄些，同时，采用保温罩减轻中间坯温降和板坯各部分温差，使薄的中间坯有较高的入精轧温度，降低精轧各机架的负荷，提高精轧稳定性。精轧止钢带卷取过程采用控制轧制和控制冷却，保证宽薄规格汽车用高强度冷轧基板具有良好的板形和组织性能一致性。具体的发明思路如下：
(1)连铸坯热装温度大于800℃，预热段以900～1000℃的炉气温度进行高温快速预热，加热1段、加热2段和均热段的温度分别控制在1150～1200℃、1220～1260℃和1220～1250℃之间，在炉时间100～150min。采用高温预热和高温快速加热工艺，增加Ni/Cu比值，降低氧化铁皮与钢基体Cu富集数量，均热时间长为确保界面富集Cu向钢基体和氧化铁皮内部扩散，使氧化皮与钢基体界面更加平滑，提高除鳞效果以改善钢板表面质量。炉膛压力在动态中始终处于微正压状态，有利于减少炉生氧化铁皮，降低铸坯烧损。
(2)粗轧采用5道次轧制和2道次高压水除鳞工艺，确保连铸坯炉生氧化铁皮和中间坯表面氧化铁皮完全清除，减少粗轧过程中板坯的温降。立辊轧机均采用空过模式，实现等宽度轧制，提高中间坯的平直度，节约能源，降低生产成本。粗轧出口温度为1050～1080℃，中间坯厚度30～35mm。同时，为减轻中间坯在延迟辊道上的温降和头尾及板宽方向的温差，采用保温罩保温，保证薄的中间坯有较高且均匀的入精轧温度，有效减轻精轧负荷，提高精轧稳定性和轧制精度。
(3)精轧采用大张力轧制，可降低轧机负荷实现稳态轧制，有利于钢坯轧制到宽薄规格。精轧F1机架压缩比控制在25～30％，避免中间坯厚度波动等原因产生的咬钢困难。F2-F4机架采用大压下量轧制，压缩比控制在45～55％，充分发挥轧机能力。F5和F6压缩比控制在15～20％，进一步保证板形、厚度精度和表面质量。F2～F3机架后采用高水压低水量除鳞，机架间冷却水全部关闭，清洁带钢表面和控制带钢轧制温度。
(4)精轧入口温度为1030～1060℃，是为了精轧的前几个机架实现再结晶区轧制，降低前几个机架大压下量下的轧机轧制负荷。终轧温度为890～920℃，是为了实现在Ar3以上高温终轧，有利于组织均匀性，防止变形织构、各向异性以及带状组织的产生。在精轧时，F1、F6机架采用WRS长行程窜辊，F2～F5机架采用LVC工作辊，同时所有支持辊均采用变接触轧制，增强弯辊力板形调控效率和调节范围，对带钢的凸度、平直度和厚度进行控制，增加宽薄规格钢板的轧制能力。钢板凸度控制在45±15μm，平直度控制在30I以内，厚度控制精度为±30μm，为冷轧基板的冷轧和连续退火创造良好的条件。
(5)层流冷却方式采用前段快速冷却方式，卷取温度为670～690℃，同时卷取后的钢卷集中堆垛，缓慢冷却，使钢带显微组织由铁素体和珠光体组成，防止钢卷扁卷，并保证宽薄规格汽车用高强度冷轧基板的力学性能适中，为冷轧基板的冷轧和连续退火创造良好的条件。
本发明的有益效果为：
本发明在宽薄规格汽车用高强度冷轧基板的热轧过程中，中间坯平直且不同部位温差小，精轧稳定。可获得厚度为1.5～2.5mm、宽度为1650～2000mm的冷轧基板，钢带凸度控制在45±15μm，平直度控制在30I，厚度精度±30μm。钢带的头中尾，边中边组织性能一致性良好。提高了宽薄规格高强度冷轧基板的成材率和生产效率，为450～590MPa级汽车覆盖件用钢板提供了满足实物质量和性能要求的冷轧基板。
附图说明
图1是450MPa级宽薄规格高强度冷轧基板的头部显微组织；
图2是450MPa级宽薄规格高强度冷轧基板的中部显微组织；
图3是450MPa级宽薄规格高强度冷轧基板的尾部显微组织。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的热轧方法进一步说明，但本发明的保护范围并不局限于此。
本发明实施例汽车用宽薄规格高强度冷轧基板的化学成分质量百分数为：C0.05～0.10％，Si0.60～1.00％，Mn1.00～1.60％，P≤0.012％，S≤0.008％，Al0.05～0.10％，Cu0.10～0.15％，Ni0.05～0.10％，RE0.005～0.010％，余量为Fe和其它一些不可避免的杂质。
在中薄板坯连铸连轧生产线上进行了强度级别为450MPa、500MPa和590MPa的宽薄规格汽车用高强度冷轧基板轧制。冷轧基板厚度小于2.5mm，宽度范围在1650～2000mm之间，实物质量和力学性能满足冷轧基板要求。实施例给出了各强度级别典型规格的热轧方法，具体的加热工艺参数见表1，轧制温度和工艺控制见表2，精轧张力控制见表3，精轧各机架压缩比分配见表4，冷轧基板的力学性能见表5。冷轧基板头部、中部、尾部的显微组织分别见图1、图2、图3。
表1实施例加热工艺参数
表2实施例轧制温度和控制工艺
表3实施例精轧张力控制参数
表4实施例精轧各机架压下率(％)分配
| 实施例 | 冷轧基板厚宽规格mm | F1 | F2 | F3 | F4 | F5 | F6 | 总压下率 |
| 450MPa级 | 1.5×2000 | 30.0 | 54.8 | 51.6 | 47.8 | 29.2 | 11.8 | 95.0 |
| 500MPa级 | 1.8×2000 | 26.7 | 54.5 | 48.0 | 45.6 | 28.6 | 10.9 | 94.0 |
| 590MPa级 | 2.3×1800 | 28.6 | 52.0 | 47.5 | 43.7 | 26.8 | 11.5 | 94.3 |
表5实施例钢冷轧基板的力学性能
实施例钢经转炉冶炼，LF精炼处理，连铸成135×(2000mm/1800mm)×C的板坯，在大于800℃的温度下热装到炉内采用快速高温加热，炉膛压力在动态中始终处于微正压状态。粗轧采用5道次等宽轧制，1、5道次高压水除鳞工艺，用保温罩对薄的中间坯保温，保证钢坯有较高且均匀的入精轧温度，有效减轻精轧负荷，提高精轧稳定性和轧制精度。在6机架热轧机组上进行大张力轧制，控制各机架的压下率，F1、F6机架采用WRS长行程窜辊，F2～F5机架采用LVC工作辊，同时所有支持辊均采用变接触轧制。F2～F3机架后采用高水压低水量除鳞，机架间冷却水全部关闭，清洁带钢表面和控制带钢轧制温度。钢板凸度控制在45±15μm，平直度控制在30I以内，厚度控制精度为±30μm，钢带尺寸控制精准。卷取后的钢卷集中堆垛，缓慢冷却。获得的宽薄规格汽车用高强度冷轧基板显微组织由铁素体和珠光体组成，强度合适且波动小，钢板的表面质量和板形良好，为后续生产450MPa～590MPa级宽薄规格汽车用高强度冷轧钢板创造了良好的条件。
Claims (1)
1.一种汽车用宽薄规格高强度冷轧基板的热轧方法，其特征在于：
(1)将135×(1650～2000)mm的连铸坯直接热送热装到步进式加热炉内，热装温度＞800℃，预热段以900～1000℃的炉气温度进行高温快速预热，预热时间20～30min；加热1段、加热2段的温度分别控制在1150～1200℃、1220～1260℃，加热时间10～20min；均热段的温度1220～1250℃，均热时间70～100min；炉膛压力在动态中始终控制在微正压状态，降低氧化烧损；
(2)粗轧采用5道次轧制和2道次除鳞工艺，第一架粗轧机R1的1、5道次除鳞，除鳞箱上下2排喷水集管同时开启，高压水出口压力为20MPa；第一架立辊轧机E1和第二架立辊轧机E2均采用空过模式，实现等宽度轧制；
(3)粗轧出口温度为1050～1080℃，中间坯厚度30～35mm，宽度1650～2000mm；中间坯进热轧精轧机组前采用保温罩保温，减轻中间坯在延迟辊道上的温降和头尾及板宽方向的温差；
(4)精轧为6机架连续轧制，精轧前高压水除鳞，精轧入口温度为1030～1060℃，终轧温度为890～920℃；
(5)精轧采用大张力轧制，第一架精轧机F1与第二架精轧机F2机架间张力控制在9～14N/mm2，第二架精轧机F2与第三架精轧机F3机架间张力控制在15～22N/mm2，第三架精轧机F3与第四架精轧机F4机架间张力控制在15～20N/mm2，第四架精轧机F4与第五架精轧机F5机架间张力控制在11～17N/mm2，第五架精轧机F5与第六架精轧机F6机架间张力控制在7～12N/mm2；同时，F1压缩比控制在25～30％，F2～F4采用大压下量轧制，压缩比控制在45～55％，F5和F6压缩比控制在15～20％；F2～F3机架后采用高水压低水量除鳞，其余机架间冷却水全部关闭；
(6)精轧F1、F6机架采用WRS长行程窜辊，F2～F5采用LVC工作辊，同时所有支持辊均采用变接触轧制，增强弯辊力板形调控效率；钢板凸度控制精度为±15μm，平直度控制在30I以内，厚度控制精度为±30μm；
(7)层流冷却采用前段快速冷却方式，卷取温度为670～690℃；卷取后的钢卷集中堆垛，缓慢冷却，保证钢板的显微组织和力学性能。
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