CN106282766B - 低表面粗糙度的500MPa酸洗钢及其生产方法 - Google Patents

低表面粗糙度的500MPa酸洗钢及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低表面粗糙度的500MPa酸洗钢，它的成份wt％计为：C：0.09～0.11％，Si：≤0.02％，Mn：0.8～0.9％，S：≤0.008％，P：≤0.025％，Nb：0.015～0.020％，Ti：0.008～0.015％，其余为铁和不可避免的杂质。本发明通过设计500MPa级酸洗钢的合金成分，制定相应的轧制工艺与规程，最终使500MPa级热轧酸洗钢的性能满足要求，同时，表面氧化铁皮厚度控制≤10μm，热轧带钢表面氧化铁皮粗糙度Ra控制在0.5～1.4μm，酸洗后表面粗糙度Ra控制在0.6～1.2μm，提高了酸洗表面质量，增强产品竞争力。

Description

低表面粗糙度的500MPa酸洗钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及热轧板带技术领域，具体地指一种低表面粗糙度的500MPa酸洗钢及其生产方法。
背景技术
随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，钢材用户对酸洗板卷的质量要求也越来越高，不仅对尺寸控制精度和产品性能等有严格要求，而且对酸洗板卷的表面质量也有更高的要求。如何同时实现高强酸洗钢的性能与高表面质量，是钢铁企业生产控制的难点。现阶段，国内的钢铁企业都能生产500MPa的热轧高强酸洗钢，性能满足生产需求，但是带钢表面起粉严重，较难完全酸洗干净，容易造成表面缺陷，且酸洗后带钢表面粗糙度较高，因此，用户经常提出与此相关的质量异议，不仅给企业带来巨大的经济损失，而且降低了企业在客户心中的品牌形象，失去市场份额。
目前，关于500MPa级热轧酸洗钢的专利较多。如：申请号为201110223714.5的发明专利“一种减酸洗钢的生产方法”，根据目标钢种热轧过程中氧化铁皮微观结构中FeO共析反应曲线，控制优化调整轧制工艺，通过改变氧化铁皮的微观结构，降低难以酸洗的Fe2O3的生成量，提高酸洗过程中酸洗速度，降低吨钢酸耗量，实现减酸洗钢。此专利成分主要针对低碳钢，仅仅介绍带钢表面氧化铁皮的控制；申请号为201210169646.3的发明专利“薄板坯连铸连轧低屈服比酸洗钢的制造方法”涉及薄板坯连铸连轧领域，包括铁水脱硫、转炉冶炼、精炼、薄板连铸、板坯均热、热连轧、层流冷却、卷取、风冷的步骤，其特殊之处在于：板坯均热温度为1160～1200℃；热连轧时直接进行7道次精轧，各道次的压下率分配依次为：50～60％、50～60％、52～58％、45～50％、20～25％、13～18％、9～13％；终轧温度为870～890℃；层流冷却至温度为580～610℃，所述板坯的各组分的重量百分比为C:0.045～0.065％，Si≤0.05％，Mn：0.40～0.60％，P≤0.015％，S≤0.01％，本发明的制造方法在不额外添加贵重合金元素的基础上，有效降低了易酸洗钢的屈服比。此专利主要针对薄板坯连铸连轧产线，目的是降低酸洗钢的屈强比，对酸洗钢酸洗后的表面粗糙度无太多阐述。申请号“201410173372.4”的发明专利“一种易酸洗钢热轧带钢表面氧化铁皮控制方法”，公开了一种热轧带钢表面氧化铁皮的控制工艺，将板坯加热至1200～1250℃，保温时间10～70min；然后用高压水除鳞，除鳞温度为1150～1220℃，要求除鳞时水压≥20MPa；将除鳞后的板坯进行粗轧、精轧结束后冷却至500～550℃时卷取，卷取后的冷却速率5～10℃/min，获得FeO的含量在25％以上的热轧态易酸洗钢种；精轧后冷却至650～700℃时卷取，卷取后的冷却速率1～5℃/min，获得氧化铁皮FeO的含量低于10％，结构均匀的冷轧态易酸洗钢种。以上所述所有的酸洗钢发明专利，都是利用目标钢种热轧过程中氧化铁皮微观结构中FeO共析反应曲线，通过控制卷取温度来实现带钢表面FeO的含量，从而实现减少酸洗用酸量、提高酸洗效率和酸洗效果，并没有介绍酸洗钢表面粗糙度的控制方法。500MPa级酸洗钢不仅要求带钢表面容易酸洗，更重要的是酸洗后带钢表面有较高的光洁度和较低的粗糙度。光洁度取决于酸洗质量，较低的表面粗糙度取决于热轧表面氧化铁皮与基体界面的粗糙度。如果热轧板基体与氧化铁皮的界面粗糙度大，酸洗后表面粗糙度就大，在后工序冷轧、冲压成型过程中，容易在带钢或者零件上产生压痕或者麻点，造成不良产品。因此，如何在热轧条件下，实现500MPa级高强钢的性能与低表面粗糙度，是本领域亟待解决的技术难点之一。
综上所诉，现有的酸洗钢的生产方法都仅仅是通过控制带钢表面氧化铁皮的结构和厚度，使得氧化铁皮中FeO的含量＞20％，但对酸洗钢表面的粗糙度没有涉及。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种低表面粗糙度的500MPa酸洗钢及其生产方法，其通过重新设计500MPa级酸洗钢的成分体系，并制定与之相适应的轧制工艺与规程，最终控制热轧带钢氧化铁皮的厚度，降低带钢基体与氧化铁皮的界面粗糙度，从而降低酸洗后带钢表面粗糙度，提高酸洗表面质量，增强产品竞争力。
为实现此目的，本发明所设计的低表面粗糙度的500MPa酸洗钢，其特征在于：低表面粗糙度的500MPa酸洗钢的成份按重量百分比计wt％计为：C：0.09～0.11％，Si：≤0.02％，Mn：0.8～0.9％，S：≤0.008％，P：≤0.025％，Nb：0.015～0.020％，Ti：0.008～0.015％，其余为铁和不可避免的杂质。
一种上述低表面粗糙度的500MPa酸洗钢的生产方法，它包括如下步骤：所述低表面粗糙度的500MPa酸洗钢钢坯依次进行加热炉加热处理，粗轧处理，精轧处理，卷取处理；
所述加热炉加热处理过程分为预热段、加热段和均热段，其中，预热段空燃比保持在1.0～1.1，预热时间为60～70min，加热段空燃比保持在0.9～1.0，加热时间为40～60min，均热段温度空燃比保持在1.0～1.1，均热温度控制在1200～1240℃，均热时间为30～50min。
所述加热炉加热处理过程的总在炉时间为150min～180min，加热炉内保持正压10～12Pa。
所述粗轧处理过程中保证除鳞道次≥5，不使用保温罩，粗轧出口温度为1000～1040℃。
所述精轧处理过程中采用润滑工艺轧制，同时开启F1精轧道次后除鳞，F2精轧道次机架间冷却水，F5精轧道次、F6精轧道次和F7精轧道次的吹扫水，提升精轧轧制速度到6m/s～9m/s，F1精轧道次～F7精轧道次的压下率分配依次为：30～40％、30～40％、30～35％、20～25％、15～20％、10～15％、5～10％；精轧处理过程的终轧温度850～870℃，在精轧处理过程的层流冷却过程中9组集管全部开启，上下水比设定80/80，同时，采用边部遮挡技术减少热轧带钢在冷却过程的边部温降。
所述卷取处理过程中卷取温度为500～540℃，卷取完成后在一小时内将钢卷吊到库中通风处，单层堆放。
本发明通过设计500MPa级酸洗钢的合金成分，采用“低温、快轧”的思路，制定相应的轧制工艺与规程，最终使500MPa级热轧酸洗钢的性能满足要求，同时，表面氧化铁皮厚度控制≤10μm，热轧带钢表面氧化铁皮粗糙度Ra控制在0.5～1.4μm，酸洗后表面粗糙度Ra控制在0.6～1.2μm，提高了酸洗表面质量，增强产品竞争力。
附图说明
图1：本发明的金相组织图；
图2：本发明中压下率与粗糙度的关系图；
图3：普通热轧表面氧化铁皮与基体界面图；
图4：本专利热轧表面氧化铁皮与基体界面图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
一种低表面粗糙度的500MPa酸洗钢，其成分采用“超低硅、低锰”的成分设计思路，低表面粗糙度的500MPa酸洗钢的成份按重量百分比计wt％计为：C：0.09～0.11％，Si：≤0.02％，Mn：0.8～0.9％，S：≤0.008％，P：≤0.025％，Nb：0.015～0.020％，Ti：0.008～0.015％，其余为铁和不可避免的杂质，该500MPa酸洗钢的表面粗糙度为0.6～1.2μm。图1为低表面粗糙度的500MPa酸洗钢的金相组织图。
上述技术方案中，Si在高温条件下先被氧化成SiO2，然后SiO2与氧化层中的FeO反应形成铁橄榄石相(Fe2SiO4)，易富集在氧化铁皮与基体的结合面处，一旦在氧化铁皮与基体之间形成连续的Fe2SiO4层，对氧化铁皮起“钉扎”作用，在轧制过程中造成氧化铁皮缺陷，恶化热轧钢板的表面质量，增大氧化铁皮与基体界面的粗糙度，所以，将Si含量限定在≤0.02％的范围；
上述技术方案中，Mn在高温条件下的氧化物与Fe的氧化物相似，有MnO、Mn3O4、Mn2O3等几种氧化物，并且与Fe相应的氧化物有很高的互溶度。当Mn含量偏高时，易生成(FeMn)2SiO4，容易在氧化铁皮与基体的结合面处富集，造成氧化铁皮与基体界面的粗糙，所以将Mn含量限定在0.8～0.9％。
一种上述低表面粗糙度的500MPa酸洗钢的生产方法，它包括如下步骤：所述低表面粗糙度的500MPa酸洗钢钢坯依次进行加热炉加热处理，粗轧处理，精轧处理，卷取处理；
所述加热炉加热处理过程分为预热段、加热段和均热段，其中，预热段空燃比保持在1.0～1.1，预热时间为60～70min，加热段空燃比保持在0.9～1.0，加热时间为40～60min，均热段温度空燃比保持在1.0～1.1，均热温度控制在1200～1240℃，均热时间为30～50min。该技术方案通过控制钢坯在加热炉中的加热参数，减少带钢在加热炉中的烧损。
上述技术方案中，所述加热炉加热处理过程的总在炉时间为150min～180min，加热炉内保持保持微正压10～12Pa，防止吸入冷风。
本发明采用“低温、快轧”的思路，大幅度降低了加热炉的温度，因此，安排轧制计划时，此钢种排在低温钢种后生产，低温钢种主要是指加热温度在1220±20℃，此类钢种的合金成分较低。
上述技术方案中，所述粗轧处理过程中保证除鳞道次≥5，不使用保温罩，粗轧出口温度为1000～1040℃。该设计的粗轧温度较低，能够使钢坯进入精轧轧制过程中，带钢表面的氧化铁皮厚度较薄。
上述技术方案中，所述精轧处理过程中采用润滑工艺轧制(此钢种不作为坯轧材，安排在轧制单位的中间，采用润滑工艺轧制，优化热轧油喷射时序与流量，充分发挥热轧油的效果)，此钢种不作为坯轧材，安排在轧制单位的中间，采用润滑工艺轧制，优化热轧油喷射时序与流量，充分发挥热轧油的效果，同时开启F1精轧道次后除鳞，F2精轧道次机架间冷却水，F5精轧道次、F6精轧道次和F7精轧道次的吹扫水，提升精轧轧制速度到6m/s～9m/s，F1精轧道次～F7精轧道次的压下率分配依次为：30～40％、30～40％、30～35％、20～25％、15～20％、10～15％、5～10％；精轧处理过程的终轧温度850～870℃，图2为压下率与粗糙度的关系，在精轧处理过程的层流冷却过程中，用超快冷工艺，9组集管全部开启，上下水比设定80/80，同时，采用边部遮挡技术减少热轧带钢在冷却过程的边部温降。边部温降过大，会导致带钢边部氧化铁皮在轧制过程中产生破碎，在后续生产过程中产生边部红色铁皮，不利于酸洗。
上述技术方案中，所述卷取处理过程中卷取温度为500～540℃，卷取完成后在一小时内将钢卷吊到库中通风处，单层堆放。单层堆放，能加快钢卷的冷却，控制氧化铁皮的结构与厚度。
上述技术方案中，热轧带钢表面氧化铁皮厚度控制≤10μm，表面氧化铁皮粗糙度Ra控制在0.5～1.4μm，酸洗后表面粗糙度Ra控制在0.6～1.2μm。
本发明通过设计500MPa级酸洗钢的合金成分，采用“低温、快轧”的思路，制定相应的轧制工艺与规程，最终使500MPa级热轧酸洗钢的性能满足要求，同时，表面氧化铁皮厚度控制≤10μm，热轧带钢表面氧化铁皮粗糙度Ra控制在0.5～1.4μm，酸洗后表面粗糙度Ra控制在0.6～1.2μm，提高了酸洗表面质量，如图3和图4对比，增强产品竞争力。
实施例1：为了满足500MPa级高强钢的性能，实施例1采用“超低硅、低锰”思路重新设计合金成分，各元素化学成分质量百分比wt％控制如下：C：0.09％，Si：≤0.02％，Mn：0.8％，S：≤0.008％，P：≤0.025％，Nb：0.020％，Ti：0.010％，其余为铁和不可避免的杂质，该500MPa酸洗钢的表面粗糙度为0.6～1.2μm。
安排轧制计划时，此钢种排在低温钢产品后生产，在加热过程的总在炉时间控制在150min。炉内保持微正压10Pa，防止吸入冷风，预热段空燃比保持在1.0，预热时间70min，加热段空燃比保持在1.0，加热时间50min，均热段温度空燃比保持在1.0，温度控制在1220℃，均热时间30min。
粗轧阶段，保证5道次除鳞，不使用保温罩，粗轧出口温度为1020℃。
精轧阶段，此钢种不作为坯轧材，安排在轧制单位的中间，采用润滑工艺轧制，优化热轧油喷射时序与流量，充分发挥热轧油的效果，同时开启F1后除鳞，F2机架间冷却水，F5、F6、F7的吹扫水，提升精轧轧制速度到7m/s，各道次的压下率分配依次为：38％、38％、32％、24％、18％、12％、8％；终轧温度850℃，在层流冷却过程采用超快冷工艺，9组集管全部开启，上下水比设定80/80，同时，采用边部遮挡技术减少热轧带钢在冷却过程的边部温降，卷取温度500℃，在一小时内将钢卷吊到库中通风处，单层堆放。
按照实施例1的方式，低表面粗糙度的500MPa级酸洗钢组织、力学性能及表面粗糙度如表1所示：
表1组织、力学性能及表面氧化铁皮改判率对比
如表1所示，可以看出采用实施例1生产的500MPa级酸洗钢组织、力学性能满足于标准的要求，热轧带钢表面氧化铁皮厚度控制≤8.6μm，且酸洗后表面粗糙度Ra为1.14μm，提高了酸洗表面质量，增强产品竞争力。
实施例2：为了满足500MPa级高强钢的性能，实施例2采用“超低硅、低锰”思路重新设计合金成分，各元素化学成分质量百分比wt％控制如下：C：0.11％，Si：≤0.02％，Mn：0.9％，S：≤0.008％，P：≤0.025％，Nb：0.020％，Ti：0.015％，其余为铁和不可避免的杂质，该500MPa酸洗钢的表面粗糙度为0.6～1.2μm。
安排轧制计划时，此钢种排在低温钢种后生产，在加热过程的总在炉时间控制在170min。炉内保持微正压10Pa，防止吸入冷风，预热段空燃比保持在1.05，预热时间70min，加热段空燃比保持在1.0，加热时间50min，均热段温度空燃比保持在1.1，温度控制在1240℃，均热时间50min。
粗轧阶段，保证7道次除鳞，不使用保温罩，粗轧出口温度为1000℃。
精轧阶段，此钢种不作为坯轧材，安排在轧制单位的中间，采用润滑工艺轧制，优化热轧油喷射时序与流量，充分发挥热轧油的效果，同时开启F1后除鳞，F2机架间冷却水，F5、F6、F7的吹扫水，提升精轧轧制速度到8m/s，各道次的压下率分配依次为：38％、38％、30％、21％、16％、11％、8％；终轧温度860℃，在层流冷却过程采用超快冷工艺，9组集管全部开启，上下水比设定70/70，同时，采用边部遮挡技术减少热轧带钢在冷却过程的边部温降，卷取温度520℃，在一小时内将钢卷吊到库中通风处，单层堆放。
按照实施例2的方式，低表面粗糙度的500MPa级酸洗钢组织、力学性能及表面粗糙度如表2所示：
表2组织、力学性能及表面氧化铁皮改判率对比
如表2所示，可以看出采用实施例2生产的500MPa级酸洗钢组织、力学性能满足于标准的要求，热轧带钢表面氧化铁皮厚度控制≤8.1μm，酸洗后表面粗糙度Ra为0.94μm，提高了酸洗表面质量，增强产品竞争力。
实施例3：为了满足500MPa级高强钢的性能，实施例3采用“超低硅、低锰”思路重新设计合金成分，各元素化学成分质量百分比wt％控制如下：C：0.10％，Si：≤0.02％，Mn：0.85％，S：≤0.008％，P：≤0.025％，Nb：0.018％，Ti：0.013％，其余为铁和不可避免的杂质，该500MPa酸洗钢的表面粗糙度为0.6～1.2μm。
安排轧制计划时，此钢种排在低温钢种后生产，在加热过程的总在炉时间控制在160min。炉内保持微正压12Pa，防止吸入冷风，预热段空燃比保持在1.0，预热时间70min，加热段空燃比保持在1.0，加热时间50min，均热段温度空燃比保持在1.0，温度控制在1240℃，均热时间50min。
粗轧阶段，粗轧7道次除鳞，不使用保温罩，粗轧出口温度为1040℃。
精轧阶段，此钢种不作为坯轧材，安排在轧制单位的中间，采用润滑工艺轧制，优化热轧油喷射时序与流量，充分发挥热轧油的效果，同时开启F1后除鳞，F2机架间冷却水，F5、F6、F7的吹扫水，提升精轧轧制速度到8.4m/s，各道次的压下率分配依次为：39％、36％、35％、24％、18％、13％、9％；终轧温度860℃，在层流冷却过程采用超快冷工艺，9组集管全部开启，上下水比设定75/75，同时，采用边部遮挡技术减少热轧带钢在冷却过程的边部温降，卷取温度520℃，在一小时内将钢卷吊到库中通风处，单层堆放。
按照实施例3的方式，低表面粗糙度的500MPa级酸洗钢组织、力学性能及表面粗糙度如表3所示：
表3组织、力学性能及表面氧化铁皮改判率对比
如表3所示，可以看出采用本发明方法生产的500MPa级酸洗钢组织、力学性能满足于标准的要求，热轧带钢表面氧化铁皮厚度控制≤7.8μm，酸洗后表面粗糙度Ra为0.75μm，提高了酸洗表面质量，增强产品竞争力。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种低表面粗糙度的500MPa酸洗钢的生产方法，所述低表面粗糙度的500MPa酸洗钢的成份按重量百分比计wt％计为：C：0.09～0.11％，Si：≤0.02％，Mn：0.8～0.9％，S：≤0.008％，P：≤0.025％，Nb：0.015～0.020％，Ti：0.008～0.015％，其余为铁和不可避免的杂质，其特征在于，生产方法包括如下步骤：所述低表面粗糙度的500MPa酸洗钢钢坯依次进行加热炉加热处理，粗轧处理，精轧处理，卷取处理；
所述加热炉加热处理过程分为预热段、加热段和均热段，其中，预热段空燃比保持在1.0～1.1，预热时间为60～70min，加热段空燃比保持在0.9～1.0，加热时间为40～60min，均热段温度空燃比保持在1.0～1.1，均热温度控制在1200～1240℃，均热时间为30～50min。
2.根据权利要求1所述的低表面粗糙度的500MPa酸洗钢的生产方法，其特征在于：所述加热炉加热处理过程的总在炉时间为150min～180min，加热炉内保持正压10～12Pa。
3.根据权利要求1所述的低表面粗糙度的500MPa酸洗钢的生产方法，其特征在于：所述粗轧处理过程中保证除鳞道次≥5，不使用保温罩，粗轧出口温度为1000～1040℃。
4.根据权利要求1所述的低表面粗糙度的500MPa酸洗钢的生产方法，其特征在于：所述精轧处理过程中采用润滑工艺轧制，同时开启F1精轧道次后除鳞，F2精轧道次机架间冷却水，F5精轧道次、F6精轧道次和F7精轧道次的吹扫水，提升精轧轧制速度到6m/s～9m/s，F1精轧道次～F7精轧道次的压下率分配依次为：30～40％、30～40％、30～35％、20～25％、15～20％、10～15％、5～10％；精轧处理过程的终轧温度850～870℃，在精轧处理过程的层流冷却过程中9组集管全部开启。
5.根据权利要求4所述的低表面粗糙度的500MPa酸洗钢的生产方法，其特征在于：在精轧处理过程的层流冷却过程中9组集管的上下水比设定50/50～80/80，同时，采用边部遮挡技术减少热轧带钢在冷却过程的边部温降。
6.根据权利要求1所述的低表面粗糙度的500MPa酸洗钢的生产方法，其特征在于：所述卷取处理过程中卷取温度为500～540℃，卷取完成后在一小时内将钢卷吊到库中通风处，单层堆放。
7.根据权利要求1所述的低表面粗糙度的500MPa酸洗钢的生产方法，其特征在于：热轧带钢表面氧化铁皮厚度控制≤10μm，表面氧化铁皮粗糙度Ra控制在0.5～1.4μm，酸洗后表面粗糙度Ra控制在0.6～1.2μm。
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