CN106702270A - 厚规格高表面质量热轧开平板及其制造方法 - Google Patents

厚规格高表面质量热轧开平板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种厚规格高表面质量热轧开平板的制造方法。其化学成分重量百分比包括C：0.05～0.25％、Si：0.005～0.20％、Mn：0.10～2.0％、P≤0.025％、S≤0.025％、Als:0.020～0.070％、Nb:0.005～0.10％、V:0.001～0.20％、Ti:0.01～0.15％、B:0.0001～0.005％，其余为Fe及杂质。杂质要求Ni≤0.30％、Cr≤0.20％、Mo≤0.08％、Cu≤0.35％、Sn≤0.03％、Pb≤0.02％。该热轧开平板通过高炉铁水、铁水预脱硫、转炉冶炼、LF+RH精炼、板坯连铸、铸坯缓冷、板坯加热、热连轧、超快冷+层流冷却、卷取、开卷、7辊粗矫+11辊精矫、横切制备而成，本发明生产的厚度规格14‑25mm，强度级别≤400MPa的热轧开平板，力学性能优异，表面质量良好，在船舶、工程机械、桥梁等行业具有明显的竞争优势。

Description

厚规格高表面质量热轧开平板及其制造方法
技术领域
本发明涉及工程机械、桥梁、船板等行业用热轧开平钢板的工艺制造领域，具体地指一种厚规格高表面质量热轧开平板及其制造方法。
背景技术
厚规格热轧开平板，主要应用与船舶、工程机械及桥梁等制造行业，以目前常见的2250mm产线为例，当钢板厚度规格在14-25mm时，由于钢板较厚，生产过程受机械设备能力、生产节奏等限制，表面质量往往很难控制，尤其是对于强度级别较低的软钢，表面硬度较低，不仅钢板表面会出现大量氧化铁皮，同时在开平生产过程中很容易形成凹坑、麻点、压印等表面缺陷。
目前，热轧钢板表面凹坑、麻点、压印等缺陷不仅直接影响外观，更对下游终端产品的喷漆效果产生一定影响，随着下游各行业竞争的日趋激烈，国内外相关行业的主要生产加工厂商对钢板表面质量的要求也越来越高，基本不允许热轧钢板表面出现黑灰、凹坑、麻点等常规缺陷。
因此，采用合理的生产方法制造出性能优异且表面质量优良的热轧开平板成为钢厂亟待解决的问题。
如中国专利CN 102764760是一种高表面质量热轧钢板的制造方法，它通过将Si含量控制在0.15％以下，同时对轧制整个流程进行一定的工艺优化、过程控制，获得了具有较高表面质量的热轧钢板。但其主要以生产出热轧卷为目的，并未考虑后期开平矫直生产过程可能对钢板表面质量造成的影响。
如中国专利CN 101947557是一种减少热轧钢板表面生成氧化铁皮的制备方法，它通过控制板坯抽钢温度、精轧开轧和终轧温度、卷取温度和冷却方式实现减少氧化铁皮生成的目的。此种方法主要通过控制出炉温度，减少初生氧化铁皮厚度，一定程度上减少了钢板表面氧化铁皮，改善了钢板表面质量。但未考虑超快冷工艺和开平矫直过程对钢板表面质量的影响。
如中国专利CN 101947557是一种热轧钢板及其表面氧化铁皮的去除方法，它通过控制加热温度、精轧温度、冷却工艺和卷取温度实现控制钢板表面氧化铁皮的目的。此种方法主要通过控制轧制工艺尽可能的减少钢板表面氧化铁皮量，也未考虑后续开平过程对钢板表面质量的影响。
发明内容
本发明的目的是提供了一种厚规格高表面质量热轧开平板的的制造方法。该方法即生产一种厚度为14-25mm，屈服强度级别210-400MPa，表面光亮，基本无凹坑、麻点、压印的热轧开平板。此钢板普遍应用于船舶、工程机械及桥梁等制造行业。
为实现上述目的，本发明提供的一种厚规格高表面质量热轧开平板，所述热轧开平板的化学成分重量百分比包括C：0.05～0.25％，Si：0.005～0.20％，Mn：0.10～2.0％，P≤0.025％，S≤0.025％，Als:0.020～0.070％、Nb:0.005～0.10％、V:0.001～0.20％、Ti:0.01～0.15％、B:0.0001～0.005％，其余为Fe及杂质。杂质要求Ni≤0.30％、Cr≤0.20％、Mo≤0.08％、Cu≤0.35％、Sn≤0.03％、Pb≤0.02％。
进一步地，所述热轧开平板的化学成分重量百分比包括C：0.05～0.20％，Si：0.01～0.20％，Mn：0.10～1.0％，Nb:0.005～0.05％、V:0.001～0.10％、Ti:0.01～0.10％、B:0.0001～0.003％、P≤0.020％、S≤0.020％、Als:0.025～0.060％，余为Fe及杂质。杂质要求Ni≤0.30％、Cr≤0.20％、Mo≤0.08％、Cu≤0.35％、Sn≤0.03％、Pb≤0.02％。
再进一步地，所述热轧开平板的化学成分重量百分比为C：0.11％，Si：0.05％，Mn：0.31％，P：0.017％，S：0.015％，Als：0.043％，Nb：0.014％，V：0.003％，Ti：0.022％，B：0.0008％，其余为Fe及杂质，杂质要求Ni≤0.30％、Cr≤0.20％、Mo≤0.08％、Cu≤0.35％、Sn≤0.03％、Pb≤0.02％。
再进一步地，所述热轧开平板的厚度规格为14～25mm，强度级别210～400MPa。
本发明提供了一种厚规格高表面质量热轧开平板的制造方法，该热轧开平板通过高炉铁水、铁水预脱硫、转炉冶炼、LF+RH精炼、板坯连铸、铸坯缓冷、板坯加热、热连轧、超快冷+层流冷却、卷取、开卷、7辊粗矫+11辊精矫、横切制备而成，其中，
1)板坯加热过程中
板坯出炉温度为1150～1280℃，在炉时间140～200min，保证合金元素完全固溶及充分奥氏体化；
2)热连轧过程中
开轧温度950～1080℃，精轧温度800～980℃，卷取温度500～680℃；采用高压水除鳞，轧制过程中精轧机架间水全开，确保粗轧和精轧全道次除鳞；
3)层流冷却
采用超快冷+前段层流冷却模式，保证钢板表面硬度HV10为200～280kgf/mm2；
4)开卷过程中
开卷前对开平线进行设备清扫，确认设备没有油污、积聚的尘灰；
5)7辊粗矫+11辊精矫过程中
7辊粗矫入口矫直压力相较计算值降低15％～25％，出口矫直压力相较计算值降低20％～30％，11辊精矫入口和出口矫直压力按计算值设定；7辊粗矫前加装刷辊，去除少量FeO脱落形成的黑粉，11辊精矫前加装吹扫装置，防止异物压入。
作为优先方案中，所述步骤3)中，开轧温度950～1050℃，精轧温度800～900℃，卷取温度540～660℃
作为优先方案中，所述步骤3)中，超快冷段冷却强度大于50～80℃/s，前段层流冷却强度为10～30℃/s。
作为优先方案中，所述热轧开平板的厚度规格为14～25mm，强度级别210～400MPa。
其中：重点控制超快冷段冷却强度和7辊粗矫出入口矫直力。
以下简述本发明中成分范围及工艺要点的理由：
C：含量控制在0.05～0.20wt％范围内。碳是提高硬度、强度和耐磨性的主要元素，含有0.01wt％以上，才能确保钢板的强度。但过高的C会降低钢的延性和焊接性，本发明中碳含量控制范围在0.05～0.25wt％,优选为0.05～0.20wt％。
Si：含量控制在0.01～0.20wt％范围内。硅是炼钢脱氧的必要元素，且以固溶强化形式提高钢的强度，含量一般在0.005wt％以上。当Si≥0.2wt％时，与O发生反应后以SiO2的形式存在，SiO2又与FeO易形成FeO/Fe2SiO4的共析产物或成铁橄榄石(2FeSiO2)，FeO/Fe2SiO4的共析产物凝固后为锚状形貌，FeO很难去除；铁橄榄石嵌入到氧化铁皮层中后，与基体的结合非常紧密，高压水除磷也很难将其除去。本发明中控制Si：0.005～0.20wt％，优选为0.01～0.20wt％。
Mn：含量控制在0.10～1.0wt％。锰能消除或减弱因硫所引起的热脆性，从而改善钢的热加工性能。Mn和铁形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度，强化基体；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁原子，生成Mn3C，它与Fe3C能相互溶解，在钢中形成在(Fe Mn)3C型化合物，从而提高钢的强度、硬度。因此，一般含有0.10wt％以上的锰。但锰含量较高会造成较严重的中心偏析，并降低韧性，锰选择为0.10～2.0wt％，优选为0.10～1.0wt％。
Nb：含量控制在0.005～0.05wt％。铌可细化晶粒和弥散强化提高强度，硬度，0.10wt％以下即可达到细化晶粒和弥散强化的作用。本发明中控制Nb含量为0.005～0.10wt％，优选为0.005～0.05wt％。
V：含量控制在0.001～0.10wt％。钒能显著改善普通低碳低合金钢的焊接性能，可细化组织晶粒，提高强度和韧性。本发明中控制V含量为0.001～0.20wt％，优选为0.001～0.10wt％。
Ti：含量控制在0.01～0.10wt％。适量的钛在连铸冷却条件下生成弥散的TiN颗粒，由于它的熔点很高，在焊接热影响区能显著抑制晶粒长大。本发明中控制Ti含量为0.01～0.15wt％，优选为0.01～0.10wt％。
B：含量控制在0.0001～0.003wt％。硼可以提高钢的淬透性，可使厚规格钢板调质后性能大为改善。本发明B含量控制在0.0001～0.005wt％，优选为0.0001～0.003wt％。
板坯出炉温度为1150～1280℃，保证生产节奏；在炉时间140～200min，保证合金元素完全固溶及充分奥氏体化，减少初生氧化铁皮的厚度。
采用高压水除鳞，轧制过程中精轧机架间水全开，确保粗轧和精轧全道次除鳞，尽可能去除钢板表面氧化铁皮。
开轧温度控制在950～1050℃，精轧温度控制在800～900℃，卷取温度为540～660℃。开轧温度、精轧温度和卷曲温度的设定主要依据常规轧制节奏，并保证钢板力学性能。
进行超快冷+前段层流冷却，超快冷段冷却强度大于50℃/s，前段层流冷却强度为10～30℃/s。对厚规格钢板使用超快冷的强冷工艺，超快冷段冷却强度大于50℃/s，保证钢板表面形成激冷层，表面硬度HV10≥200kgf/mm2，减少钢板表面因矫直压入氧化铁皮而形成的凹坑、麻点、压印等缺陷。前段层流冷却强度控制在10～30℃/s，可调节CT温度，保证钢板力学性能。
优化矫直工艺，将7辊粗矫入口矫直压力相较计算值降低15％～25％，出口矫直压力相较计算值降低20％～30％，11辊精矫入口和出口矫直压力按计算值设定。适当降低粗矫入口矫直压力，可在保证板型的基础上使钢板表面的氧化铁皮充分压碎；降低出口矫直压力20％～30％，可在保证板型的基础上，防止破碎的氧化铁皮压入钢板表面；粗矫后的钢板经吹扫装置去除破碎的氧化铁皮后进入精矫，即保证了钢板表面质量又避免翘曲等板型问题的出现。
本发明的有益效果在于：
本发明生产的厚度规格14-25mm，强度级别≤400MPa的热轧开平板，力学性能优异，表面质量良好，在船舶、工程机械、桥梁等行业具有明显的竞争优势。
通过对超快冷设备改造后冷却工艺的合理利用，并对强度级别较低的厚规格钢板开平工艺进行优化，获得了表面光亮，基本没有凹坑、麻点、压印等缺陷的热轧开平板。此方法的应用大大提高了该类高表面质量热轧产品的市场竞争力，经济效益显著。
附图说明
图1为16mm强度为355MPa的工程机械用热轧开平板，超快冷段冷却强度为57℃/s时的表面组织图；
图2为热轧开平板的心部组织图。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
一种厚规格高表面质量热轧开平板的的制造方法，冶炼时，将Si的重量百分比控制在0.01～0.20wt％之间，选择性添加适量Cu、Cr、Ni、Nb、V、Ti、B等元素。板坯出炉温度为1150-1280℃，在炉时间140-200min，保证合金元素完全固溶及充分奥氏体化；开轧温度950-1080℃，精轧温度800-980℃，卷取温度500-680℃；进行超快冷+前段层流冷却，超快冷段冷却强度大于50℃/s，前段层流冷却强度为10-30℃/s，钢板表面硬度HV10≥200kgf/mm2；采用高压水除鳞，轧制过程中精轧机架间水全开，确保粗轧和精轧全道次除鳞；优化矫直工艺，7辊粗矫入口矫直压力相较计算值降低15％-25％，出口矫直压力相较计算值降低20％-30％，11辊精矫入口和出口矫直压力按计算值设定；开卷前对开平线进行设备清扫，确认设备没有油污、积聚的尘灰；7辊粗矫前加装刷辊，去除少量FeO脱落形成的黑粉，11辊精矫前加装吹扫装置，防止异物压入。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步详细描述。
铸坯厚度为250mm，钢板厚度规格为20mm，宽度为1800mm。本发明中化学成分见表1，其余为Fe。生产工艺控制与钢板质量情况见表2。如图1～2所示，钢板表面激冷层晶粒细小，心部组织相对较为粗大，差别明显。
对比例1和2中，当超快冷段冷却速度降低时，尽管对矫直压力进行了优化，但钢板因表面硬度不足，仍会出现少量凹坑、麻点和铁皮压入等缺陷。对比例3中，因入口矫直力较大，钢板表面部分氧化铁皮直接被压入钢板表面，后续清扫、精矫过程中容易因铁皮脱落出现凹坑、麻点等缺陷。对比例4中，因粗矫出口矫直力过低，粗矫后易出现翘曲，无法保证后续生产。对比例5中，粗矫入口和出口矫直力与计算值相差无几，此时因前后矫直力过大，破碎的氧化铁皮大量被压入，且无法清扫去除，钢板表面凹坑、麻点等缺陷严重，因此不利于高表面质量热轧开平板的生产。
表1本发明钢板的化学成分情况(wt％)
序号 C Si Mn P S Als Nb V Ti B
成分1 0.11 0.05 0.31 0.017 0.015 0.043 0.014 0.003 0.022 0.0008
成分2 0.12 0.04 0.34 0.016 0.012 0.036 0.020 0.001 0.027 0.0012
成分3 0.10 0.03 0.29 0.013 0.013 0.035 0.008 0.017 0.017 0.0015
成分4 0.11 0.04 0.27 0.019 0.015 0.041 0.018 0.002 0.023 0.0010
成分5 0.13 0.05 0.36 0.014 0.012 0.043 0.021 0.002 0.016 0.0009
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (8)

1.一种厚规格高表面质量热轧开平板，其特征在于：所述热轧开平板的化学成分重量百分比包括C：0.05～0.25％，Si：0.005～0.20％，Mn：0.10～2.0％，P≤0.025％，S≤0.025％，Als:0.020～0.070％、Nb:0.005～0.10％、V:0.001～0.20％、Ti:0.01～0.15％、B:0.0001～0.005％，其余为Fe及杂质。杂质要求Ni≤0.30％、Cr≤0.20％、Mo≤0.08％、Cu≤0.35％、Sn≤0.03％、Pb≤0.02％。
2.根据权利要求1所述厚规格高表面质量热轧开平板，其特征在于：所述热轧开平板的化学成分重量百分比包括C：0.05～0.20％，Si：0.01～0.20％，Mn：0.10～1.0％，Nb:0.005～0.05％、V:0.001～0.10％、Ti:0.01～0.10％、B:0.0001～0.003％、P≤0.020％，S≤0.020％、Als:0.025～0.060％，余为Fe及杂质。杂质要求Ni≤0.30％、Cr≤0.20％、Mo≤0.08％、Cu≤0.35％、Sn≤0.03％、Pb≤0.02％。
3.根据权利要求2所述厚规格高表面质量热轧开平板，其特征在于：所述热轧开平板的化学成分重量百分比为C：0.11％，Si：0.05％，Mn：0.31％，P：0.017％，S：0.015％，Als：0.043％，Nb：0.014％，V：0.003％，Ti：0.022％，B：0.0008％，其余为Fe及杂质，杂质要求Ni≤0.30％、Cr≤0.20％、Mo≤0.08％、Cu≤0.35％、Sn≤0.03％、Pb≤0.02％。。
4.根据权利要求1或2或3所述厚规格高表面质量热轧开平板，其特征在于：所述热轧开平板的厚度规格为14～25mm，强度级别210～400MPa。
5.一种权利要求1或2或3所述厚规格高表面质量热轧开平板的制造方法，该热轧开平板通过高炉铁水、铁水预脱硫、转炉冶炼、LF+RH精炼、板坯连铸、铸坯缓冷、板坯加热、热连轧、超快冷+层流冷却、卷取、开卷、7辊粗矫+11辊精矫、横切制备而成，其特征在于：
1)板坯加热过程中
板坯出炉温度为1150～1280℃，在炉时间140～200min，保证合金 元素完全固溶及充分奥氏体化；
2)热连轧过程中
开轧温度950～1080℃，精轧温度800～980℃，卷取温度500～680℃；采用高压水除鳞，轧制过程中精轧机架间水全开，确保粗轧和精轧全道次除鳞；
3)层流冷却
采用超快冷+前段层流冷却模式，保证钢板表面硬度HV10为200～280kgf/mm2；
4)开卷过程中
开卷前对开平线进行设备清扫，确认设备没有油污、积聚的尘灰；
5)7辊粗矫+11辊精矫过程中
7辊粗矫入口矫直压力相较计算值降低15％～25％，出口矫直压力相较计算值降低20％～30％，11辊精矫入口和出口矫直压力按计算值设定；7辊粗矫前加装刷辊，去除少量FeO脱落形成的黑粉，11辊精矫前加装吹扫装置，防止异物压入。
6.根据权利要求5所述厚规格高表面质量热轧开平板的制造方法，其特征在于：所述步骤3)中，开轧温度950～1080℃，精轧温度800～980℃，卷取温度500～680℃。
7.根据权利要求5所述厚规格高表面质量热轧开平板的制造方法，其特征在于：所述步骤3)中，超快冷段冷却强度为50～80℃/s，前段层流冷却强度为10～30℃/s。
8.根据权利要求5所述厚规格高表面质量热轧开平板的制造方法，其特征在于：所述热轧开平板的厚度规格为14～25mm，强度级别210～400MPa。
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