CN106734201B - 一种应用薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格低合金高强钢的方法 - Google Patents

一种应用薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格低合金高强钢的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种应用薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格低合金高强钢的方法，将钢水连续浇铸成宽度为1300～1600mm、厚度为65～96mm的连铸坯，然后依次进行粗轧、保温罩保温、感应加热、高压水除鳞及精轧得到宽度为1300～1600mm、厚度为1.3～1.6mm的超薄带钢，最后经控制冷却、分卷剪切并卷取成卷。薄规格双相钢成品的屈服强度为380～430MPa，抗拉强度为530～610MPa，延伸率≥25％。本发明方法可以实现1.3～1.6mm厚热轧薄规格低合金高强钢的稳定生产，并提高尺寸精度、板形精度和综合力学性能，实现“以热代冷”需求，降低生产成本。

Description

一种应用薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格低合金高强钢的 方法
技术领域
本发明涉及热轧技术领域，更具体地说，涉及一种应用薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格低合金高强钢的方法。
背景技术
国内外最新开发的薄板坯连铸连轧工艺的技术路线为：连铸-粗轧-剪切-保温-感应加热-除鳞-精轧-控制冷却-剪切-卷取。与传统的薄板坯连铸连轧工艺相比，该工艺能够生产厚度更薄的热轧带钢，产品可实现“以热代冷”，从而更大程度地降低能源消耗和生产成本，因此具有广阔的市场前景。
目前采用这种工艺生产的低合金高强钢产品厚度可达到1.3～1.6mm，该厚度范围在热轧低合金高强钢中已属于超薄规格，可以替代同规格的冷轧产品，应用于运输、船舶及化工等行业，用于制造各种大型压力容器、船板、起重机械构件及重型机械设备等部件。但是在采用该工艺生产这些薄规格低合金高强钢的过程中仍遇到如下问题：1、各机架压下分配不合理导致某个机架达到负荷极限，使轧制过程不稳定；2、由于带钢连续长时间生产，使各机架工作辊(尤其是精轧机工作辊)磨损较严重，导致带钢厚度精度及板形精度难以控制，出现较明显的厚度超差和浪形；3、薄规格带钢温降很快，带钢温度波动较大，使目标精轧温度命中率较低，对带钢力学性能产生不利影响。
解决上述问题的关键在于进一步优化薄板坯连铸连轧生产薄规格低合金高强钢的工艺参数，包括在连铸段获得适当的薄板坯厚度和拉坯速度；在粗轧及精轧段制定合理的轧制规程(如各机架压下量分配、轧制力能参数及轧制速度等)，在轧制过程中预设定最优的板厚及板形控制参数，从而提高带钢板厚及板形反馈调节效率；在粗轧和精轧间的衔接段制定严格的保温、加热及除鳞制度以控制各工序的带钢温度范围；在控制冷却段制定合理的冷却策略及冷却速度以控制冷却过程中带钢相变，进而获得理想的微观组织等。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种应用薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格低合金高强钢的方法，可稳定地生产出尺寸精度、板形精度和综合力学性能均满足要求的热轧薄规格低合金高强钢。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种应用薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格低合金高强钢的方法，将钢水连续浇铸成宽度为1300～1600mm、厚度为65～96mm的连铸坯，然后依次进行粗轧、保温罩保温、感应加热、高压水除鳞及精轧得到宽度为1300～1600mm、厚度为1.3～1.6mm的超薄带钢，最后经控制冷却、分卷剪切并卷取成卷。主要工艺步骤及工艺参数如下：
(1)连铸
所述钢水化学成分按质量百分比为：C 0.04％～0.08％、Si 0.1％～0.2％、Mn0.3％～0.5％、Al 0.02％～0.04％、P≤0.015％、S≤0.012％、N≤0.008％、Ca≤0.002％、Cu≤0.15％、Sn≤0.02％、Ni≤0.2％、Cr≤0.12％、Mo≤0.05％、V≤0.02％、Nb≤0.025％，其余为Fe及不可避免的微量元素。
所述连铸坯的拉坯速度为4.8～7m/min，并且最大拉坯速度vmax与连铸坯厚度h的数值关系满足：vmax＝8.21×10-4h2-0.223h+18.64。
(2)粗轧
所述粗轧机组为3机架粗轧机，总压下率为84％～88％，粗轧出口厚度为12～14mm，粗轧初始温度为1125～1145℃，粗轧终轧温度为1000～1020℃，单位宽度轧制压力为13～15KN/mm。
(3)保温罩保温
所述保温罩长度为11m，保温罩内部环境温度为600～650℃。
(4)感应加热
所述感应加热装置包括14个加热器，每个加热器功率为2400～2500KW。感应加热使中间坯温度升高250～270℃，感应加热装置出口中间坯温度为1140～1160℃。计算机自动控制系统根据感应加热炉入口高温计的实测温度设定感应加热器启动数量和功率，根据感应加热炉出口高温计的实测温度调节感应加热器功率，实现感应加热炉出口中间坯温度的反馈控制。
(5)高压水除鳞
所述高压水除鳞装置包括上下两个集管，每个集管上设置46个扁平型喷嘴，喷嘴间距为35mm，集管喷淋宽度为1720mm，水压为35～39MPa，总水流量为190～200m3/h，除鳞使中间坯表面温降为80～100℃。计算机自动控制系统根据中间坯的速度及除鳞装置入口处中间坯的实测温度调节水压与水流量。
(6)精轧
所述精轧机组为5机架精轧机，总压下率为86％～91％，精轧出口厚度为1.3～1.6mm，精轧初始温度为1000～1020℃，精轧终轧温度为840～860℃，单位宽度轧制压力为8～23KN/mm。
(7)控制冷却
所述控制冷却工艺为先对带钢进行层流冷却，然后空冷。具体为：
所述控制冷却段包括35个上集管和105个下集管，每个上集管的喷水区域与3个下集管的喷水区域对应。每个上集管的流量为75～105m3/h，每个下集管的流量为25～35m3/h，上集管间距为1110mm，下集管间距为370mm。
计算机自动控制系统根据控制冷却段入口带钢温度、速度及厚度设定上集管和下集管的开启数量，并对上集管和下集管的水流量进行预设定，实现带钢先层流冷却后空冷的冷却工艺。根据卷取前带钢温度实测值与目标卷取温度的偏差反馈调节已开启的上集管和下集管的水流量。
所述控制冷却段入口带钢温度为800～830℃，层流冷却结束时带钢温度为640～660℃，水压为0.07～0.09MPa，层流冷却速度为150～300℃/s。所述空冷时间为5～7s。
(8)分卷剪切及卷取
所述分卷剪切采用转毂式飞剪，所述卷取机为地下式卷取机。单位宽度卷重20～22kg/mm，卷取温度为550～570℃。
所述中间坯的纵向厚度偏差≤140μm，宽向凸度偏差C40≤70μm。所述成品带钢的纵向厚度偏差≤50μm，板形偏差≤30I，宽向凸度偏差C40≤20μm。所述薄规格低合金高强钢成品的屈服强度为380～430MPa，抗拉强度为530～610MPa，延伸率≥25％。
按上述方案，所述连铸坯厚度为72～82mm，拉坯速度为5.9～6.5m/min。
按上述方案，所述粗轧机组的第一粗轧机压下率为50％～55％，轧制温度控制在1125～1145℃，单位宽度轧制压力为13～15KN/mm；第二粗轧机压下率为40％～45％，轧制温度控制在1060～1080℃，单位宽度轧制压力为13.5～14.5KN/mm；第三粗轧机压下率为35％～40％，轧制温度控制在1000～1020℃，单位宽度轧制压力为13.5～14.5KN/mm。
按上述方案，所述精轧机组的第一精轧机压下率为50％～55％，轧制温度控制在1000～1020℃，单位宽度轧制压力为21～23KN/mm；第二精轧机压下率为40％～45％，轧制温度控制在960～980℃，单位宽度轧制压力为19～21KN/mm；第三精轧机压下率为35％～40％，轧制温度控制在930～950℃，单位宽度轧制压力为18～19.5KN/mm；第四精轧机压下率为20％～25％，轧制温度控制在900～920℃，单位宽度轧制压力为13～14KN/mm；第五精轧机压下率为10％～15％，轧制温度控制在840～860℃，单位宽度轧制压力为8～9KN/mm。
按上述方案，在粗轧和精轧机组中均采用液压厚度自动控制技术。具体为：轧制前进行辊缝预设定，轧制过程中根据第三粗轧机出口测厚仪实测厚度对中间坯厚度反馈控制，根据第五精轧机出口测厚仪实测厚度对成品带钢厚度反馈控制。根据主液压缸压力传感器测量值进行轧制力过载保护。
按上述方案，在粗轧机组中采用工作辊正、负弯辊技术，在精轧机组中采用工作辊正弯辊及工作辊窜辊技术。具体为：粗轧机正弯辊力为每侧轴承座上为1250～1450KN，负弯辊力为每侧轴承座上为-1000～-1200KN(负号表示方向)，精轧机组第一、第二精轧机的正弯辊力为每侧轴承座上为1200～1400KN，工作辊窜辊范围为80～95mm，第三、第四及第五精轧机的正弯辊力为每侧轴承座上为950～1100KN，工作辊窜辊范围为-205～-220mm(负号表示方向)。
按上述方案，在粗轧和精轧机组中均采用工作辊动态冷却技术。具体为：工作辊动态冷却包括主冷却、中部辅助冷却及边部辅助冷却。冷却水喷射压力为0.8～1MPa，每个粗轧机架总冷却水量为1250～1400m3/h，每个精轧机架总冷却水量为1050～1200m3/h。通过预设定及调节三种冷却模式的总冷却水量及比例，以调节各机架工作辊热辊型，进而达到调节有载辊缝凸度的目的。
按上述方案，在精轧机组中采用动态变规格技术。具体为：首先采用2.1mm厚成品带钢的精轧轧制规程进行穿带和轧制，生产出一个2.1mm厚的钢卷后，采用精轧机组的动态变规格功能调节各精轧机架的压下及轧制速度，将成品带钢厚度从2.1mm变到1.8mm，生产出一个1.8mm厚的钢卷后，再由1.8mm变到1.6mm稳定地生产，若需要生产更薄的成品带钢，则继续调节各精轧机架的压下及轧制速度，然后进行稳定的生产。期间每次动态调整的最大调整量为0.2mm，成品带钢最薄调整到1.3mm。甩尾时则由薄变厚，按上述相反的方式进行。
按上述方案，在精轧机组中采用辊缝润滑技术。具体为：每个机架用于辊缝润滑的润滑油浓度为0.2％～0.4％，喷射流量为6500～6700L/min，喷射压力为0.15～0.35MPa。
按上述方案，层流冷却位于控制冷却段入口处，层流冷却上集管开启数量为4个，下集管的开启数量为15个。每个上集管的水流量设定值为87～102m3/h，每个下集管的水流量设定值为29～34m3/h，层流冷却水压为0.08MPa。
实施本发明的应用薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格低合金高强钢的方法，具有以下有益效果：
(1)在保证连铸坯不拉漏的条件下，提高连铸坯的厚度和拉速，这样通过增加轧制压缩比可尽量消除连铸坯的内部缺陷，如疏松、裂纹及偏析等，达到改善产品力学性能的目的，还能够以较高的速度进行轧制，减少轧件温降，以更少的能源介质消耗获得所需的精轧终轧温度和带钢微观组织结构。
(2)通过严格控制各工序处轧件温度范围，以满足精轧温度要求，提高精轧终轧温度目标命中率。通过优化粗轧及精轧各机架的轧制规程(轧制温度、压下率及轧制压力)，减少生产事故率。
(3)在粗轧及精轧过程中采用高效率的带钢板厚及板形控制技术，预设定最优的工艺参数，并对板厚及板形进行反馈调节以提高板厚及板形的控制效果。
(4)薄规格双相钢成品的屈服强度为380～430MPa，抗拉强度为530～610MPa，延伸率≥25％。本发明方法可以实现1.3～1.6mm厚热轧薄规格低合金高强钢的稳定生产，并提高尺寸精度、板形精度和综合力学性能，实现“以热代冷”需求，降低生产成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明实施例一的应用薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格低合金高强钢的工艺路线图；
图2为本发明实施例一的避免拉漏条件下连铸坯最大拉速-厚度曲线图；
图3为本发明实施例一的含碳量为0.04％～0.08％低合金高强钢的铁碳相图；
图4为本发明实施例一和实施例三的控制冷却段布置示意图；
图5为本发明实施例一的低合金高强钢控制冷却段相变示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
实施例一：
本实施例提供的一种应用薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格低合金高强钢的方法，其工艺路线如图1所示，首先将钢水连续浇铸成宽度为1300～1600mm、厚度为65～96mm的连铸坯，然后依次进行粗轧、保温罩保温、感应加热、高压水除鳞及精轧得到宽度为1300～1600mm、厚度为1.3～1.6mm的超薄带钢，最后经控制冷却、分卷剪切并卷取成卷。主要工艺步骤及工艺参数如下：
(1)连铸
所述钢水化学成分按质量百分比为：C 0.04％～0.08％、Si 0.1％～0.2％、Mn0.3％～0.5％、Al 0.02％～0.04％、P≤0.015％、S≤0.012％、N≤0.008％、Ca≤0.002％、Cu≤0.15％、Sn≤0.02％、Ni≤0.2％、Cr≤0.12％、Mo≤0.05％、V≤0.02％、Nb≤0.025％，其余为Fe及不可避免的微量元素。
所述连铸坯的拉坯速度为4.8～7m/min，并且最大拉坯速度vmax与连铸坯厚度h的数值关系满足：vmax＝8.21×10-4h2-0.223h+18.64。
连铸坯最大拉坯速度与厚度的数值关系以避免连铸坯拉漏为原则而建立，满足轧制压缩比要求的连铸坯最小厚度为65mm，满足所需终轧温度的最小拉速为4.8m/min，满足连铸机设计能力的最大拉速为7m/min，由最小拉速及避免拉漏的连铸坯最大拉速-厚度曲线确定的连铸坯最大厚度为96mm。如图2所示，连铸坯厚度和拉坯速度组成的坐标点需落在图2中ABCD区域范围内，处于该范围内的连铸坯具有3个优点：1、可以直接进行轧制而不会出现连铸坯拉漏事故；2、可以保证足够的轧制压缩比，以消除连铸坯的内部缺陷，如疏松、裂纹及偏析等，从而改善产品力学性能；3、能够以较高的速度进行轧制，减少轧件温降和能耗，获得所需的精轧终轧温度和带钢微观组织结构。
(2)粗轧
所述粗轧机组为3机架粗轧机，总压下率为84％～88％，粗轧出口厚度为12～14mm，粗轧初始温度为1125～1145℃，粗轧终轧温度为1000～1020℃，单位宽度轧制压力为13～15KN/mm。
根据图3所示的铁碳平衡相图可知，对于含碳量为0.04％～0.08％的低合金高强钢，粗轧初始温度为1125～1145℃时，大致位于低合金高强钢奥氏体区的中间处温度区域，此时连铸坯内部为高温奥氏体组织，晶粒粗大，并且碳化物完全溶解于奥氏体组织中，非常适于粗轧大压下量轧制。经过3机架粗轧机后，由于轧件热辐射温降、轧件与工作辊接触热传导温降以及轧制塑性变形热和摩擦热导致的轧件温升的综合作用，使得粗轧终轧温度仍可以保持在1000～1020℃，该温度区间大致位于铁素体开始转变线以上100～160℃，由于粗轧过程中动态再结晶的作用，使粗轧得到的中间坯内部奥氏体晶粒变得细小等轴。
由于在粗轧段轧件平均温度高，并且板坯厚向上温度分布为“反向温度曲线”(刚刚固化的板坯中心温度比表面温度高100～150℃)，变形抗力很小，变形主要集中在板坯中部，因此粗轧机能够以较低的能耗进行大压下量轧制。由热轧轧制力能参数模型计算出的单位宽度轧制压力为13～15KN/mm，对应的辊间接触应力为1316～1414MPa，小于热轧轧辊最大允许辊间接触应力1800MPa，可以使得轧制单位长度轧件的轧辊磨损小，也可以避免因辊间接触应力和热应力叠加所引起的轧辊剥落，因此可提高轧辊使用周期和轧制吨数。
粗轧段总压下率为84％～88％，相当于从连铸坯到成品总压下量的83％～87％在粗轧段完成，而精轧段只完成总压下量的13％～17％，可以降低对后续精轧机组的高负荷要求，有利于精轧机组专注于对带钢厚度精度、板形精度及表面质量的控制。另外，厚度为12～14mm的中间坯蓄热效果较好，能够保证中间坯在中间辊道上的温降和头尾温差都不会太大，减小后续感应加热炉的补热负担，以降低能耗。
(3)保温罩保温
所述保温罩长度为11m，保温罩内部环境温度为600～650℃，可有效减小中间坯在中间辊道上的温降，减小后续感应加热的补热负担。
(4)感应加热
所述感应加热装置包括14个加热器，每个加热器功率为2400～2500KW。感应加热使中间坯温度升高250～270℃，感应加热装置出口中间坯温度为1140～1160℃。计算机自动控制系统根据感应加热炉入口高温计的实测温度设定感应加热器启动数量和功率，根据感应加热炉出口高温计的实测温度调节感应加热器功率，实现感应加热炉出口中间坯温度的反馈控制。
(5)高压水除鳞
所述高压水除鳞装置包括上下两个集管，每个集管上设置46个扁平型喷嘴，喷嘴间距为35mm，集管喷淋宽度为1720mm，水压为35～39MPa，总水流量为190～200m3/h，除鳞使中间坯表面温降为80～100℃。计算机自动控制系统根据中间坯的速度及除鳞装置入口处中间坯的实测温度调节水压与水流量，保证既能有效去除中间坯表面氧化铁皮，防止精轧时表面氧化皮压入带钢，又能使中间坯在除鳞过程中的温降较小，维持较高的精轧段入口带钢温度。
(6)精轧
所述精轧机组为5机架精轧机，总压下率为86％～91％，精轧出口厚度为1.3～1.6mm，精轧初始温度为1000～1020℃，精轧终轧温度为840～860℃，单位宽度轧制压力为8～23KN/mm。
中间坯以所述精轧初始温度进入精轧机组后，由于轧辊防剥落水冷却、机架间冷却水冷却、热辐射、带钢与轧辊接触热传导、塑性变形热及摩擦热的综合作用，带钢总体温降保持在140～180℃，温降后可满足所要求的带钢终轧温度，为后续层流冷却过程中微观组织转变做准备。另外，所述精轧段温度范围可保证带钢始终处于奥氏体区轧制，避免精轧时发生奥氏体转变为铁素体，否则若在奥氏体和铁素体两相区轧制，则带钢力学性能波动较大使轧制不稳定，而且会产生带状组织和不均匀的混晶组织，使带钢力学性能和加工性能恶化。
(7)控制冷却
所述控制冷却工艺为先对带钢进行层流冷却，然后空冷。具体为：
所述控制冷却段包括35个上集管和105个下集管，每个上集管的喷水区域与3个下集管的喷水区域对应。每个上集管的流量为75～105m3/h，每个下集管的流量为25～35m3/h，上集管间距为1110mm，下集管间距为370mm。由于喷射到带钢下表面的冷却水在重力作用下很快滴落，无法像带钢上表面的冷却水那样流动，因此这样布置可以细化带钢下表面冷却水的喷水区域，使带钢上下表面均匀冷却，避免薄规格带钢冷却时向上翘曲。
计算机自动控制系统根据控制冷却段入口带钢温度、速度及厚度设定上集管和下集管的开启数量，并对上集管和下集管的水流量进行预设定，实现带钢先层流冷却后空冷的冷却工艺。根据卷取前带钢温度实测值与目标卷取温度的偏差反馈调节已开启的上集管和下集管的水流量，以调节层流冷却速度，使实际卷取温度精确命中目标卷取温度。
所述控制冷却段入口带钢温度为800～830℃，层流冷却结束时带钢温度为640～660℃，水压为0.07～0.09MPa，层流冷却速度为150～300℃/s。所述空冷时间为5～7s。
如图5所示，层流冷却使带钢快速冷却到铁素体转变温度区间，在随后空冷时部分过冷奥氏体转变为铁素体，随着带钢温度进一步降低，剩余的过冷奥氏体转变为珠光体。最终得到铁素体和珠光体的混合组织。
(8)分卷剪切及卷取
所述分卷剪切采用转毂式飞剪，所述卷取机为地下式卷取机。单位宽度卷重20～22kg/mm，卷取温度为550～570℃，在该温度范围内卷取，既可以避免卷取温度过高导致后续缓冷时带钢晶粒长大，同时也能析出细小、弥散分布的碳化物，改善薄规格低合金高强钢成品的综合力学性能。
实施例二：
本实施例在实施例一的基础上提供一种更加详细、优化的工艺方案，可以使成品带钢纵向厚度精度、板形精度及表面质量更好，并获得与同规格冷轧带钢相当的综合力学性能。
所述连铸坯厚度为72～82mm，拉坯速度为5.9～6.5m/min。
所述粗轧机组的第一粗轧机压下率为50％～55％，轧制温度控制在1125～1145℃，单位宽度轧制压力为13～15KN/mm；第二粗轧机压下率为40％～45％，轧制温度控制在1060～1080℃，单位宽度轧制压力为13.5～14.5KN/mm；第三粗轧机压下率为35％～40％，轧制温度控制在1000～1020℃，单位宽度轧制压力为13.5～14.5KN/mm。
所述精轧机组的第一精轧机压下率为50％～55％，轧制温度控制在1000～1020℃，单位宽度轧制压力为21～23KN/mm；第二精轧机压下率为40％～45％，轧制温度控制在960～980℃，单位宽度轧制压力为19～21KN/mm；第三精轧机压下率为35％～40％，轧制温度控制在930～950℃，单位宽度轧制压力为18～19.5KN/mm；第四精轧机压下率为20％～25％，轧制温度控制在900～920℃，单位宽度轧制压力为13～14KN/mm；第五精轧机压下率为10％～15％，轧制温度控制在840～860℃，单位宽度轧制压力为8～9KN/mm。
在粗轧和精轧机组中均采用液压厚度自动控制技术对各机架进行恒辊缝控制，以有效消除连铸坯及中间坯的厚度波动，提高中间坯及成品带钢纵向厚度精度。具体为：轧制前进行辊缝预设定，轧制过程中根据第三粗轧机出口测厚仪实测厚度对中间坯厚度反馈控制，根据第五精轧机出口测厚仪实测厚度对成品带钢厚度反馈控制。根据主液压缸压力传感器测量值进行轧制力过载保护。
在粗轧机组中采用工作辊正、负弯辊技术控制中间坯凸度，在精轧机组中采用工作辊正弯辊及工作辊窜辊技术控制成品带钢板形。具体为：粗轧机正弯辊力为每侧轴承座上为1250～1450KN，负弯辊力为每侧轴承座上为-1000～-1200KN(负号表示方向)，精轧机组第一、第二精轧机的正弯辊力为每侧轴承座上为1200～1400KN，工作辊窜辊范围为80～95mm，第三、第四及第五精轧机的正弯辊力为每侧轴承座上为950～1100KN，工作辊窜辊范围为-205～-220mm(负号表示方向)。
在粗轧和精轧机组中均采用工作辊动态冷却技术控制中间坯凸度及成品带钢板形。具体为：工作辊动态冷却包括主冷却、中部辅助冷却及边部辅助冷却。其中，主冷却实现工作辊辊身恒定冷却速率，中部辅助冷却用于对辊身中部进行附加冷却以获得凸辊缝曲线，边部辅助冷却用于对辊身边部进行附加冷却以获得凹辊缝曲线。冷却水喷射压力为0.8～1MPa，每个粗轧机架总冷却水量为1250～1400m3/h，每个精轧机架总冷却水量为1050～1200m3/h。通过预设定及调节三种冷却模式的总冷却水量及比例，以调节各机架工作辊热辊型，进而达到调节有载辊缝凸度的目的。
在精轧机组中采用动态变规格技术进行“烫辊”，可快速地获得轧制超薄带钢所需的稳定的工作辊热辊型和完整致密的工作辊表面氧化膜。具体为：首先采用2.1mm厚成品带钢的精轧轧制规程进行穿带和轧制，生产出一个2.1mm厚的钢卷后，采用精轧机组的动态变规格功能调节各精轧机架的压下及轧制速度，将成品带钢厚度从2.1mm变到1.8mm，生产出一个1.8mm厚的钢卷后，再由1.8mm变到1.6mm稳定地生产，若需要生产更薄的成品带钢，则继续调节各精轧机架的压下及轧制速度，然后进行稳定的生产。期间每次动态调整的最大调整量为0.2mm，成品带钢最薄调整到1.3mm。甩尾时则由薄变厚，按上述相反的方式进行。
在精轧机组中采用辊缝润滑技术减小工作辊与带钢间的摩擦系数，以减少轧制能耗和工作辊磨损，提高带钢表面质量和工作辊使用寿命。具体为：每个机架用于辊缝润滑的润滑油浓度为0.2％～0.4％，喷射流量为6500～6700L/min，喷射压力为0.15～0.35MPa。
如图4所示，层流冷却位于控制冷却段入口处，层流冷却上集管开启数量为4个，下集管的开启数量为15个。每个上集管的水流量设定值为88～102m3/h，每个下集管的水流量设定值为29～34m3/h，层流冷却水压为0.08MPa。
利用本实施例方法获得的中间坯的纵向厚度偏差≤140μm，宽向凸度偏差C40≤70μm。所述成品带钢的纵向厚度偏差≤50μm，板形偏差≤30I，宽向凸度偏差C40≤20μm。薄规格低合金高强钢成品的主要力学性能均落在以下范围内：屈服强度为380～430MPa，抗拉强度为530～610MPa，延伸率≥25％。在应用上可以很好地替代同规格的冷轧带钢。
实施例三：
本实施例以生产含碳量0.06％、宽度1300mm、厚度1.5mm的成品带钢为例，其具体工艺如下所述。
钢水连续浇铸成宽度为1300mm、厚度为80mm的连铸坯，然后依次进行粗轧、保温罩保温、感应加热、高压水除鳞及精轧得到宽度为1300mm、厚度为1.5mm的超薄带钢，最后经控制冷却、分卷剪切并卷取成卷。主要工艺步骤及工艺参数如下：
(1)连铸
所述钢水化学成分按质量百分比为：C 0.04％～0.08％、Si 0.1％～0.2％、Mn0.3％～0.5％、Al 0.02％～0.04％、P≤0.015％、S≤0.012％、N≤0.008％、Ca≤0.002％、Cu≤0.15％、Sn≤0.02％、Ni≤0.2％、Cr≤0.12％、Mo≤0.05％、V≤0.02％、Nb≤0.025％，其余为Fe及不可避免的微量元素。
所述连铸坯的拉坯速度为6m/min。
(2)粗轧
所述粗轧机组为3机架粗轧机，总压下率为83.75％，粗轧出口厚度为13mm，粗轧初始温度为1130～1140℃，粗轧终轧温度为1010～1020℃，单位宽度轧制压力为14～15KN/mm。
(3)保温罩保温
所述保温罩长度为11m，保温罩内部环境温度为630℃。
(4)感应加热
所述感应加热装置包括14个加热器，每个加热器功率为2400～2500KW。感应加热使中间坯温度升高260～270℃，感应加热装置出口中间坯温度为1145～1155℃。计算机自动控制系统根据感应加热炉入口高温计的实测温度设定感应加热器启动数量和功率，根据感应加热炉出口高温计的实测温度调节感应加热器功率，实现感应加热炉出口中间坯温度的反馈控制。
(5)高压水除鳞
所述高压水除鳞装置包括上下两个集管，每个集管上设置46个扁平型喷嘴，喷嘴间距为35mm，集管喷淋宽度为1720mm，水压为38MPa，总水流量为195m3/h，除鳞使中间坯表面温降为87～93℃。计算机自动控制系统根据中间坯的速度及除鳞装置入口处中间坯的实测温度调节水压与水流量。
(6)精轧
所述精轧机组为5机架精轧机，总压下率为88.5％，精轧出口厚度为1.5mm，精轧初始温度为1005～1015℃，精轧终轧温度为850～860℃，单位宽度轧制压力为8.2～22.5KN/mm。
(7)控制冷却
所述控制冷却工艺为先对带钢进行层流冷却，然后空冷。具体为：
所述控制冷却段包括35个上集管和105个下集管，每个上集管的喷水区域与3个下集管的喷水区域对应。每个上集管的流量为87～102m3/h，每个下集管的流量为29～34m3/h，上集管间距为1110mm，下集管间距为370mm。
计算机自动控制系统根据控制冷却段入口带钢温度、速度及厚度设定上集管和下集管的开启数量，并对上集管和下集管的水流量进行预设定，实现带钢先层流冷却后空冷的冷却工艺。根据卷取前带钢温度实测值与目标卷取温度的偏差反馈调节已开启的上集管和下集管的水流量。
所述控制冷却段入口带钢温度为815～825℃，层流冷却结束时带钢温度为645～655℃，水压为0.08MPa，层流冷却速度为170～200℃/s。所述空冷时间为6s。
(8)分卷剪切及卷取
所述分卷剪切采用转毂式飞剪，所述卷取机为地下式卷取机。单位宽度卷重21kg/mm，卷取温度为555～565℃。
按上述方案，所述粗轧机组的第一粗轧机压下率为52.5％，轧制温度控制在1130～1140℃，单位宽度轧制压力为14.6～14.9KN/mm；第二粗轧机压下率为44.7％，轧制温度控制在1070～1080℃，单位宽度轧制压力为14～14.2KN/mm；第三粗轧机压下率为38.1％，轧制温度控制在1010～1020℃，单位宽度轧制压力为14.1～14.3KN/mm。
按上述方案，所述精轧机组的第一精轧机压下率为53.9％，轧制温度控制在1005～1015℃，单位宽度轧制压力为22.2～22.4KN/mm；第二精轧机压下率为41.7％，轧制温度控制在965～975℃，单位宽度轧制压力为20.8～21KN/mm；第三精轧机压下率为37.1％，轧制温度控制在940～950℃，单位宽度轧制压力为19.1～19.3KN/mm；第四精轧机压下率为22.7％，轧制温度控制在900～910℃，单位宽度轧制压力为13.5～13.7KN/mm；第五精轧机压下率为11.8％，轧制温度控制在850～860℃，单位宽度轧制压力为8.5～8.7KN/mm。
按上述方案，在粗轧和精轧机组中均采用液压厚度自动控制技术。具体为：轧制前进行辊缝预设定，轧制过程中根据第三粗轧机出口测厚仪实测厚度对中间坯厚度反馈控制，根据第五精轧机出口测厚仪实测厚度对成品带钢厚度反馈控制。根据主液压缸压力传感器测量值进行轧制力过载保护。
按上述方案，在粗轧机组中采用工作辊正、负弯辊技术，在精轧机组中采用工作辊正弯辊及工作辊窜辊技术。具体参数为如表1所示：
表1
按上述方案，在粗轧和精轧机组中均采用工作辊动态冷却技术。具体为：工作辊动态冷却包括主冷却、中部辅助冷却及边部辅助冷却。冷却水喷射压力为0.9MPa，各机架工作辊冷却水总流量、各冷却模式冷却水流量比例及流量预设定值如表2所示，通过预设定及调节三种冷却模式的总冷却水量及比例，以调节各机架工作辊热辊型，进而达到调节有载辊缝凸度的目的。
表2
按上述方案，在精轧机组中采用动态变规格技术。具体为：首先采用2.1mm厚成品带钢的精轧轧制规程进行穿带和轧制，生产出一个2.1mm厚的钢卷后，采用精轧机组的动态变规格功能调节各精轧机架的压下及轧制速度，将成品带钢厚度从2.1mm变到1.8mm，生产出一个1.8mm厚的钢卷后，再由1.8mm变到1.6mm，生产出一个1.6mm的钢卷后，再由1.6mm变到1.5mm稳定地生产。甩尾时则由薄变厚，按上述相反的方式进行。
按上述方案，在精轧机组中采用辊缝润滑技术。具体为：每个机架用于辊缝润滑的润滑油浓度为0.4％，喷射流量为6600L/min，喷射压力为0.3MPa。
按上述方案，层流冷却位于控制冷却段入口处，层流冷却上集管开启数量为4个，下集管的开启数量为15个。每个上集管的水流量设定值为90m3/h，每个下集管的水流量设定值为30m3/h，层流冷却水压为0.08MPa。
利用本实施例方法获得的1.5mm厚的成品带钢的纵向厚度偏差≤35μm，板形偏差≤25I，宽向凸度偏差C40≤20μm。屈服强度为413～424MPa，抗拉强度为562～576MPa，延伸率为26～31％。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种应用薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格低合金高强钢的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备钢水，所述钢水包括以下组分，按质量百分比为：C 0.04％～0.08％、Si 0.1％～0.2％、Mn 0.3％～0.5％、Al 0.02％～0.04％、P≤0.015％、S≤0.012％、N≤0.008％、Ca≤0.002％、Cu≤0.15％、Sn≤0.02％、Ni≤0.2％、Cr≤0.12％、Mo≤0.05％、V≤0.02％、Nb≤0.025％，其余为Fe及不可避免的微量元素；将钢水连续浇铸成宽度为1300～1600mm、厚度为65～96mm的连铸坯，所述连铸坯的拉坯速度为4.8～7m/min，并且最大拉坯速度vmax与连铸坯厚度h的数值关系满足：vmax＝8.21×10-4h2-0.223h+18.64；
(2)进行粗轧，粗轧机组为3机架粗轧机，总压下率为84％～88％，粗轧出口厚度为12～14mm，粗轧初始温度为1125～1145℃，粗轧终轧温度为1000～1020℃，单位宽度轧制压力为13～15KN/mm；
(3)在保温罩保温，保温罩内部环境温度为600～650℃；
(4)通过感应加热装置进行感应加热，使中间坯温度升高250～270℃，感应加热装置出口中间坯温度为1140～1160℃；
(5)通过高压水除鳞装置进行高压水除鳞；
(6)进行精轧，精轧机组为5机架精轧机，总压下率为86％～91％，精轧出口厚度为1.3～1.6mm，精轧初始温度为1000～1020℃，精轧终轧温度为840～860℃，单位宽度轧制压力为8～23KN/mm；精轧后得到宽度为1300～1600mm、厚度为1.5～1.8mm的超薄带钢；
(7)在控制冷却段对带钢进行层流冷却，然后进行空冷，控制冷却段入口带钢温度为800～830℃，层流冷却结束时带钢温度为640～660℃，层流冷却速度为150～300℃/s；空冷时间为5～7s；
(8)分卷剪切及卷取。
2.根据权利要求1所述的应用薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格低合金高强钢的方法，其特征在于，所述高压水除鳞装置包括上下两个集管，每个集管上设置46个扁平型喷嘴，喷嘴间距为35mm，集管喷淋宽度为1720mm，水压为35～39MPa，总水流量为190～200m3/h，除鳞使中间坯表面温降为80～100℃。
3.根据权利要求1所述的应用薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格低合金高强钢的方法，其特征在于，所述控制冷却段包括35个上集管和105个下集管，每个上集管的喷水区域与3个下集管的喷水区域对应，每个上集管的流量为75～105m3/h，每个下集管的流量为25～35m3/h，上集管间距为1110mm，下集管间距为370mm，计算机自动控制系统根据控制冷却段入口带钢温度、速度及厚度分别设定控制冷却入口段上集管和下集管的开启数量，并对上集管和下集管的水流量进行预设定，根据卷取前带钢温度实测值与目标卷取温度的偏差反馈调节已开启上集管和下集管的水流量。
4.根据权利要求1所述的应用薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格低合金高强钢的方法，其特征在于，所述步骤(8)中的分卷剪切采用转毂式飞剪，卷取 采用的卷取机为地下式卷取机；单位宽度卷重20～22kg/mm，卷取温度为550～570℃。
5.根据权利要求1所述的应用薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格低合金高强钢的方法，其特征在于，所述连铸坯厚度为72～82mm，拉坯速度为5.9～6.5m/min。
6.根据权利要求1所述的应用薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格低合金高强钢的方法，其特征在于，所述粗轧机组的第一粗轧机压下率为50％～55％，轧制温度控制在1125～1145℃，单位宽度轧制压力为13～15KN/mm；第二粗轧机压下率为40％～45％，轧制温度控制在1060～1080℃，单位宽度轧制压力为13.5～14.5KN/mm；第三粗轧机压下率为35％～40％，轧制温度控制在1000～1020℃，单位宽度轧制压力为13.5～14.5KN/mm。
7.根据权利要求1所述的应用薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格低合金高强钢的方法，其特征在于，所述步骤(6)中，第一精轧机压下率为50％～55％，轧制温度控制在1000～1020℃，单位宽度轧制压力为21～23KN/mm；第二精轧机压下率为40％～45％，轧制温度控制在960～980℃，单位宽度轧制压力为19～21KN/mm；第三精轧机压下率为35％～40％，轧制温度控制在930～950℃，单位宽度轧制压力为18～19.5KN/mm；第四精轧机压下率为20％～25％，轧制温度控制在900～920℃，单位宽度轧制压力为13～14KN/mm；第五精轧机压下率为10％～15％，轧制温度控制在840～860℃，单位宽度轧制压力为8～9KN/mm。
8.根据权利要求1所述的应用薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格低合金高强钢的方法，其特征在于，在粗轧和精轧机组中均采用液压厚度自动控制，在轧制前进行辊缝预设定，轧制过程中根据第三粗轧机出口测厚仪实测厚度对中间坯厚度反馈控制，根据第五精轧机出口测厚仪实测厚度对成品带钢厚度反馈控制，根据主液压缸压力传感器测量值进行轧制力过载保护。
9.根据权利要求1所述的应用薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格低合金高强钢的方法，其特征在于，在粗轧机组中采用工作辊正、负弯辊工艺，在精轧机组中采用工作辊正弯辊及工作辊窜辊工艺，粗轧机正弯辊力为每侧轴承座上为1250～1450KN，负弯辊力为每侧轴承座上为-1000～-1200KN，精轧机组第一、第二精轧机的正弯辊力为每侧轴承座上为1200～1400KN，工作辊窜辊范围为80～95mm，第三精轧机、第四精轧机及第五精轧机的正弯辊力为每侧轴承座上为950～1100KN，工作辊窜辊范围为-205～-220mm。
10.根据权利要求1所述的应用薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格低合金高强钢的方法，其特征在于，在粗轧机组和精轧机组中均采用工作辊动态冷却，包括主冷却、中部辅助冷却及边部辅助冷却，冷却水喷射压力为0.8～1MPa，每个粗轧机架总冷却水量为1250～1400m3/h，每个精轧机架总冷却水量为1050～1200m3/h。
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