CN107252821A - 一种能够避免产生酸洗黑钢缺陷的热轧结构钢生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能避免产生酸洗黑钢缺陷的热轧结构钢生产方法。包括转炉冶炼、精炼、连铸、粗轧、精轧、层流冷却、卷曲和酸洗工序；精轧工序中，精轧开轧温度为980~1080℃，终轧温度为830~890℃；精轧过程中，当成品厚度≥4.0mm时精轧6组机架间冷却水全部打开，其中前4组机架冷却水比例为20~50%；当成品厚度＜4.0mm时精轧机架间冷却水打开组数≤3组；层流冷却速度≥45℃/s。本发明系统考虑热轧、酸洗工序对产品表面质量的影响，有效避免了热轧结构钢酸洗黑钢缺陷，大幅提升了产品表面质量，而且不涉及产品成分的重新设计和生产线改造，实施成本低廉、在行业内具有很强的适用性。

Description

一种能够避免产生酸洗黑钢缺陷的热轧结构钢生产方法

技术领域

本发明涉及一种热轧结构钢的生产方法，尤其涉及一种能避免产生酸洗黑钢缺陷的热轧结构钢生产方法。

背景技术

热轧结构钢成形性好、强度高，常用于汽车大梁、发动机导流板等结构件的制作，多以酸洗状态交货。酸洗生产中，带钢表面不良是导致产品降级改判的主要原因，其中酸洗后表面发黑是这类钢种常见的质量缺陷，宏观表现为酸洗后带钢两侧灰白，中部碳黑，严重影响产品涂镀性能。

如何提高产品表面质量、实现工艺过程的稳定控制一直是行业关注的焦点问题。热轧带钢酸洗质量取决于原料表面氧化铁皮状态和酸洗工艺两个方面，氧化铁皮厚、结构致密，相同酸洗工艺下越难清洗干净；而在氧化铁皮状态相同的条件下，合理的酸洗工艺设置有助于产品表面质量的提升。在热轧氧化铁皮控制方面，公开号为CN10185669A的中国专利“热轧带钢表面氧化铁皮柔性化控制方法”公开了一种基于热轧工艺的大梁钢热轧氧化铁皮控制方法，该专利给出了不同热轧工艺下氧化铁皮厚度以及结构特点，但没有对不同结构、厚度氧化铁皮的酸洗质量控制进行探讨；公开号为CN104226683A的中国专利“解决热轧酸洗板表面色差缺陷的方法”从热轧温度和轧辊使用角度阐述了一种解决酸洗色差缺陷的方法，但该专利没有涉及氧化铁皮结构以及酸洗工艺对带钢酸洗质量的影响。

热轧结构钢酸洗黑钢缺陷诱因复杂，大量现场工作实践表明，单纯从热轧或者酸洗工序入手很难从根本上解决问题；为了减少黑钢缺陷发生，本发明对酸洗黑钢缺陷产生原因进行了深入分析，系统研究了热轧氧化铁皮结构、热轧、酸洗工艺对带钢酸洗质量的影响，最终开发出一种能够避免产生酸洗黑钢缺陷的热轧结构钢的生产方法，实现了对酸洗黑钢缺陷的有效控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够避免产生酸洗黑钢缺陷的热轧结构钢生产方法，通过研究分析氧化铁皮结构及分布，改进热轧、酸洗关键工艺参数，有效减少了酸洗黑钢缺陷发生比例，提升产品表面质量。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种能够避免产生酸洗黑钢缺陷的热轧结构钢生产方法，包括转炉冶炼、精炼、连铸、粗轧、精轧、层流冷却、卷曲和酸洗工序；连铸坯经加热、除鳞、粗轧后得到合格中间坯，中间坯经过精轧、层流冷却、卷取、酸洗后得到最终成品；所述精轧工序中，精轧开轧温度为980~1080℃，终轧温度为830~890℃；精轧过程中，当成品厚度≥4.0mm时精轧6组机架间冷却水全部打开，其中前4组机架冷却水比例为20~50%；当成品厚度＜4.0mm时精轧机架间冷却水打开组数≤3组。

上述的一种能够避免产生酸洗黑钢缺陷的热轧结构钢生产方法，所述中间坯出精轧以后进入层流冷却，冷却速度≥45℃/s，卷取后得到酸洗原料；酸洗原料顺序进入6组酸槽中进行酸洗，其中，1~4#酸槽酸液温度设为75~85℃，5~6#酸槽酸液温度设为60~75℃。

上述的一种能够避免产生酸洗黑钢缺陷的热轧结构钢生产方法，所述酸洗过程中，当成品厚度≤3.5mm时酸洗速度为100~140m/min；成品厚度＞3.5mm时酸洗速度为70~110m/min。

理论分析：

通过对酸洗带钢表面质量分析表明，黑钢缺陷带钢不同部位氧化铁皮结构不同，距边部20mm处氧化铁皮中共析组织（Fe+Fe₃O₄）占整个氧化铁皮厚度的20~30%，距边部70mm左右共析组织占整个氧化铁皮厚度的60~70%，距带钢边部超过170mm后，共析组织几乎占据整个氧化铁皮厚度；这种共析组织是卷取后氧化铁皮中FeO共析转变形成的，钢卷边部冷速快，共析组织转变量少，氧化铁皮结构致密；钢卷中部冷速慢，共析组织多，氧化铁皮结构疏松，开卷时易于破碎脱落；相同酸洗条件下，带钢中部比边部优先完成酸洗过程；而边部氧化铁皮酸洗完成后，中部容易出现过酸洗现象。针对上述现象，提高带钢中部氧化铁皮的致密性、减少边部、中部表面质量差异是解决问题的出发点；本发明从热轧、酸洗工序入手，通过提高先共析Fe₃O₄比例、抑制共析转变过程，避免过酸洗等手段获得控制热轧结构钢酸洗黑钢缺陷的方法。带钢热轧开轧温度越高，高温形成的FeO越不容易发生先共析转变，先共析Fe₃O₄量越少，低温轧制有利于结构中Fe₃O₄的形成。终轧温度升高，氧化铁皮生长的热力学条件充分，厚度增加明显；大量生产实践数据表明，开轧温度选择980~1080℃、终轧温度830~890℃有利于控制氧化铁皮中先共析Fe₃O₄含量和厚度，而开轧、终轧温度过低不利于热轧过程稳定性。

机架间冷却水用于保证带钢轧制温度，影响表面氧化过程，冷却水量过大会使带钢高温形成的氧化铁皮开裂、破碎，压入基体损害表面质量；实际生产中前4机架控制冷却水比例在20~50%在预防氧化铁皮破裂、压入方面效果明显；后2机架由于带钢温度降低，氧化铁皮塑性下降，机架间冷却水比例相应减少到10~30%；带钢终轧后冷却速度直接影响卷取后氧化铁皮结构，冷速越大残余FeO共析转变过冷度越大，共析组织越细小、致密；冷却速度越小，带钢高温停留时间越长，氧化铁皮越厚；在层流冷速在≥45℃/s的条件下，由于带钢大的过冷度产生的氧化铁皮致密效果很明显。

酸洗温度和酸洗时间是决定带钢酸洗质量的两个关键因素，减少酸洗时间、降低酸洗温度能够改善酸洗效果，但是酸洗时间、温度太低容易导致欠酸洗；1~4#酸槽酸液温度75~85℃，5~6#酸液温度60~75℃能够减少带中过酸洗程度，分规格匹配酸洗速度使酸洗质量进一步提高。

本发明的有益效果为：

本发明通过优化匹配热轧冷却工艺，实现了对不同规格带钢氧化铁皮结构、厚度的合理控制，尤其能够改善厚规格热轧带钢表面质量；根据热轧原料表面特点进行酸洗工艺设置，有效减少因酸洗质量差异导致的表面色差缺陷。本发明系统考虑热轧、酸洗工序对产品表面质量的影响，有效避免了热轧结构钢酸洗黑钢缺陷，大幅提升了产品表面质量，而且不涉及产品成分的重新设计和生产线改造，实施成本低廉、在行业内具有很强的适用性。

附图说明

图1为酸洗带钢头部黑钢缺陷图；

图2为酸洗带钢中部黑钢缺陷图；

图3为黑钢部位扫描电镜显微图；

图4为正常部位扫描电镜显微图；

图5为距带钢边部20mm氧化铁皮结构；

图6为距带钢边部70mm氧化铁皮结构；

图7为距带钢边部750mm氧化铁皮结构；

图8为实施例2中酸洗带钢头部宏观图；

图9为实施例2中酸洗带钢中部宏观图。

具体实施方式

本发明一种能够避免产生酸洗黑钢缺陷的热轧结构钢生产方法，首先对热轧结构钢酸洗黑钢缺陷特征及产生原因进行了分析，具体如下：

1、酸洗黑钢缺陷宏观形貌

图1和图2显示，黑钢缺陷宏观表现为酸洗后带钢中部碳黑，两侧距边部100~170mm范围内颜色灰白，沿宽度方向形成明显色差，后续加工过程中带钢表面发黑直接影响产品的涂镀性能。

2、酸洗黑钢缺陷成因分析

图3、图4分别显示出带钢缺陷部位和正常部位表面形貌分；缺陷处表现出典型的过酸洗特征，即酸液清除氧化铁皮后继续侵蚀基体，在晶界处形成侵蚀凹坑，带钢表面粗糙度变大；正常部位酸洗后表面平整，波峰、波谷过渡平缓，粗糙度小。粗糙度不同表面对光线反射能力也不一样，宏观表现为横向色差，涂油后更加明显。

3、不同部位氧化铁皮结构对比

黑钢缺陷带钢不同部位氧化铁皮结构不同，图5显示，距边部20mm处氧化铁皮中共析组织（Fe+Fe₃O₄）占整个氧化铁皮厚度的20~30%；图6显示，距边部70mm左右共析组织占整个氧化铁皮厚度的60~70%；图7显示，距带钢边部超过170mm后，共析组织几乎占据整个氧化铁皮厚度；这种共析组织是卷取后氧化铁皮中FeO共析转变形成的。钢卷边部冷速快，共析组织转变量少，氧化铁皮结构致密；钢卷中部冷速慢，共析组织多，氧化铁皮结构疏松，开卷时易于破碎脱落。相同酸洗条件下，带钢中部比边部优先完成酸洗过程；而边部氧化铁皮酸洗完成后，中部容易出现过酸洗现象；针对上述现象，提高带钢中部氧化铁皮的致密性、减少边部、中部表面质量差异是解决问题的出发点；本发明从热轧、酸洗工序入手，通过提高先共析Fe₃O₄比例、抑制共析转变过程，避免过酸洗等手段获得控制热轧结构钢酸洗黑钢缺陷的方法；带钢热轧开轧温度越高，高温形成的FeO越不容易发生先共析转变，先共析Fe₃O₄量越少，而低温轧制有利于结构中先共析Fe₃O₄的形成。终轧温度升高，氧化铁皮生长的热力学条件充分，厚度增加明显；实践发现，开轧温度选择980~1080℃、终轧温度830~890℃有利于控制氧化铁皮中先共析Fe₃O₄含量和厚度，而开轧、终轧温度过低不利于热轧过程稳定性。

机架间冷却水用于保证带钢轧制温度，并能影响表面氧化过程。冷却水量过大会使带钢高温形成的氧化铁皮开裂、破碎，压入基体损害表面。实际生产中前四机架控制冷却水比例在20~50%在预防氧化铁皮破裂、压入方面效果明显；后机架由于带钢温度降低，氧化铁皮塑性下降，机架间冷却水比例相应减少到10~30%。带钢终轧后冷却速度直接影响卷取后氧化铁皮结构，冷速越大残余FeO共析转变过冷度越大，共析组织越细小、致密。冷却速度越小，带钢高温停留时间越长，氧化铁皮越厚。在层流冷速在≥45℃/s的条件下，由于带钢大的过冷度产生的氧化铁皮致密效果很明显。

酸洗温度和酸洗时间是决定带钢酸洗质量的两个关键因素。图3和图4显示，缺陷带钢边部和中部均出现一定的过酸洗特征，减少酸洗时间、降低酸洗温度能够改善酸洗效果，但是酸洗时间、温度太低容易导致欠酸洗。1~4#酸槽酸液温度75~85℃，5~6#酸液温度60~75℃能够减少带中过酸洗程度，分规格匹配酸洗速度使酸洗质量进一步提高。

本发明通过对热轧结构钢酸洗黑钢缺陷特征及产生原因的分析研究，有针对性地对热轧结构钢的热轧、酸洗及冷却参数进行了改进，具体技术方案为：

一种能够避免产生酸洗黑钢缺陷的热轧结构钢生产方法，包括转炉冶炼、精炼、连铸、粗轧、精轧、层流冷却、卷曲和酸洗工序；连铸坯经加热、除鳞、粗轧后得到合格中间坯，中间坯经过精轧、层流冷却、卷取、酸洗后得到最终成品；精轧工序中，精轧开轧温度为980~1080℃，终轧温度为830~890℃；精轧过程中，当成品厚度≥4.0mm时精轧6组机架间冷却水全部打开，其中前4组机架冷却水比例为20~50%；当成品厚度＜4.0mm时精轧机架间冷却水打开组数≤3组；中间坯出精轧以后进入层流冷却，冷却速度≥45℃/s，卷取后得到酸洗原料；酸洗原料顺序进入6组酸槽中进行酸洗，其中，1~4#酸槽酸液温度设为75~85℃，5~6#酸槽酸液温度设为60~75℃；酸洗过程中，当成品厚度≤3.5mm时酸洗速度为100~140m/min；成品厚度＞3.5mm时酸洗速度为70~110m/min。

以下通过具体实施例对本发明做详细说明。

实施例1～10在2250热连轧线和推拉式酸洗机组上进行生产；

表1列出实施例1～10的钢种及规格；

表1实施例1～10带钢信息

实施例	钢种	厚度（mm）	宽度（mm）
				1	QStE420TM	5.5	1250
2	QStE420TM	3.8	1250
				3	QStE420TM	3.0	1250
4	QStE420TM	2.3	1250
				5	QStE420TM	2.3	1250
6	QStE460TM	5.4	1250
				7	QStE460TM	3.7	1250
8	QStE460TM	3.0	1250
				9	QStE460TM	2.5	1250
10	QStE460TM	2.5	1250

表2列出实施例1～10的热轧工艺参数；

表2 实施例热轧工艺参数

表3列出实施例1～10的酸洗工艺过程控制参数；

表3 实施例1～10酸洗工艺参数

实施例1～10利用本发明方法所生产的带钢表面质量良好，无酸洗黑钢缺陷。

图8和图9为随机抽出的实施例2的带钢表面质量效果图，图8为带钢带头表面质量图，图9为带钢带中表面质量图，图中可以看出，酸洗后带钢带头、带中表面颜色均匀亮白，无黑钢缺陷，酸洗效果良好。其它实施例的表面质量与实施例2相近似。

Claims (3)

1.一种能够避免产生酸洗黑钢缺陷的热轧结构钢生产方法，包括转炉冶炼、精炼、连铸、粗轧、精轧、层流冷却、卷曲和酸洗工序；连铸坯经加热、除鳞、粗轧后得到合格中间坯，中间坯经过精轧、层流冷却、卷取、酸洗后得到最终成品；其特征在于：所述精轧工序中，精轧开轧温度为980~1080℃，终轧温度为830~890℃；精轧过程中，当成品厚度≥4.0mm时精轧6组机架间冷却水全部打开，其中前4组机架冷却水比例为20~50%；当成品厚度＜4.0mm时精轧机架间冷却水打开组数≤3组。

2.如权利要求1所述的一种能够避免产生酸洗黑钢缺陷的热轧结构钢生产方法，其特征在于：所述中间坯出精轧以后进入层流冷却，冷却速度≥45℃/s，卷取后得到酸洗原料；酸洗原料顺序进入6组酸槽中进行酸洗，其中，1~4#酸槽酸液温度设为75~85℃，5~6#酸槽酸液温度设为60~75℃。

3.如权利要求2所述的一种能够避免产生酸洗黑钢缺陷的热轧结构钢生产方法，其特征在于：所述酸洗过程中，当成品厚度≤3.5mm时酸洗速度为100~140m/min；成品厚度＞3.5mm时酸洗速度为70~110m/min。