CN110227713A - 低碳钢的节能型轧制方法 - Google Patents

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周学俊
彭畅
张庭
王成
汪水泽
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Abstract

本发明公开了一种低碳钢的节能型轧制方法，主要包括加热、粗轧、边部加热、精轧、层流冷却、卷取等步骤。本发明具有加热能耗低、金属收得率高、轧机能力利用充分的特点。

Description

低碳钢的节能型轧制方法
技术领域
本发明属于带钢生产技术领域，具体是一种低碳钢的节能型轧制方法。
背景技术
为降低变形抗力、提高塑性，铸坯进行轧制前必须进行加热，加热能耗较高，一般占工序能耗的70-80％，加热过程还会产生氧化铁皮、降低成材率，此外，加热过程中会产生大量的废气，增加企业环保压力。随着轧机设备能力提升，轧制能力冗余的问题逐步凸显，降低加热温度、充分利用轧机能力对提高企业设备利用率具有重要意义。此外，降低加热温度还有降低能耗、生产成本和提高钢材成材率优点。然而，降低加热温度后，钢材产生混晶、边裂以及轧机不稳定等问题风险提高，因此，加热、粗轧、精轧、层流冷却等工序的生产工艺需重新设计，以保证低温轧制在不增加材料缺陷率的前提下稳定进行。
在现有热轧板带生产技术中，也有关于低温轧制的报道，如“基于临界温度的低合金钢节能型轧制方法”(专利号：201310177187.8)介绍了低合金钢的低温轧制方法，其特征在于：所述低合金钢板坯在加热炉预热处理时的预热时间为50～100min，预热温度为800～1000℃；所述低合金钢板坯在加热炉加热处理时的加热时间为50～100min，加热温度为1200～1280℃；所述低合金钢板坯在加热炉均热处理时的加热时间为15～40min，均热温度为1170～1220℃；所述低合金钢板坯在粗轧时的粗轧出口温度为1020～1060℃；所述低合金钢板坯在精轧时的精轧入口温度为980～1040℃，所述精轧出口温度为820～870℃；所述低合金钢板坯在卷取时的温度为580～650℃。但该专利针对化学成分为C：0.1-0.16wt,％，Mn:1.2-1.6wt,％的低合金钢，而低碳钢碳、锰含量更低，发生铁素体相变温度更高，产生混晶概率更高，实现低温轧制的难度更大。
如“基于临界温度的碳锰钢节能型轧制方法”(专利号：201310194343.1)介绍了碳锰钢的低温轧制方法，其特征在于：预热时间为50～100min，温度为800～1000℃；加热时间为40～70min，温度为1150～1220℃；均热时间为20～40min，温度为1140～1180℃；粗轧出口温度为1000～1050℃；精轧入口温度为980～1020℃，精轧出口温度为850～880℃；卷取温度为620～680℃。该专利针对化学成分为C：≤0.01-0.08wt,％，Mn:0.01-0.5wt,％的碳锰钢，但该专利未考虑轧机负荷分配，而轧制负荷分配对轧制过程稳定性非常重要。
如“柔性化的低温轧制方法”(专利号：201410342440.5)介绍了低温轧制的组织方法，包括以下步骤：根据预设的不同级别钢种与临界温度的映射关系，确定当前待轧制的钢材在各轧制阶段所需的温度，其中，轧制各阶段所需的温度均高于其所对应的临界温度；根据确定出的各轧制阶段所需的温度，调整加热炉、粗轧机以及精轧机的参数；在根据所述钢材的屈服强度设定相应的轧制规程后，将所述钢材依次经所述加热炉、粗轧机以及精轧机中进行轧制。但未对具体钢种的工艺进行介绍。
如“一种易酸洗钢及其生产方法”(专利号：201210435101.2)介绍了一种易酸洗钢的低温轧制方法，其特征在于：加热温度为1000-1200℃，在炉时间100-200min，粗轧终轧温度为950-1040℃，粗轧总压下率不低于80％，精轧开轧温度为900-1000℃，终轧温度为800-860℃，层流冷速不低于5℃/s，卷取温度为550-600℃或200-450℃。但该专利采用1段式加热，铸坯温度均匀性较差，且未考虑边部带钢温度降低易导致混晶、边裂等问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种加热能耗低、金属收得率高、轧机能力利用充分的低碳钢的节能型轧制方法。
为实现上述目的，本发明公开了一种低碳钢的节能型轧制方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)加热
所述低碳钢采用四段式加热，包括预热段、一加段、二加段和均热段，预热段温度为850-950℃，预热时间为40-80min，一加段温度为950-1100℃，加热时间为30-60min，二加段温度为1200-1300℃，加热时间为20-35min，均热段温度为1150-1200℃，均热时间为15-30min，出炉温度为1160-1200℃，
2)粗轧
所述低碳钢粗轧采用5-7道次轧制，道次压下率为25-50％，仅开启入口除鳞，粗轧出口温度为990-1020℃，粗轧出口速度为250-280m/min，E辊道上盖保温罩，
3)边部加热
粗轧后投入边部加热，头部温升40-60℃，尾部温升20-40℃，
4)精轧
精轧采用7道次轧制，精轧总压下率为80-95％，道次压下率为15-40％，精轧出口温度为860-900℃，精轧出口速度为9-14m/s，
5)层流冷却及卷取
层流冷却速度为15-25℃/s，卷取温度为660-700℃。
2、根据权利要求1所述的低碳钢的节能型轧制方法，其特征在于：所述低碳钢化学成分为：C:≤0.06％，Si:≤0.3％，Mn:≤0.5％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，B：≤0.003％。
本发明的有益效果体现如下：
1、通过采用“短时高温”加热技术，在预热段与一加段采用相对较低温度加热，二加段短时间内将温度迅速提高，随炉进入相对较低温度的均热段，获得铸坯温度为1160-1200℃、温差在±10℃以内的铸坯，避免铸坯心部温度过低产生变形不均匀、轧制力过高等问题。
2、通过采用减少粗轧道次和粗轧大压下量快轧减少通钢时间，采用减少除鳞道次、合理的边部加热等措施减少过程温降，结合精轧低温快轧，使得中间坯在单相奥氏体较低温度区域完成精轧，同时钢卷全长、全宽方向组织、性能均匀性较好，边部混晶、边裂缺陷发生率≤0.5％。
3、轧制温度低使得奥氏体中形变储存能增大，后续冷却过程中铁素体形核位置增多，有利于获得细小的铁素体晶粒，能使产品强度提高30MPa以上，延伸率提高5％以上，产品的综合性能优良。
4、采用本方法使得出炉温度比现有工艺降低90-140℃，燃料消耗降低0.26-0.41GJ/t，金属收得率提高0.4-0.7％。
附图说明
图1为采用本方法生产低碳钢时获得细小、均匀的铁素体组织+少量珠光体组织。
图2为采用常规低温轧制方式生产低碳钢时，组织为粗晶粒和细晶粒的铁素体混晶组织+少量珠光体组织
图3为采用常规高温轧制方式生产低碳钢时，组织为粗大的铁素体组织+少量珠光体组织。
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。
1)加热
所述低碳钢采用四段式加热，包括预热段、一加段、二加段和均热段，预热段温度为850-950℃，预热时间为40-80min，一加段温度为950-1100℃，加热时间为30-60min，二加段温度为1200-1300℃，加热时间为20-35min，均热段温度为1150-1200℃，均热时间为15-30min，出炉温度为1160-1200℃。
2)粗轧
所述低碳钢粗轧采用5-7道次轧制，道次压下率为25-50％，仅开启入口除鳞，粗轧出口温度为990-1020℃，粗轧出口速度为250-280m/min，E辊道上盖保温罩。
3)边部加热
粗轧后投入边部加热，头部温升40-60℃，尾部温升20-40℃。
4)精轧
精轧采用7道次轧制，精轧总压下率为80-95％，道次压下率为15-40％，精轧出口温度为860-900℃，精轧出口速度为9-14m/s。
5)层流冷却及卷取
层流冷却速度为15-25℃/s，卷取温度为660-700℃。
其中，低碳钢化学成分为：C:≤0.06％，Si:≤0.3％，Mn:≤0.5％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，B：≤0.003％。
各实施例中超低碳钢的化学成分、加热、粗轧及边部加热工艺、精轧及层流冷却工艺分别如表1，2，3，4所示，其中，E辊道上需盖保温罩减少过程温降，通过本实施例的实施，使出炉温度比现有工艺降低90-140℃，燃料消耗降低0.26-0.41GJ/t，金属收得率提高0.4-0.7％。
表1各实施例及对比例的钢坯化学成分(按质量百分比，wt％)
C Si Mn P S B
实施例1 0.06 0.15 0.28 0.015 0.078 0.0012
实施例2 0.04 0.25 0.17 0.016 0.058 \
实施例3 0.02 0.30 0.34 0.013 0.061 \
实施例4 0.03 0.10 0.5 0.012 0.045 0.0028
实施例5 0.01 0.13 0.41 0.017 0.034 \
对比例 0.06 0.13 0.20 0.015 0.066 \
表2各实施例及对比例的加热工艺
表3各实施例及对比例的粗轧及边部加热工艺
表4各实施例及对比例的精轧和层流冷却工艺
表5各实施例及对比例的主要性能
本发明的有益效果体现如下：
1、通过采用“短时高温”加热技术，在预热段与一加段采用相对较低温度加热，二加段短时间内将温度迅速提高，随炉进入相对较低温度的均热段，获得铸坯温度为1160-1200℃、温差在±10℃以内的铸坯，避免铸坯心部温度过低产生变形不均匀、轧制力过高等问题。
2、通过采用减少粗轧道次和粗轧大压下量快轧减少通钢时间，采用减少除鳞道次、合理的边部加热等措施减少过程温降，结合精轧低温快轧，使得中间坯在单相奥氏体较低温度区域完成精轧，同时钢卷全长、全宽方向组织、性能均匀性较好，边部混晶、边裂缺陷发生率≤0.5％。
3、轧制温度低使得奥氏体中形变储存能增大，后续冷却过程中铁素体形核位置增多，有利于获得细小的铁素体晶粒，能使产品强度提高30MPa以上，延伸率提高5％以上，产品的综合性能优良。
4、采用本方法使得出炉温度比现有工艺降低90-140℃，燃料消耗降低0.26-0.41GJ/t，金属收得率提高0.4-0.7％。
以上实施例仅为最佳举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种低碳钢的节能型轧制方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)加热
所述低碳钢采用四段式加热，包括预热段、一加段、二加段和均热段，预热段温度为850-950℃，预热时间为40-80min，一加段温度为950-1100℃，加热时间为30-60min，二加段温度为1200-1300℃，加热时间为20-35min，均热段温度为1150-1200℃，均热时间为15-30min，出炉温度为1160-1200℃，
2)粗轧
所述低碳钢粗轧采用5-7道次轧制，道次压下率为25-50％，仅开启入口除鳞，粗轧出口温度为990-1020℃，粗轧出口速度为250-280m/min，E辊道上盖保温罩，
3)边部加热
粗轧后投入边部加热，头部温升40-60℃，尾部温升20-40℃，
4)精轧
精轧采用7道次轧制，精轧总压下率为80-95％，道次压下率为15-40％，精轧出口温度为860-900℃，精轧出口速度为9-14m/s，
5)层流冷却及卷取
层流冷却速度为15-25℃/s，卷取温度为660-700℃。
2.根据权利要求1所述的低碳钢的节能型轧制方法，其特征在于：所述低碳钢化学成分为：C:≤0.06％，Si:≤0.3％，Mn:≤0.5％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，B：≤0.003％。
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