CN110614281A - 一种热轧黑皮钢产品改善氧化铁皮附着力的方法 - Google Patents

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徐嘉春
李仁生
贾伟
陈勇
李建新
侯欢欢
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Baosteel Zhanjiang Iron and Steel Co Ltd
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Baosteel Zhanjiang Iron and Steel Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
    • B21B37/76—Cooling control on the run-out table

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Abstract

一种热轧黑皮钢产品改善氧化铁皮附着力的方法，其特征是，热轧后卷取、打捆的热卷在15分钟内送入带保温罩的在线移动装置进行全封闭保温，同时通过钢卷运输链或移动小车直接移送至冷轧机组或入库堆放，在上述热卷运输过程中，采用保温罩对热卷做在线保温处理；卷取温度控制在500～700℃，在线保温时间≥1小时。本发明方法确保黑皮钢的氧化物结构致密，不易脱落的目标。

Description

一种热轧黑皮钢产品改善氧化铁皮附着力的方法
技术领域
本发明涉及热轧工艺，特别涉及一种热轧黑皮钢产品改善氧化铁皮附着力的方法。
背景技术
黑皮是热轧厂生产完毕后，没有经过任何加工的、在热卷外表面形成的一层氧化皮，俗称黑皮。黑皮钢又称“免酸洗”汽车大梁用钢，免酸洗、黑皮钢生产技术应用后，可以省略了酸洗工序，达到降本增效、节能减排的目标。此类产品通常用于应用于卡车的大梁。
目前，国内主流的大梁板热卷通常屈服强度为355～500MPa。一般的热轧板卷表面黑皮，氧化铁皮容易脱落，表面一摸就是一手黑的氧化粉尘。为保证产品质量，汽车零部件用户必须经常清理脱落的氧化铁皮，以免冲压模具受到损伤，大幅降低有效作业率，影响了设备寿命和制造成本。所以热轧黑皮钢是指表面氧化膜无脱落或者较难脱落的热轧板卷，减少冲压模具的清理或模具损伤。
目前的黑皮钢制造工艺，其热轧氧化膜控制主要是以热轧轧线的轧制温度、速度制度、层冷模式工艺的调整，实现热轧带钢表面氧化铁皮的微观结构控制，使得黑皮钢微观组织中的共析组织Fe3O4+α-Fe含量70～90％，提高氧化膜与基体之间的结合力，利用Fe3O4具有较好塑性、良好黏附性及在深加工过程中不会因冷冲压、冷成型而发生脱皮和破裂的特性，开发出可带氧化铁皮进行深加工的免酸洗“黑皮钢”。
参见图1，在570～1371℃范围FeO处于相对稳定状态，570℃以下进行缓冷，FeO发生共析反应即4FeO→Fe3O4+Fe。通过不同温度、不同保温时间条件下，FeO共析反应程度，获得不同百分含量的共析组织α-Fe+Fe3O4、FeO，得到相应的氧化铁皮微观结构，实现黑皮钢的氧化膜不脱落、不松动的需求。
免酸洗黑皮钢：在一定孕育时间内FeO发生较充分的氧化共析反应，得到共析组织α-Fe+Fe3O4百分含量不低于70％，相应的卷取温度设计一般定在550～600℃范围内。
由于控制微观表层氧化膜厚度、结构的影响因素很多，在复杂的热轧大生产过程中，并不能完全保证各个过程要素受控，所以黑皮钢成品质量依然存在较大的波动，需要探索更稳定、受控的热轧工艺方式，尤其是热轧卷取后的热卷缓冷过程，是处于相对失控的情况，黑皮钢的热卷冷却过程受到热卷的周边堆放环境(相邻热卷的高温、低温情况)、四季气温变换、潮湿度波动等因素的影响。
另外，热卷的头、尾1～3圈是空冷条件完全不同的区域，很难控制黑皮钢的表层氧化物结构与带钢心部区域的结构一致，导致黑皮钢的热卷头尾1～3圈必须切除，成材率降低。
还有，其它热轧产线一般采用超大型的保温坑、保温墙，连续几卷或者几十卷的集中保温堆放模式，但是这种大型的保温堆放模式，效果是大打折扣。因为保温场地是固定的，一般空间设计过大，实际的热卷保温效果并未达到预期。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热轧黑皮钢产品改善氧化铁皮附着力的方法，确保黑皮钢的氧化物结构致密，不易脱落的目标。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种热轧黑皮钢产品改善氧化铁皮附着力的方法，其特征是，热轧后卷取、打捆的热卷在15分钟内送入带保温罩的在线移动装置进行全封闭保温，同时通过钢卷运输链或移动小车直接移送至冷轧机组或入库堆放，在上述热卷运输过程中，采用保温罩对热卷做在线保温处理；卷取温度控制在500～700℃，在线保温时间≥1小时。
优选的，在将热卷直接移送至冷轧机组或入库堆放的过程中，对在线移动装置的保温罩抽真空或/和充入惰性气体；避免高温下的带钢表面氧化层进一步增厚，氧化层的增厚会弱化氧化膜的结合力。
优选的，热轧后卷取、打捆的热卷在10分钟内送入带保温罩的在线移动装置进行全封闭保温。
热轧生产过程中，一般的卷取温度设计在350～650℃之间，恰好也是FeO转变为Fe2O3、Fe3O4的关键温度区间。
热轧板带表面氧化铁皮的结构在1370～570℃时是比较稳定的，几乎都是FeO结构。卷取过程中或卷取之后，氧化铁皮的内部结构会随之发生变化。当冷却到570℃以下时，氧化铁皮中的FeO层会发生共析反应，生成片层状的Fe3O4和Fe的混合物，即4FeO→Fe3O4+Fe。这个分解反应在480℃达到最大速度，而低于300℃时分解速度接近于0。因此，从570℃以下不同的冷却速度冷却到常温时，分解的FeO数量将有很大的区别。冷却速度越快，FeO分解得越少，相反FeO几乎都会分解。
如前所述，热卷在轧线卷取完毕～热轧精整入库堆放的过程，是氧化物共析反应的关键要点，若要Fe3O4和Fe的混合物析出比例增加，就要放缓热卷卷取后的冷却速率，达到Fe3O4析出比例大幅度增加的目的，快速提高氧化膜的结合力。
在卷取后，对高温态下的热卷立即快速地全封闭方式保温，避免热卷的空冷速率过快。通过保温措施，提高Fe3O4和Fe的混合物析出比例；同时隔绝外界空气，避免钢卷在充分的氧化环境下进一步增厚氧化铁皮的厚度，实现更优的氧化物结构和更薄的氧化膜厚度。
本发明方法中热卷在全封闭的环境下持续保温，保温时间≥1小时，通过保温来改变氧化物的结构，以利于结合力更高的Fe3O4析出。
本发明保温过程中，可以加入“抽真空”、“充入惰性气体”措施，避免高温下的带钢表面氧化层进一步增厚，氧化层的增厚会弱化氧化膜的结合力。
本发明的有益效果：
本发明通过热卷刚刚卷取完毕、处于高温状态，快速安装热卷保温装置，确保热卷在密封、缓慢的冷却下，使得FeO充分共析反应，得到较高比例的Fe3O4(90～97％)和Fe混合物，进一步改善黑皮钢的氧化膜结合力。
附图说明
图1为不同温度、不同保温时间条件下FeO共析反应程度的示意图。
图2为本发明实施例的示意图。
具体实施方式
本发明的一种热轧黑皮钢产品改善氧化铁皮附着力的方法，热轧后卷取、打捆的热卷在15分钟内送入带保温罩的在线移动装置进行全封闭保温，同时通过钢卷运输链或移动小车直接移送至冷轧机组或入库堆放，在上述热卷运输过程中，采用保温罩对热卷做在线保温处理；卷取温度控制在500～700℃，在线保温时间≥1小时。
优选的，在将热卷直接移送至冷轧机组或入库堆放的过程中，对在线移动装置的保温罩抽真空或/和充入惰性气体；避免高温下的带钢表面氧化层进一步增厚，氧化层的增厚会弱化氧化膜的结合力。
参见图2，钢卷1#为现有技术轧制后，不保温或者热卷进入精整库区后才能保温；空冷环境下，继续进一步氧化。钢卷2#为本发明工艺：轧后，立即高效保温，隔绝氧化。

Claims (3)

1.一种热轧黑皮钢产品改善氧化铁皮附着力的方法，其特征是，热轧后卷取、打捆的热卷在15分钟内送入带保温罩的在线移动装置进行全封闭保温，同时通过钢卷运输链或移动小车直接移送至冷轧机组或入库堆放，在上述热卷运输过程中，采用保温罩对热卷做在线保温处理；卷取温度控制在500～700℃，在线保温时间≥1小时。
2.如权利要求1所述的热轧黑皮钢产品改善氧化铁皮附着力的方法，其特征是，在将热卷直接移送至冷轧机组或入库堆放的过程中，对在线移动装置的保温罩抽真空或/和充入惰性气体。
3.如权利要求1所述的热轧黑皮钢产品改善氧化铁皮附着力的方法，其特征是，热轧后卷取、打捆的热卷在10分钟内送入带保温罩的在线移动装置进行全封闭保温。
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