CN112108527B - 热轧高强度搅拌罐罐体用钢的板形控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热轧高强度搅拌罐罐体用钢的板形控制方法，包括包括如下步骤：1)热坯装炉；2)板坯加热；3)粗轧：采用1+5轧制模式，末道次C型弯或S型弯的弯曲量控制范围在±10mm以内，楔形控制范围在±20μm以内，粗轧结束温度控制在1040～1080℃；4)精轧：F1～F4机架出口采取大凸度值控制，F5～F7机架采取等比例凸度控制模式，成品凸度控制范围为0～30μm；5)层冷：采用前段超快冷+后段空冷模式；6)缓冷：保温墙内提前预热，钢卷下线吊入保温墙进行缓冷；7)矫直平整。按本发明方法制备热轧搅拌罐罐体用钢，材料表观板形良好，下料切割时翘曲量≤5mm，完全满足汽车混凝土搅拌罐罐体焊接工艺对板形的要求。

Description

热轧高强度搅拌罐罐体用钢的板形控制方法
技术领域
本发明涉及一种热轧钢带的板形控制方法，特别是指一种热轧高强度搅拌罐罐体用钢的板形控制方法。
背景技术
汽车混凝土搅拌罐的搅拌装置由罐体和搅拌器组成，是混凝土搅拌车的主要构件之一，也是发挥混凝土搅拌车功能的核心部件。要求钢板具有良好的耐磨性能、冷成型性能以及焊接性能。随着汽车轻量化的发展趋势和减重节能的需要，从减轻车身自重和减少焊缝角度出发，搅拌罐罐体用热轧钢带正在向高强度、薄规格、超宽度规格发展，如(4.0～6.0)*(1650～1900)mm规格，抗拉强度(480～620)热轧钢带的市场需求量越来越大。针对这种极限规格搅拌罐用钢的热轧生产，各大钢厂稳定批量生产都极为困难，与轧制普通规格相比，主要表现在材料板形控制难度大、轧制稳定性差等。容易出现板形质量问题，极大的降低了搅拌罐罐体用钢的成材率和生产效率。
由于搅拌罐的罐体一般采用闪光对焊的方式进行焊接，将材料拼接后，再进行辊压成形罐体部件，最终焊接成一个罐体。因此，对材料的板形要求非常高，汽车混凝土搅拌罐生产商一般要求材料在下料后的表观板形良好，材料切割后测量翘曲量≤8mm，对于搅拌罐罐体这种超大型扇形块切割材料，这是非常苛刻的标准要求。如果板形质量差，切割后产生大的翘曲，将严重影响搅拌罐的罐体生产效率，并对最终罐体的使用产生极坏的影响，甚至在使用的过程中发生罐体开裂等严重事故，对汽车混凝土搅拌罐生产商的经济效益及市场影响力也是极大的危害。
申请号为201910980676.4的中国发明专利申请公开了一种热轧薄规格高强耐候钢的板形控制方法，通过合理设计加热工艺，控制粗轧中间坯厚度，精轧采用低套量，活套角度小于20°，大起套转矩1.5～2.0倍设定张力的起套转矩，同时增开F1、F2机架间冷却水实现终轧高加速模式，板形采用前部机架板带大凸度自稳控制，后部机架等比例凸度板形控制策略，冷却过程采用边部遮挡、分段控制冷却和下线缓冷的措施，极大改善高强薄规格耐候钢的板形，实现带钢的不平度小于等于3.0mm/m，实现热轧薄规格高强耐候钢的批量稳定生产。该方法是耐候钢领域的表观板形控制技术，实现带钢的平直度控制，在用户的使用过程中可能产生的隐形板形缺陷问题没有提及。
申请号为201711181873.7的中国发明专利申请公开了一种解决热轧板镰刀弯问题的技术。其主要工艺是将卷取后的钢坯在60min以内放入缓冷坑缓冷。采用缓冷坑生产热轧钢卷，在用户使用时，镰刀弯小于2.0mm/10m，大大降低了钢板在使用过程中出现镰刀弯的机率。本发明只对轧制的镰刀弯进行了研究控制，就材料的出厂板形，在用户的使用过程中可能产生的切割翘曲板形缺陷问题并没有提及。
专利申请号201210263061.8的文献公布了一种抗拉强度750MPa级汽车搅拌罐内搅拌器用热轧钢及其生产方法，采用中碳、中锰、适量铌、钛、铜等合金化元素，通过冶炼、轧制、冷却、卷取等工艺生产出抗拉强度780～800MPa的钢板。其不足之处是对钢板板形的控制没有措施，且由于钢板的强度太高，焊接成形难度大，而汽车混凝土搅拌罐生产商的生产设备能力有限，且重新配置新的设备成本巨大，一般的厂商没有设备更新换代的能力，因此限制了该材料的推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热轧高强度搅拌罐罐体用钢的板形控制方法，按该方法制备的钢板，表观板形良好，切割翘曲量低，满足汽车混凝土搅拌罐罐体焊接工艺对板形的要求。
为实现上述目的，本发明所提供的热轧高强度搅拌罐罐体用钢的板形控制方法，包括如下步骤：
1)热坯装炉：板坯初始厚度230～250mm，热坯装入加热炉；
2)板坯加热：加热炉内分为预热段、一加段、二加段和均热段；其中，预热时间35～45min，预热末段温度870～890℃；一加段升温速率4～6℃/min，一加末段温度≥1150℃(一加末段指一加段结束位置，其他段依次类推)；二加末段和均热温度分别为1220～1260℃，二加时间+均热时间≥80min；总在炉时间控制在150～180min，出炉温度控制在1220～1260℃，保证板坯温度均匀以提高塑性，降低板坯变形抗力，降低轧制负荷，板坯轧制均匀变形，是保证板形质量的一个条件；
3)粗轧：采用1+5轧制模式(即R1轧机一道次，R2轧机五道次)，中间坯厚度32～36mm；末道次C型弯或S型弯的弯曲量控制范围在±10mm以内，楔形控制范围在±20μm以内，粗轧结束温度控制在1040～1080℃；
4)精轧：F1机架开后除磷水，去除带钢表面氧物质铁皮等物质对轧制稳定性及轧辊工况的不利影响因素，机架间水最多开两组(七个机架共六组)，辊缝水全开，F2～F5机架不开吹扫水，F6～F7机架开吹扫水，减少机架水对带钢温度的影响，轧制速度5.5～6.2m/s，终轧结束温度控制在840～880℃；F1～F4机架出口采取大凸度值控制，保持机架轧制稳定性，F5～F7机架采取等比例凸度控制模式以控制板形，最终得到小凸度轧制成品，成品凸度控制范围为0～30μm；
5)层冷及卷取：采用前段超快冷+后段空冷模式，前后段交叉侧喷水全开，前段上下水采用比例冷却水控制将钢板冷却速率控制在80～120℃/s(常规快冷一般仅控制在30～60℃/s)，CS温度(前后段之间测温)控制在640～660℃，卷取温度控制在560～600℃；
6)缓冷：保温墙内提前预热，钢卷下线吊入保温墙进行缓冷；
7)矫直平整。
优选地，所述步骤1)中，加热炉采用步进式加热炉，热坯装炉温度≥550℃。
优选地，所述步骤3)中，R1机架采用一道次轧制、一道次除鳞，R2机架采用五道次轧制、五道次除鳞。
优选地，所述步骤4)中，精轧F1～F4机架采用CVC辊型，辊型凸度控制范围为-0.8～1.2mm，F1的出口凸度控制在0.25～0.35mm，F2的出口凸度控制在0.20～0.25mm，F3的出口凸度控制在0.15～0.20mm，F4的出口凸度控制在0.04～0.06mm，在平直度死区内尽量保证大凸度值，实现精轧工艺区域前部机架在轧制板带时的稳定性；F5～F7采用负0.5mm凸度辊型。
优选地，所述步骤4)中，精轧F6～F7机架每架吹扫水降温控制在3℃～7℃，整个精轧机组的水冷温降控制在12℃～28℃(仅考虑水冷引起的温降，不考虑轧制和自然冷却对温度的影响)，提高了对终轧温度的控制，同时也提高了卷板边部温度的均匀性。
优选地，所述步骤5)中，上下水比例控制在(25:35)～(35:45)。
优选地，所述步骤6)中，保温墙内通过提前吊入热卷进行预热，将其内氛围起始控制温度在230～270℃；钢卷缓冷时间为32～36h。
优选地，所述步骤7)中，矫直平整的具体步骤如下：平整机辊缝设定为钢卷目标厚度，开卷机前张力设定15～17吨，开卷机后布置5辊强力冷矫直机工艺，矫直力设置为27～32吨，卷取机后张力设定20～22吨，采用恒压力压下，平整力设定230～270吨。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)加热炉采用连铸坯热送热装技术，减少钢坯冷却-加热历程，促使组织和晶粒均匀化，通过对冷却速度与加热速率的控制，也能够很好的控制材料的热内应力与相变应力，同时可以大幅度降低能源消耗、缩短产品的生产周期，而且减少厂房占地面积及节约投资。
2)粗轧末道次C型弯或S型弯的弯曲量控制范围在±10mm以内，楔形控制范围在±20μm以内，确保粗轧板料具有良好的表观板形条件，为精轧打好基础，也避免板料在轧制过程中的不规则形变，而产生过大的不规则形变应力。
3)精轧F1～F4机架出口采取大凸度值控制，保持机架轧制稳定性，F5～F7机架采取等比例凸度控制模式以控制板形，最终得到小凸度轧制成品；同时通过对精轧机架间水、辊缝水、吹扫水的控制，提高了卷板边部温度的均匀性，避免板坯在轧制的过程由于温度的不均而产生不均匀形变，从而产生大不均匀形变抗力，导致大的不均匀形变应力与热应力。
4)层冷采用前段超快冷+后段空冷模式，前段通过设置合适的上下水比，配合侧喷角度与水压的调整，保证带钢板厚方向与板宽方向冷却的均匀性，从而保证了带钢组织应力、应变应力与热应力均匀，实现带钢板形的良好控制。
5)按本发明方法制备的高强度、薄规格、超宽度的热轧搅拌罐罐体用钢，具体尺寸规格为厚度4.0～6.0mm、宽度1650～1900mm，抗拉强度为480～620MPa，材料表观板形良好，且没有潜在板形风险，在下料切割时，切割翘曲量≤5mm，完全满足汽车混凝土搅拌罐罐体焊接工艺对板形的高标准要求。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供的热轧高强度搅拌罐罐体用钢的板形控制方法，主要包括热坯装炉、板坯加热、粗轧、精轧、层冷及卷取、缓冷、矫直平整。具体说明如下：
1)热坯装炉
连铸板坯下线后，初始厚度230～250mm，热坯(≥550℃)装入步进式加热炉，减少钢坯冷却-加热历程，促使组织和晶粒均匀化，通过对冷却速度与加热速率的控制，也能够很好的控制材料的热内应力与相变应力。连铸坯热送热装技术不仅可以大幅度降低能源消耗、缩短产品的生产周期，而且减少厂房占地面积及节约投资。
2)板坯加热
加热炉内分为预热段、一加段、二加段和均热段。其中，预热时间35～45min，预热末段温度870～890℃；一加段升温速率4～6℃/min，一加末段温度≥1150℃；控制加热速率，保证二加与均热的加热均匀化效果，二加末段和均热温度为1220～1260℃，二加+均热时间≥80min，保证Nb、Ti等合金元素和碳氮化物完全固溶，防止大颗粒析出相成为夹杂物，影响材料的力学性能，能够使材料由于热应力与相变应力而产生的内应力分布均匀化。材料总在炉时间控制在150～180min，保证板坯温度均匀以提高塑性，降低板坯变形抗力，降低轧制负荷，板坯轧制均匀变形，是保证板形质量的一个条件，出炉温度1220～1260℃。
以上步骤1)、步骤2)中，各实施例、对比例采用的具体工艺参数见下表1：
表1加热工艺参数参数列表
Figure BDA0002655719430000071
3)粗轧
楔形、C型弯、S型弯和单边浪这三种板形缺陷都属于带钢两侧边部纵向长度不均勾的表现形式，粗轧过程中由于板坯还较厚，不会出现单边浪的情况。因此，楔形、C型弯、S型弯是粗轧过程中主要的板形缺陷，控制楔形、C型弯、S型弯板形缺陷是粗轧板形控制工艺的主要任务。粗轧采用1+5轧制模式，其中R1采用一道次轧制、一道次除鳞，R2采用五道次轧制、五道次除鳞，中间坯厚度控制在32～36mm；末道次C型弯或S型弯的弯曲量控制范围在±10mm以内，楔形控制范围在±20μm以内，确保粗轧板料具有良好的表观板形条件，为精轧打好基础，也避免板料在轧制过程中的不规则形变，而产生过大的不规则形变应力，粗轧结束温度控制在1040～1080℃。
各实施例、对比例采用的具体粗轧工艺参数见下表2：
表2粗轧主要工艺参数表
Figure BDA0002655719430000072
4)精轧
精轧F1～F4采用CVC辊型，辊型凸度控制范围-0.8～1.2mm，F1的出口凸度0.25～0.35mm，F2的出口凸度0.20～0.25mm，F3的出口凸度0.15～0.20mm，F4的出口凸度0.04～0.06mm，在平直度死区内尽量保证大凸度值，实现精轧工艺区域前部机架在轧制板带时的稳定性；F5～F7采用负0.5mm凸度辊型，并严格按照等比例凸度控制模式控制，成品凸度控制范围0～30μm。机架间水的控制：开F1机架后除磷水，去除带钢表面氧物质铁皮等物质对轧制稳定性及轧辊工况的不利影响因素，机架间水≤2组，辊缝水全开，F6～F7开吹扫水，轧制速度5.5～6.2m/s，减少机架水对带钢温度的影响，并将精轧机组的第2架到第7架共6架精轧机组的吹扫水改为只剩下第6架和第7架共2架精轧机组的吹扫水，每架精轧机组的吹扫水降温大概在3℃～7℃之间，这样改进后，整个精轧机组由于水的影响导致的温降为12℃～28℃，提高了对终轧温度的控制，同时也提高了卷板边部温度的均匀性。避免板坯在轧制的过程由于温度的不均而产生不均匀形变，从而产生大不均匀形变抗力，导致大的不均匀形变应力与热应力。
各实施例、对比例采用的具体精轧工艺参数及各机架板形凸度控制参数见下表3、表4：
表3精轧主要工艺参数表
Figure BDA0002655719430000081
表4精轧板形凸度控制参数表
Figure BDA0002655719430000091
5)层冷及卷取
采用前段超快冷+后段空冷模式。前段上下水采用比例冷却水控制，上下水比(25:35)～(35:45)，将钢板冷却速率控制在80～120℃/s，这样可以保证带钢上下表面冷却的均匀性；同时交叉侧喷水全开，通过侧喷角度与水压的调整，可以扫除这种宽规格带钢在层流冷却时，带钢表面的残留冷却水向带钢边部聚集，保证带钢宽度方向的冷却均匀性。后段空冷更有利于带钢温度的均匀化。从而，在整个的层冷过程中，板厚方向与板宽方向冷却均匀，从而保证了带钢组织应力、应变应力与热应力均匀，实现带钢板形的良好控制；CS温度控制在640～660℃，卷取温度控制在560～600℃。
各实施例及对比例采用的具体层冷工艺参数见下表5：
表5层冷主要工艺参数表
Figure BDA0002655719430000101
6)缓冷
保温墙内提前吊入热卷进行保温墙预热，保温墙内氛围起始控制温度在250℃左右；钢卷下线吊入保温墙进行缓冷，缓冷时间为32～36h。保证卷后冷却的均匀性，使组织更均匀，从而内应力更均匀。
各实施例及对比例采用的具体缓冷工艺参数见下表6：
表6缓冷主要工艺参数列表
项目 保温墙氛围起始温度/℃ 缓冷时间/h
实施例1 256 33
实施例2 250 33
实施例3 259 34
实施例4 260 34
对比例1 无保温墙装置 无缓冷工艺
对比例2 无保温墙装置 无缓冷工艺
7)矫直平整
平整机辊缝设定为钢卷目标厚度，开卷机前张力设定15～17吨，开卷机后布置5辊强力冷矫直机工艺，将矫直力设置为27～32吨，在强力矫直机的作用下，使带钢沿长度方向上的曲率得以消除，从而带钢上下表面的残余应力均匀化，卷取机后张力设定20～22吨，采用恒压力压下，平整力设定230～270吨，确保材料沿轧制方向延伸率的均匀一致，调整材料的表观板形，从而得到具有良好板形的最终产品
各实施例及对比例采用的具体矫直平整工艺参数见下表7：
表7矫直平整主要工艺参数列表
项目 辊缝设定/mm 开卷张力/t 矫直力/t 平整压力/t 卷取张力/t
实施例1 4.0 15 28 240 20
实施例2 4.0 15 28 240 20
实施例3 5.0 16 29 250 21
实施例4 6.0 17 30 265 22
对比例1 4.0 10 20 105 12
对比例2 5.0 11 21 115 14
测试例
取上述各实施例及对比例制备的热轧钢板，采用等离子切割机将其切割为搅拌罐焊接所需的超大型扇形块，测定切割后的翘曲量，所得结果见下表8。
表8用户现场切割搅拌罐罐体扇形块翘曲实测值
项目 厚度×宽度规格/mm 抗拉强度/MPa 等离子切割翘曲量/mm
实施例1 4.0×1650 531 3.0
实施例2 4.0×1650 532 2.5
实施例3 5.0×1800 529 3.5
实施例4 6.0×1900 535 3.2
对比例1 4.0×1650 530 14.5
对比例2 5.0×1800 532 13.0
从表8可以看出，本发明各实施例切割所得扇形块，在保证抗拉强度的同时，翘曲量不超过3.5mm，远低于各对比例，很好地满足汽车混凝土搅拌罐对材料切割后测量翘曲量≤8mm的要求。

Claims (7)

1.一种热轧高强度搅拌罐罐体用钢的板形控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)热坯装炉：板坯初始厚度230～250mm，热坯装入加热炉；
2)板坯加热：加热炉内分为预热段、一加段、二加段和均热段；其中，预热时间35～45min，预热末段温度870～890℃；一加段升温速率4～6℃/min，一加末段温度≥1150℃；二加末段和均热温度分别为1220～1260℃，二加时间+均热时间≥80min；总在炉时间控制在150～180min，出炉温度控制在1220～1260℃；
3)粗轧：采用1+5轧制模式，中间坯厚度32～36mm；末道次C型弯或S型弯的弯曲量控制范围在±10mm以内，楔形控制范围在±20μm以内，粗轧结束温度控制在1040～1080℃；
4)精轧：F1机架开后除磷水，机架间水最多开两组，辊缝水全开，F2～F5机架不开吹扫水，F6～F7机架开吹扫水，轧制速度5.5～6.2m/s，精轧F6～F7机架每架吹扫水降温控制在3℃～7℃，整个精轧机组的水冷温降控制在12℃～28℃；终轧结束温度控制在840～880℃；F1～F4机架出口采取大凸度值控制，F5～F7机架采取等比例凸度控制模式，成品凸度控制范围为0～30μm；
5)层冷及卷取：采用前段超快冷+后段空冷模式，前后段交叉侧喷水全开，前段上下水采用比例冷却水控制将钢板冷却速率控制在80～120℃/s，CS温度控制在640～660℃，卷取温度控制在560～600℃；
6)缓冷：保温墙内提前预热，钢卷下线吊入保温墙进行缓冷；
7)矫直平整。
2.根据权利要求1所述的热轧高强度搅拌罐罐体用钢的板形控制方法，其特征在于：所述步骤1)中，加热炉采用步进式加热炉，热坯装炉温度≥550℃。
3.根据权利要求1所述的热轧高强度搅拌罐罐体用钢的板形控制方法，其特征在于：所述步骤3)中，R1机架采用一道次轧制、一道次除鳞，R2机架采用五道次轧制、五道次除鳞。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的热轧高强度搅拌罐罐体用钢的板形控制方法，其特征在于：所述步骤4)中，精轧F1～F4机架采用CVC辊型，辊型凸度控制范围为-0.8～1.2mm，F1的出口凸度控制在0.25～0.35mm，F2的出口凸度控制在0.20～0.25mm，F3的出口凸度控制在0.15～0.20mm，F4的出口凸度控制在0.04～0.06mm；F5～F7采用负0.5mm凸度辊型。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的热轧高强度搅拌罐罐体用钢的板形控制方法，其特征在于：所述步骤5)中，上下水比例控制在(25:35)～(35:45)。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的热轧高强度搅拌罐罐体用钢的板形控制方法，其特征在于：所述步骤6)中，保温墙内通过提前吊入热卷进行预热，将其内氛围起始控制温度在230～270℃；钢卷缓冷时间为32～36h。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的热轧高强度搅拌罐罐体用钢的板形控制方法，其特征在于：所述步骤7)中，矫直平整的具体步骤如下：平整机辊缝设定为钢卷目标厚度，开卷机前张力设定15～17吨，开卷机后布置5辊强力冷矫直机工艺，矫直力设置为27～32吨，卷取机后张力设定20～22吨，采用恒压力压下，平整力设定230～270吨。
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