CN112191683B - 一种热轧钢卷的轧后冷却方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于轧钢技术领域，具体涉及一种热轧钢卷的轧后冷却方法，包括以下步骤：钢板坯经热轧后，得到热轧钢卷；将所述热轧钢卷自然冷却至温度为430～490℃，得到冷却后的钢卷；将所述冷却后的钢卷进行水冷，得到水冷后的钢卷；将所述水冷后的钢卷进行空冷，完成所述轧后冷却；按质量百分比计，所述钢板坯包含：C≤0.12％，Si≤0.5％，Mn≤0.6％，P≤0.1％，S≤0.045％，Ti≤0.003％，Al≤0.10％，N≤0.010％，余量为铁和不可避免的杂质。本发明所述轧后冷却方法能够缩短热轧钢卷的冷却时间，并且能显著提高由该热轧钢卷所得到的冷轧产品力学性能的一致性。

Description

一种热轧钢卷的轧后冷却方法
技术领域
本发明属于轧钢技术领域，具体涉及一种热轧钢卷的轧后冷却方法。
背景技术
热轧钢卷经热轧产线产出后，需要轧后冷却至一定温度以下才能继续进行后续工序如酸轧来完成最终钢产品的制备。轧后冷却的目的是防止热轧钢卷的高温对后续酸轧的产线设备造成不利影响。其中，热轧钢卷从热轧产线下线后，在自然冷却条件下需冷却至具备后续酸轧产线的上线条件(如80℃以下)需要2-5天时间。为了保证钢卷在酸轧产线连续生产，需要一个大的、放置热轧钢卷的库，一般称之为热轧钢卷库。热轧钢卷库中大量的热轧钢卷占用了大量的流动资金，不符合现代企业精益生产的要求。
目前，部分企业采用了水冷槽冷却的方法，如中国专利CN 102921748公开了一种不锈钢热轧钢卷的水冷冷却装置及其冷却方法。该水冷冷却装置包括有水冷池和钢卷移送升降机构；水冷池包括并列设置的多个冷却槽，紧邻所述并列设置的多个冷却槽的一端横向设置氧化皮沉淀槽，氧化皮沉淀槽的一侧设有一个排水槽；在每个冷却槽的上方均设有一个工业循环水的进水口，多个进水口均连通于工业循环水的输送管道，各进水口上设置一进水阀；由所述钢卷移送升降机构将不锈钢热轧钢卷移送至水冷池中。但是，这种采用水槽水冷、喷淋水冷的方法未对热轧钢卷开始进行水冷的温度制度进行限定。而热轧钢卷表面温度和芯部温度不同，这在客观上也造成了钢卷在长度方向的晶粒度和组织不同。具体来说，热轧钢卷自然冷却或开始进行水冷的温度差异过大均容易造成该热轧钢卷在长度方向的晶粒度和组织差异性增大，在经后续退火后所得到的冷轧产品在长度方向上(即头中尾)力学性能的一致性较差，这将造成下游客户在加工使用冷轧产品时生产工况稳定性下降，甚至造成所加工的零件开裂、起皱，不良品率提高。
因此，如何缩短热轧钢卷的冷却时间，并且能提高由该热轧钢卷得到的冷轧产品的力学性能一致性，具有重大意义。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种热轧钢卷的轧后冷却方法。本发明提供的轧后冷却方法能够缩短热轧钢卷的冷却时间，能够显著提高由该热轧钢卷所得到的冷轧产品力学性能的一致性，可以更好地满足下游用户的加工使用要求；采用该轧后冷却方法大幅减少了冷却时间，缩短了热轧钢卷的库存时间，节约了占用资金。
用于实现上述目的的技术方案如下：
在本发明的一个方面，提供了一种热轧钢卷的轧后冷却方法，包括以下步骤：
钢板坯经热轧后，得到热轧钢卷；
将所述热轧钢卷自然冷却至温度为430～490℃(即，开始进行所述水冷的温度)，得到冷却后的钢卷；
将所述冷却后的钢卷进行水冷，得到水冷后的钢卷；
将所述水冷后的钢卷进行空冷；
按质量百分比计，所述钢板坯包含：C≤0.12％，Si≤0.5％，Mn≤0.6％，P≤0.1％，S≤0.045％，Ti≤0.003％，Al≤0.10％，N≤0.010％，余量为铁和不可避免的杂质。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，按质量百分比计，所述钢板坯包含：C 0.015～0.04％，Si≤0.04％，Mn 0.2～0.3％，P≤0.015％，S≤0.015％，Ti≤0.001％，Al 0.02～0.06％，N≤0.006％，余量为铁和不可避免的杂质。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，所述热轧钢卷的温度为620～700℃；优选640～680℃。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，所述将所述热轧钢卷自然冷却至温度为430～490℃，得到冷却后的钢卷，包括；将所述热轧钢卷自然冷却至温度为450～470℃(即，开始进行所述水冷的温度)，得到冷却后的钢卷。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，所述水冷为水槽冷却；
所述水槽冷却的过程中，所述水槽中的水温为60～80℃。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，所述水槽冷却的过程中，所述水槽中的水温为60℃。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，所述水冷的时间为3～5h。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，所述空冷的方式包括：自然冷却和/或强制风冷。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，所述强制风冷的冷却速率为5～10℃/h。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，所述轧后冷却后的热轧钢卷(即，经由本发明所述轧后冷却方法冷却后得到的热轧钢卷)的微观组织中，晶粒度等级为9.0～9.5μm。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，所述轧后冷却后的热轧钢卷(即，经由本发明所述轧后冷却方法冷却后得到的热轧钢卷)的微观组织为铁素体和珠光体。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，所述轧后冷却后的热轧钢卷(即，经由本发明所述轧后冷却方法冷却后得到的热轧钢卷)的微观组织为铁素体和少量珠光体。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，所述轧后冷却的时间为24～26h。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，由所述轧后冷却后的热轧钢卷得到的冷轧产品在长度方向上(冷轧产品的头部、中部、尾部)的屈服强度极差为10～12MPa。
本发明所述的一个或多个技术实施方案，至少具有如下技术效果或优点：
(1)钢板中各种元素相互作用、彼此影响，共同决定了钢板的性能，而并非是单独起作用的。本申请发明人经大量研究和试验，通过对本申请的各合金元素的配比设计并辅以相应的轧后冷却方法，由此能够显著提高由该热轧钢卷所得到的冷轧产品力学性能的一致性，可以更好地满足下游用户的加工使用要求。
(2)本发明提供的热轧钢卷的轧后冷却方法，所述轧后冷却方法能够缩短热轧钢卷的冷却时间(只需24～26h)，并且能显著提高由该热轧钢卷所得到的冷轧产品(例如，经所述轧后冷却后，进行后续酸轧和退火等工艺得到的冷轧产品)力学性能的一致性(屈服强度极差为10～12MPa)，可以更好地满足下游用户的加工使用要求；采用该轧后冷却方法大幅减少了冷却时间，缩短了热轧钢卷的库存时间，节约了占用资金。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1示出了依据本发明实施例的热轧钢卷的轧后冷却方法的工艺流程图；
图2示出了依据本发明实施例的热轧钢卷的轧后冷却方法中使用的冷却水槽的照片。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
本发明提供一种热轧钢卷的轧后冷却方法，包括以下步骤：
钢板坯经热轧后，得到热轧钢卷；
将所述热轧钢卷自然冷却至温度为430～490℃(即，开始进行所述水冷的温度)，得到冷却后的钢卷；
将所述冷却后的钢卷进行水冷，得到水冷后的钢卷；
将所述水冷后的钢卷进行空冷；
按质量百分比计，所述钢板坯包含：C≤0.12％，Si≤0.5％，Mn≤0.6％，P≤0.1％，S≤0.045％，Ti≤0.003％，Al≤0.10％，N≤0.010％，余量为铁和不可避免的杂质。钢板中各种元素相互作用、彼此影响，共同决定了钢板的性能，而并非是单独起作用的。本申请发明人经大量研究和试验，通过对本申请的各合金元素的配比设计并辅以相应的轧后冷却方法，由此能够显著提高由该热轧钢卷所得到的冷轧产品力学性能的一致性，可以更好地满足下游用户的加工使用要求。
本发明所述实施方式中，所述将所述热轧钢卷自然冷却至温度为430～490℃(即，开始进行所述水冷的温度)，得到冷却后的钢卷，包括；将所述热轧钢卷从热轧产线下线后自然冷却至温度为450～470℃，得到冷却后的钢卷。
本发明所述实施方式中，将所述热轧钢卷开始水冷的温度限定为430～490℃。本发明的各个实施方式中，所述热轧钢卷的温度由装置在鞍座上的测温仪检测取得。关于限定所述热轧钢卷开始水冷的温度，发明人通过大量优化试验发现，热轧钢卷的晶粒在高于500℃时会生长，珠光体会继续析出，综合考虑热轧卷外圈和芯部温度，如果将热轧钢卷开始水冷的温度控制为温度为430～490℃，能够最大限度地保证热轧钢卷的表面和芯部的晶粒同步降温，从而所得得到的热轧钢卷的晶粒度、析出的珠光体更均匀，使得热轧卷在后续的退火加工过程中晶粒长大的条件差异小，最终成品的晶粒尺寸差异对应也小，最终能显著提高由该热轧钢卷所得到的冷轧产品力学性能的一致性。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，按质量百分比计，所述钢板坯包含：C 0.015～0.04％，Si≤0.04％，Mn 0.2～0.3％，P≤0.015％，S≤0.015％，Ti≤0.001％，Al 0.02～0.06％，N≤0.006％，余量为铁和不可避免的杂质。本申请发明人经大量研究和试验，通过对本申请的各合金元素的最佳配比设计并辅以相应的轧后冷却方法，由此能够最大程度地提高由该热轧钢卷所得到的冷轧产品力学性能的一致性。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，所述热轧钢卷的温度为620～700℃；优选640～680℃。
本发明所述实施方式中，将所述热轧钢卷从热轧产线下线的温度控制为620～700℃，优选640～680℃。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，所述将所述热轧钢卷自然冷却至温度为430～490℃，得到冷却后的钢卷，包括；将所述热轧钢卷自然冷却至温度为450～470℃(即，开始进行所述水冷的温度)，得到冷却后的钢卷。发明人通过进一步优化试验发现，如果将热轧钢卷开始水冷的温度控制为温度为450～470℃，所得到的热轧钢卷的晶粒和组织均匀性最优，由该热轧钢卷所得到的冷轧产品的力学性能的一致性最优。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，所述水冷为水槽冷却；
所述水槽冷却的过程中，水槽中的水温为60～80℃。
本发明将水槽中的水温通过循环水的泵入保持在60～80℃，一方面控制温度上限，防止水沸腾造成的水冷效率降低以及环境污染；另一方面，控制温度下限，防止高温钢卷浸入低温水槽时钢卷的内应力剧烈增加，使钢卷的板形变差，降低热轧卷在下一道工序酸轧产线的生产效率。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，所述水槽冷却的过程中，水槽中的水温为60℃。本发明将水槽中的水温优化为60℃，显著提高了水冷效率，使钢卷的板形最优。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，所述水冷的时间为3～5h。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，所述空冷的方式包括：自然冷却和/或强制风冷。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，所述强制风冷的冷却速率为5～10℃/h。冷却方式和冷却速度可以直接影响最终获得钢卷的组织，进而影响钢卷的性能；本申请发明人多次反复试验，通过限定强制风冷的冷却速率，从而可以显著提高由该热轧钢卷所得到的冷轧产品力学性能的一致性(屈服强度极差为10～12MPa)。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，所述轧后冷却后的热轧钢卷(即，经由本发明所述轧后冷却方法冷却后得到的热轧钢卷)的微观组织中，晶粒度等级为9.0～9.5μm。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，所述轧后冷却的时间为24～26h。
在本发明中的一些实施方式中，本发明所述的热轧钢卷的轧后冷却方法中，由所述轧后冷却后的热轧钢卷得到的冷轧产品在长度方向上(冷轧产品的头部、中部、尾部)的屈服强度极差为10～12MPa。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请所述的热轧钢卷的轧后冷却方法进行详细说明。
实施例1
本实施例1中采用5个试验组，阐述本发明所述热轧钢卷的轧后冷却方法，主要步骤包括：
(1)钢板坯经热轧后，得到温度为620～700℃(下线温度)的热轧钢卷；
(2)将所述热轧钢卷自然冷却至温度为430～490℃(开始进行所述水冷的温度)，得到冷却后的钢卷；
(3)将所述冷却后的热轧钢卷在水温为60～80℃下进行水槽冷却3～5h，得到温度为60～80℃的水冷后的钢卷；
(4)将所述水冷后的钢卷进行自然冷却和/或强制风冷(强制风冷的冷却速率为5～10℃/h)，完成所述轧后冷却；
其中，将水冷后的热轧钢卷在空气中冷却，并利用余温蒸发干表面的水分。通常，水槽冷却的热轧钢卷不能直接上酸轧产线生产，由于热轧钢卷表面有水分，会污染产线；还由于热轧钢卷有核心热，其芯部温度比表面温度会高一些，而高温钢卷会损伤酸轧产线的胶辊。因此，需要将所述水冷后的钢卷进行自然冷却和/或强制风冷。
热轧钢卷温度由装置在鞍座上的测温仪检测取得；
试验组1～5中所述钢板坯包含的化学成分如表1所示；
表1：本发明试验组1～5钢板坯包含的化学成分
Figure BDA0002654897420000081
Figure BDA0002654897420000091
本实施例1的具体制备工艺参数如表2所示：
表2：本发明试验组1～5制备工艺参数
Figure BDA0002654897420000092
对比例1：
本对比例1采用7个对比组，其具体制备工艺参数如表3和表4所示：
表3：对比组1～2制备工艺参数
序号 热轧钢卷下线温度/℃ 冷却方法
对比组1 660 自然冷却
对比组2 700 自然冷却
表4：对比组3～7制备工艺参数
Figure BDA0002654897420000093
针对采用本发明实施例1试验组1～5以及对比例1对比组1～7的冷却方法的热轧钢卷后续制得的冷轧产品的力学性能，分别进行力学性能测试，其比较结果见表5：
表5：力学性能测试结果
序号 冷却时间 头中尾部的屈服强度极差
实施例1试验组1 26 12
实施例1试验组2 24 10
实施例1试验组3 25 10
实施例1试验组4 25 10
实施例1试验组5 26 12
对比例1对比组1 85 40
对比例1对比组2 80 35
对比例1对比组3 38 32
对比例1对比组4 36 29
对比例1对比组5 32 25
对比例1对比组6 20 14
对比例1对比组7 18 15
从表1～5可以看出：本发明实施例1中试验组1～5通过特定的化学成分设计和合理的冷却工艺设计，能够缩短热轧钢卷的冷却时间(只需24～26h，缩短约67％)，并且能显著提高由该热轧钢卷所得到的冷轧产品(例如，经所述轧后冷却后，进行后续酸轧和退火等工艺得到的冷轧产品)力学性能的一致性(屈服强度极差为10～12MPa)，可以更好地满足下游用户的加工使用要求；采用该轧后冷却方法大幅减少了冷却时间，缩短了热轧钢卷的库存时间，节约了占用资金。
而对比例1对比组1～7结果显示，所需冷却时间长，力学性能的一致性较差，不能更好地满足下游用户的加工使用要求。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种热轧钢卷的轧后冷却方法，其特征在于，所述轧后冷却方法包括以下步骤：钢板坯经热轧后，得到热轧钢卷；所述热轧钢卷的温度为620～700℃；
将所述热轧钢卷自然冷却至温度为430～490℃，得到冷却后的钢卷；
将所述冷却后的钢卷进行水冷，得到水冷后的钢卷；
将所述水冷后的钢卷进行空冷；
其中，按质量百分比计，所述钢板坯包含：C≤0.12％，Si≤0.5％，Mn≤0.6％，P≤0.1％，S≤0.045％，Ti≤0.003％，Al≤0.10％，N≤0.010％，余量为铁和不可避免的杂质；
所述水冷为水槽冷却；
所述水槽冷却的过程中，所述水槽中的水温为60～80℃、所述水冷的时间为3～5h；所述空冷的方式包括：自然冷却和/或强制风冷；
所述强制风冷的冷却速率为5～10℃/h。
2.根据权利要求1所述的热轧钢卷的轧后冷却方法，其特征在于，按质量百分比计，所述钢板坯包含：C 0.015～0.04％，Si≤0.04％，Mn 0.2～0.3％，P≤0.015％，S≤0.015％，Ti≤0.001％，Al 0.02～0.06％，N≤0.006％，余量为铁和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的热轧钢卷的轧后冷却方法，其特征在于，所述热轧钢卷的温度为640～680℃。
4.根据权利要求1或2所述的热轧钢卷的轧后冷却方法，其特征在于，所述将所述热轧钢卷自然冷却至温度为430～490℃，得到冷却后的钢卷，包括；将所述热轧钢卷自然冷却至温度为450～470℃，得到冷却后的钢卷。
5.根据权利要求1所述的热轧钢卷的轧后冷却方法，其特征在于，所述水槽冷却的过程中，所述水槽中的水温为60℃。
6.根据权利要求1或2所述的热轧钢卷的轧后冷却方法，其特征在于，所述轧后冷却后的热轧钢卷的微观组织中，晶粒度等级为9.0～9.5μm。
7.根据权利要求1或2所述的热轧钢卷的轧后冷却方法，其特征在于，所述轧后冷却后的热轧钢卷的微观组织为铁素体和珠光体。
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