CN112222185B - 热连轧花纹板的生产方法以及热连轧花纹板 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种能够有效控制表面氧化铁皮的热连轧花纹板的生产方法，以及制备成的花纹板。生产方法包括：1)加热工序，均热段1260～1300℃；采用高炉与转炉的混合煤气则空燃比1.25～1.4，或者，采用焦炉煤气则空燃比3.6～3.8；2)热轧工序，精轧开轧温度1050～1080℃、终轧温度860～910℃且轧速3～12m/s；3)将带钢以8～20℃/s的冷速进行层流冷却，至温度580～620℃时卷取，制得所述花纹板；在卷取之前依次采用两组水喷装置和两组气吹装置分别自所述带钢的宽度两侧吹扫带钢表面的层流水。相较现有技术，本发明解决了成品卷的氧化铁皮松散易剥落、因冷却水残留而导致的红锈、黄锈和掉粉等问题。
Description
技术领域
本发明属于钢铁材料制备技术领域，涉及一种热连轧花纹板的生产方法，尤其是一种能够有效控制热连轧花纹板的表面氧化铁皮的生产方法，还涉及一种采用该生产方法制备而成的热连轧花纹板。
背景技术
花纹板具有良好的防滑及耐磨性能，同时还易于清洗，被广泛应用于交通、建筑、装饰装潢、机械、造船等领域。由于花纹板使用中的特殊性，市场上对花纹板的表面质量具有更高要求。然而，目前的花纹板多为Q235B级别的常规产品，采用Q235B的常规生产工艺制备而成，存在表面氧化铁皮控制不良的问题，主要体现在：花纹板表面的氧化铁皮松散、如图1中易剥落，并且在储运时如图2所示极易产生红锈、黄锈、掉粉等缺陷，既降低了产品的耐腐蚀性能，又影响后续制作过程粉尘污染和成品构件的美观与涂层效果。
鉴于此，开发一种能够有效控制表面氧化铁皮的热连轧花纹板的生产方法，对于花纹板的技术发展和市场需要而言，是非常有必要的。
发明内容
为解决现有的花纹板存在的表面氧化铁皮不良的技术问题，本发明的目的在于提供一种热连轧花纹板的生产方法，以及提供一种采用该生产方法制备而成的热连轧花纹板。
为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供了一种热连轧花纹板的生产方法，包括依序进行的以下工序，
1）加热工序
在加热炉中，将钢坯按照预热段温度1160~1200℃、第一加热段温度1250~1290℃、第二加热段温度1270~1310℃、均热段温度1260~1300℃进行加热；
其中，加热炉的煤气采用高炉与转炉的混合煤气且均热段空燃比为1.25~1.4，或者，采用焦炉煤气且均热段空燃比为3.6~3.8；
2）连轧工序
将钢坯按照粗轧前除鳞、粗轧、精轧前除鳞和精轧的顺序热轧成带钢；
其中，粗轧前除鳞的水压≥21Mpa且温度≥1170~1280℃；
粗轧的出口温度为1050~1160℃；
精轧前除鳞的水压≥21MPa，除鳞温度1000~1150℃；
精轧的开轧温度为1050~1080℃、终轧温度为860~910℃且轧速为3~12m/s；
3）层流冷却并卷取工序
将带钢以8~20℃/s的冷速进行层流冷却，而后卷取制得所述花纹板；
其中，卷取温度为580~620℃，在卷取之前依次采用第一水喷装置、第二水喷装置、第一气喷装置、第二气喷装置吹扫带钢表面的层流水；
所述第一水喷装置和所述第二水喷装置分别自所述带钢的宽度两侧吹扫所述带钢，所述第一气喷装置和所述第二气喷装置分别自所述带钢的宽度两侧吹扫所述带钢。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述加热工序中，若所述钢坯以高于常温的热坯状态进入加热炉，则在炉时间≥120min；若所述钢坯以常温的冷坯状态进入加热炉，则在炉时间≥150min。
作为本发明一实施方式的进一步改进，在粗轧时，粗轧机两个机架的除鳞装置在单道次粗轧中开启，且除鳞水压≥21MPa。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一水喷装置、所述第二水喷装置、所述第一气喷装置以及所述第二气喷装置均迎着轧制方向斜向前吹扫所述带钢。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一水喷装置、所述第二水喷装置、所述第一气喷装置以及所述第二气喷装置均各自具有两个喷嘴，两个所述喷嘴的吹扫范围共同覆盖所述带钢的整个宽度。
作为本发明一实施方式的进一步改进，其中一个所述喷嘴的吹扫范围覆盖所述带钢的宽度一侧，其中另一个所述喷嘴的吹扫范围覆盖所述带钢的宽度另一侧，且二者的吹扫范围至少部分重叠。
作为本发明一实施方式的进一步改进，两个所述喷嘴前后并排设置，在前的一个所述喷嘴的吹扫方向与所述带钢的宽度方向之间的夹角，大于在后的一个所述喷嘴的吹扫方向与所述带钢的宽度方向之间的夹角。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一水喷装置和所述第二水喷装置的水压力为8bar，所述第一气喷装置和所述第二气喷装置的气压力分别为5bar。
作为本发明一实施方式的进一步改进，层流辊道的宽度两侧设置有遮挡板，以及设置有与所述第一水喷装置、所述第二水喷装置、所述第一气喷装置、所述第二气喷装置分别相对应的四个集水箱。
为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供了一种采用所述生产方法制备而成的热连轧花纹板。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过对加热工序中温度和空燃比、连轧工序中温度和除鳞水压和轧速、冷却速率、卷取温度以及层流冷却后吹扫方式的综合改进，使得表面氧化铁皮的高温氧化或冷却共析反应得以精确控制，进而控制最终花纹板表面的氧化铁皮的结构、致密性、塑性、稳定性以及表面干燥环境均得到优化，提升花纹板的品质，解决了现有技术存在的花纹板成品卷表面氧化铁皮松散易剥落，以及因残留水导致的表面氧化、红锈、黄锈和掉粉等问题，提升了生产的合格率，并且该生产方法的成本低、效率高，且有助于生产顺行。
附图说明
图1是现有技术中花纹板的表面氧化铁皮剥落的情况示例图；
图2是现有技术中花纹板的表面出现红锈和黄锈的情况示例图；
图3是本发明一实施方式的生产方法的流程图；
图4是本发明一实施方式的生产方法中卷取之前吹扫工艺结合于设备的状态示意图；
图5是本发明一实施方式的生产方法制备得到的花纹板取样的横断面氧化铁皮的SEM形貌图；
图6是现有技术中花纹板取样的横断面氧化铁皮的SEM形貌图。
具体实施方式
如背景技术所提，而现有的花纹板由于采用常规的生产工艺制备而成，存在成品卷表面氧化铁皮控制不良的问题，表面的氧化铁皮松散易剥落，极易产生红锈、黄锈、掉粉等缺陷。为此，本发明旨在提供一种热连轧花纹板的生产方法，其能够使得有效地控制氧化铁皮，改善花纹板的表面质量。
具体地，参图3，在本发明一实施方式中，本发明一实施方式提供的一种热连轧花纹板的生产方法，包括依序进行的加热工序、连轧工序以及层流冷却并卷取工序。下面对各个工序进行介绍。
1）加热工序
在加热炉中，将钢坯按照预热段温度1160~1200℃、第一加热段温度1250~1290℃、第二加热段温度1270~1310℃、均热段温度1260~1300℃进行加热；
其中，加热炉的煤气可以是采用高炉与转炉的混合煤气，如此则均热段空燃比控制为1.25~1.4；或者变化的，加热炉的煤气变化为采用焦炉煤气，如此则均热段空燃比为3.6~3.8。
2）连轧工序
在前述加热工序中，钢坯离开加热炉之后，将该钢坯按照粗轧前除鳞、粗轧、精轧前除鳞和精轧的顺序热轧成具有花豆的带钢；
其中，粗轧前除鳞的水压≥21Mpa且温度≥1170~1280℃；
粗轧的出口温度为1050~1160℃；
精轧前除鳞的水压≥21MPa，除鳞温度1000~1150℃；
精轧的开轧温度为1050~1080℃、终轧温度为860~910℃且轧速为3~12m/s。
3）层流冷却并卷取工序
将带钢以8~20℃/s的冷速进行层流冷却，而后卷取制得所述花纹板；
其中，卷取温度为580~620℃，在卷取之前依次采用第一水喷装置、第二水喷装置、第一气喷装置、第二气喷装置吹扫带钢表面的层流水，也即在层流冷却的尾端、进入卷取机之前执行该吹扫工艺，以去除带钢表面的层流水；
所述第一水喷装置和所述第二水喷装置分别自所述带钢的宽度两侧吹扫所述带钢，所述第一气喷装置和所述第二气喷装置分别自所述带钢的宽度两侧吹扫所述带钢；
具体以图4示例，在卷取之前，沿着层流辊道的前进方向P，该前进方向P也即带钢100由前往后的行进方向P，依次采用第一水喷装置21、第二水喷装置22、第一气喷装置23、第二气喷装置24吹扫带钢23表面的层流水；
其中，带钢100具有沿垂直于图4纸面的厚度和沿图4纸面上下方向的宽度，该宽度和厚度均垂直于行进方向P，带钢100具有宽度上的相对两侧，如图标示的第一侧101和第二侧102，第一侧101和第二侧102之间的距离即界定带钢100的宽度；
第一水喷装置21自带钢100的第一侧101通过喷水来吹扫带钢100，使得层流水（如图4虚线f1所示）远离第一侧101并从第二侧102离开带钢100；对应的，第二水喷装置22自带钢100的第二侧102通过喷水来吹扫带钢100，使得层流水（如图4虚线f2所示）远离第二侧102并从第一侧101离开带钢100，这样，第一水喷装置21和第二水喷装置22使得层流水构成一大致呈S形流向的水吹技术；
类似的，之后，第一气喷装置23自带钢100的第一侧101通过喷气来吹扫带钢100，使得层流水（如图4虚线f3所示）远离第一侧101并从第二侧102离开带钢100；第二气喷装置24自带钢100的第二侧102通过喷气来吹扫带钢100，使得层流水（如图4虚线f4所示）远离第二侧102并从第一侧101离开带钢100，这样，第一气喷装置23和第二气喷装置24使得层流水构成一大致呈S形流向的气吹技术。
与现有技术相比，本实施方式的有益效果在于：
（1）在加热工序中，通过对均热段空燃比和各个阶段温度的综合控制，可以有效地控制加热工序中的氧化铁皮结构和厚度，一方面，避免基体组织大量氧化而形成过量的Fe3O4和Fe2O3，减少氧化铁皮厚度，降低烧损，在避免加热工序所形成的氧化铁皮太厚的情况下，使得中间FeO和Fe3O4结合层中Fe3O4的占比得到精细控制，避免因氧化过少而造成Fe3O4的占比太低的情况，从而避免氧化铁皮在后续连轧工序中除鳞效果差的问题，也即，保证中间FeO和Fe3O4结合层中Fe3O4的占比合适，从而使得加热工序所形成的氧化铁皮易于剥落，保证在后续连轧工序中的除鳞效果，提升轧制质量，避免后续红色氧化铁皮的产生；
（2）通过对粗轧前除鳞、粗轧温度、精轧前除鳞的控制结合加热工序，使得在精轧之前所生成的氧化铁皮的厚度和结构得到有效去除以及深层控制；同时，通过加热工序以及连轧工序中的温度控制，尤其是精轧的终轧温度和轧速的控制，实现高温快轧，降低了钢材暴露于空气中的时间，减少氧化的发生，以优化氧化铁皮的厚度和结构，并且为氧化铁皮的致密性、塑性和稳定性建立基础；
（3）在层流冷却并卷取工序中，通过控制冷速和卷取温度的控制，结合连轧工序，实现了快轧快冷，保证力学性能，并通过控制FeO的共析反应程度来达到氧化铁皮结构的合理控制，具体地，一方面，通过卷取温度的控制，提高了因高温快轧导致的力学性能的下降底限，保证了最终花纹板的足够的力学性能，另一方面，通过控制冷速和卷取温度的控制，使得所形成的氧化铁皮的致密性增大，进而塑性优秀且稳定性更好，能更好的保持在基体表面而不会脱落，解决现有技术中氧化铁皮松散易剥落的问题；
（4）并且，在卷取之前，通过第一水喷装置21、第二水喷装置22、第一气喷装置23、第二气喷装置24的设置，实现“双S型水吹与气吹相结合的侧喷吹扫”技术，一方面，先通过两组水喷装置（如图示21、22）来除去带钢表面的参与层流冷却水，再通过两组气喷装置（如图示23、24）将没有除净的表面水珠进一步地清除，使得带钢在进入卷取机前全面清除残余水；另一方面，通过第一水喷装置21、第二水喷装置22、第一气喷装置23、第二气喷装置24的位置设置，带钢表面的残余水沿运行方向P形成了两个S型走向，取代了现有技术中的顶吹方式，使得花纹板表面因花豆导致顶吹方式无法将水完全去除的问题得以解决，有效地阻挡住了层流冷却水残留并跟随进入卷取机，进而解决了现有技术中花纹板成品卷在储运中因残留水导致的表面氧化、红锈、黄锈和掉粉等问题，提升了花纹板表面的质量；
（5）并且，通过对带钢表面的水分的有效去除，还可以避免带钢的上下表面冷却不均导致板形缺陷，同时也确保卷取机能正常进行温度检测和位置检测，避免因水分干扰检测结果而影响生产顺行。
总结来讲，本实施方式的所述生产方法，通过对加热工序中温度和空燃比、连轧工序中温度和除鳞水压和轧速、冷却速率、卷取温度以及层流冷却后吹扫方式的综合改进，使得表面氧化铁皮的高温氧化或冷却共析反应得以精确控制，进而控制最终花纹板表面的氧化铁皮的结构、致密性、塑性、稳定性以及表面干燥环境均得到优化，提升花纹板的品质，并且该生产方法的成本低、效率高。
本发明一实施方式提供了采用所述生产方法制备而成的花纹板，其表面氧化铁皮结构的致密性远远优于现有技术，其稳定性明显提高；且在储运之后，经过平整机开卷检查无红锈和黄锈，氧化铁皮剥落现象，板形良好。具体地，采用现有技术生产的花纹板，因氧化铁皮的剥落、黄锈、红锈、掉粉等缺陷而判为不良品的不合格率大致达到0.49%甚至0.55%；而采用本实施方式的所述生产方法制备而成的花纹板，经过长达几个月的验证，因氧化铁皮的剥落、黄锈、红锈、掉粉等缺陷而判为不良品的不合格率低至0.03%以下，甚至可以在长达3个月时间内维持该不合格率为0。
进一步优选地，在所述加热工序中，若所述钢坯以高于常温的热坯状态进入加热炉，则在炉时间≥120min；若所述钢坯以常温的冷坯状态进入加热炉，则在炉时间≥150min。
再者，在粗轧时，粗轧机两个机架的除鳞装置在单道次粗轧中开启，且除鳞水压≥21MPa，从而进一步保证氧化铁皮的有效去除，避免在前工序中的氧化铁皮对在后工序产生不良影响，进而保证最终的花纹板质量。
优选地，参图4，第一水喷装置21、第二水喷装置22、第一气喷装置23以及第二气喷装置24均迎着轧制方向斜向前吹扫所述带钢100，也即吹扫方向与带钢100的运行方向P呈钝角夹角。具体地，可通过第一水喷装置21、第二水喷装置22、第一气喷装置23以及第二气喷装置24的喷嘴均布置在层流辊道的宽度两侧并且喷嘴开口斜向前布置，将这样，可以进一步保证能够有效阻挡层流水，保证将带钢100表面的水流吹扫干净。
并且，第一水喷装置21、第二水喷装置22、第一气喷装置23以及第二气喷装置24均斜向下吹扫所述带钢100，也即吹扫方向与带钢100的上表面呈锐角夹角。
进一步地，第一水喷装置21、第二水喷装置22、第一气喷装置23以及第二气喷装置24均各自具有两个喷嘴，两个所述喷嘴的吹扫范围共同覆盖所述带钢100的整个宽度。下面以第一水喷装置21为例，对两个喷嘴的布置进行介绍。
具体来讲，第一水喷装置21布置在层流辊道的宽度一侧，其具有喷嘴201和喷嘴202，喷嘴201的吹扫范围S1覆盖所述带钢100的第一侧101，喷嘴202的吹扫范围S2覆盖所述带钢100的第二侧102，且吹扫范围S1和吹扫范围S2至少部分重叠，这样，吹扫范围S1和吹扫范围S2共同覆盖所述带钢100的整个宽度，由此保证吹扫效果。
进一步地，喷嘴201和喷嘴202前后并排设置。喷嘴201相对在前，其吹扫方向与所述带钢100的宽度方向之间的夹角，大于喷嘴202的吹扫方向与所述带钢100的宽度方向之间的夹角。也即，喷嘴201的吹扫方向与带钢100的运行方向P的夹角大于喷嘴202的吹扫方向与带钢100的运行方向P的夹角，换句话说，也即喷嘴201的吹扫方向相对而言更为向前倾斜。
如前所述，以第一水喷装置21为例，对两个喷嘴201、202的布置进行介绍。可以理解的，其余喷射装置，如第二水喷装置22、第一气喷装置23以及第二气喷装置24，其各自所含两个喷嘴均与喷嘴201、202的布置相类似，仅仅是设置位置的不同以及所喷射流体的不同（气喷/水喷），不再多加赘述。
进一步地，第一水喷装置21和第二水喷装置22的水压力为8bar，也即各自所含每个喷嘴的水压力均为8bar；类似的，第一气喷装置23和第二气喷装置24的气压力分别为5bar，也即各自所含每个喷嘴的气压力均为5bar。
另外，层流辊道的宽度两侧设置有遮挡板10，从而通过遮挡板10对所述带钢100的宽度两侧进行遮蔽，以阻挡层流水。层流层流辊道的宽度两侧还设置有与第一水喷装置21、第二水喷装置22、第一气喷装置23以及第二气喷装置24分别相对应的四个集水箱30，以用于分别收集从带钢上被吹扫下来的水。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过对加热工序中温度和空燃比、连轧工序中温度和除鳞水压和轧速、冷却速率、卷取温度以及冷却后吹扫方式的综合改进，使得表面氧化铁皮的高温氧化或冷却共析反应得以精确控制，进而控制最终花纹板表面的氧化铁皮的结构、致密性、塑性、稳定性以及表面干燥环境均得到优化，提升花纹板的品质，解决了现有技术存在的表面氧化铁皮松散易剥落，以及因残留水导致的表面氧化、红锈、黄锈和掉粉等问题，提升了生产的合格率，并且该生产方法的成本低、效率高，且有助于生产顺行。
上文所列出的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
下面选取实际生产中一实验例对本实施方式进行示意。
该实验例中，所得花纹板的化学成分以质量百分比计包含：C:0.16%、Mn:0.17%、Si:0.06%、P:0.014%、S:0.0083%、Al:0.0254%，其余为Fe和不可避免的杂质。
该花纹板采用的生产方法为：
钢坯以300℃的热坯进入加热炉，控制预热段温度1160~1200℃、第一加热段温度1250~1290℃、第二加热段温度1270~1310℃，最终加热至均热段温度1230℃，在炉时间243分钟；加热炉所用煤气为高炉与转炉的混合煤气，各段空燃比控制分别为：预热段1.32，第一加热段1.1，第二加热段1.13，均热段1.41；
加热炉出坯后，立即进行粗轧前高压除鳞，水压22MPa，温度1180℃；而后粗轧，其中V1机架1道次和V2机架粗轧5道次，奇数道次开启除鳞，粗轧的出口温度为1120℃；之后，精轧前除鳞，水压22MPa，温度1080℃；最后，进行精轧，开轧温度1080℃，终轧温度为880℃，轧速为3~12m/s；
将带钢以8~20℃/s的冷速进行层流冷却，卷取温度为592℃，制得所述花纹板；其中，卷取之前采用如前所述的第一水喷装置21、第二水喷装置22、第一气喷装置23、第二气喷装置24吹扫带钢表面的层流水，使得花纹板上表面无冷却水残留。
该实验例的花纹板取样的横断面氧化铁皮的SEM形貌如图5所示，将其与图6示例的现有技术中花纹板的取样的横断面氧化铁皮的SEM形貌进行比较，可以看出，本实施方式的花纹板的表面氧化铁皮结构的致密性远远优于现有技术，其稳定性明显提高；并且，在储运之后，经过平整机开卷检查无红锈和黄锈，氧化铁皮剥落现象，板形良好。
需要说明的是，该实验例仅为本实施方式中的一个示例，本实施方式并不限定于必要依照该实验例予以实施，在未脱离本实施方式的技艺宗旨之下，其它不同于该实验例的实施均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种热连轧花纹板的生产方法，其特征在于，包括依序进行的以下工序，
1）加热工序
在加热炉中，将钢坯按照预热段温度1160~1200℃、第一加热段温度1250~1290℃、第二加热段温度1270~1310℃、均热段温度1260~1300℃进行加热；
其中，加热炉的煤气采用高炉与转炉的混合煤气且均热段空燃比为1.25~1.4，或者，采用焦炉煤气且均热段空燃比为3.6~3.8；
2）连轧工序
将钢坯按照粗轧前除鳞、粗轧、精轧前除鳞和精轧的顺序热轧成带钢；
其中，粗轧前除鳞的水压≥21Mpa且温度1170~1280℃；
粗轧的出口温度为1050~1160℃；
精轧前除鳞的水压≥21MPa，除鳞温度1000~1150℃；
精轧的开轧温度为1050~1080℃、终轧温度为860~910℃且轧速为3~12m/s；
3）层流冷却并卷取工序
将带钢以8~20℃/s的冷速进行层流冷却，而后卷取制得所述花纹板；
其中，卷取温度为580~620℃，在卷取之前依次采用第一水喷装置、第二水喷装置、第一气喷装置、第二气喷装置均迎着轧制方向斜向前吹扫带钢表面的层流水；
所述第一水喷装置和所述第二水喷装置分别自所述带钢的宽度两侧吹扫所述带钢，所述第一气喷装置和所述第二气喷装置分别自所述带钢的宽度两侧吹扫所述带钢; 所述第一水喷装置、所述第二水喷装置、所述第一气喷装置以及所述第二气喷装置均各自具有两个喷嘴，两个所述喷嘴的吹扫范围共同覆盖所述带钢的整个宽度, 其中一个所述喷嘴的吹扫范围覆盖所述带钢的宽度一侧，其中另一个所述喷嘴的吹扫范围覆盖所述带钢的宽度另一侧，且二者的吹扫范围至少部分重叠。
2.根据权利要求1所述的热连轧花纹板的生产方法，其特征在于，所述加热工序中，若所述钢坯以高于常温的热坯状态进入加热炉，则在炉时间≥120min；若所述钢坯以常温的冷坯状态进入加热炉，则在炉时间≥150min。
3.根据权利要求1所述的热连轧花纹板的生产方法，其特征在于，在粗轧时，粗轧机两个机架的除鳞装置在单道次粗轧中开启，且除鳞水压≥21MPa。
4.根据权利要求1所述的热连轧花纹板的生产方法，其特征在于，两个所述喷嘴前后并排设置，在前的一个所述喷嘴的吹扫方向与所述带钢的宽度方向之间的夹角，大于在后的一个所述喷嘴的吹扫方向与所述带钢的宽度方向之间的夹角。
5.根据权利要求1所述的热连轧花纹板的生产方法，其特征在于，所述第一水喷装置和所述第二水喷装置的水压力为8bar，所述第一气喷装置和所述第二气喷装置的气压力分别为5bar。
6.根据权利要求1所述的热连轧花纹板的生产方法，其特征在于，层流辊道的宽度两侧设置有遮挡板，以及设置有与所述第一水喷装置、所述第二水喷装置、所述第一气喷装置、所述第二气喷装置分别相对应的四个集水箱。
7.一种热连轧花纹板，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的生产方法制备而成。
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