CN112501489B - 一种无横折缺陷的300MPa级低碳热轧钢生产方法 - Google Patents

一种无横折缺陷的300MPa级低碳热轧钢生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无横折缺陷的300MPa级低碳热轧钢生产方法，属于钢铁生产领域，包括(1)钢水冶炼；(2)连铸，获得铸坯；(3)热轧：加热温度1150～1200℃；终轧温度控制在850～900℃；(4)冷却卷取：层流冷却采用分段式冷却，≥750℃，采用空冷，冷却速率＜15℃/s；＜750℃，采用激冷，冷却速率大于35℃/s；卷取温度620℃‑680℃；(5)平整酸洗：采用先平整后酸洗工艺，控制平整压下量1.5‑2.5％，平整速率≥200m/min，反弯辊采用恒包角控制，包角80‑130°。本发明通过成分控制、热轧工艺、平整酸洗工艺的控制，可生产出低强度、无横折纹缺陷产品。

Description

一种无横折缺陷的300MPa级低碳热轧钢生产方法
技术领域
本发明涉及冶金领域，具体针对低强度薄规格低碳热轧薄板带钢(≤2.0mm)的生产方法。
背景技术
低碳钢薄板带广泛应用于机械、五金、家电、电气等基础民生行业，市场需求量巨大。随着热连轧技术的进步，≤2.0mm厚度规格低碳热轧钢有替代普通冷轧产品的趋势。
然而，低碳钢强度低，在酸洗和平整过程中，易出现“吕德斯带”即横折纹缺陷。传统冷轧退火工艺，通常采用添加Ti、Nb固定间隙原子C、N元素，避免形成柯氏气团，控制横折纹缺陷的产生。另一种方法，在退火后增加过时效段，过饱和固溶C、N充分析出，延缓柯氏气团的出现，减轻横折纹缺陷。前者适用范围窄，针对超低碳(C≤0.0030％)才有效，C含量过高，需要的Ti、Nb量大，将析出细小C、N第二相，增加强度，不利于冷加工成型。后者，需要较长的时效段，大大增加了投资成本，更不适用以热代冷的薄规格酸洗或平整产品。目前，针对薄规格热轧酸洗板带的横折纹控制方法专利甚少。发明申请《一种消除低碳钢热轧酸洗板头部横折纹的方法》(申请号202010060659.1)公开了：通过控制热轧精轧后层流冷却速度26～28℃/s，低温卷取560±10℃，冷却至≤50℃再进行平整的方法，控制头尾30-50m内横折纹。此方法主要通过提高屈服强度，消除横折纹，很大程度地劣化了钢板带钢的冷加工成型性能。适用的厚度范围为1.50mm-6.0mm。发明申请《一种热轧酸洗板表面横折缺陷的平整方法》(申请号201510763550.3)公开了：热轧平整机组采用恒轧制力控制，选用平整+矫直模式，采用深弯辊分段压力控制策略，根据带钢横截面积调整深弯辊的压力，控制带钢延伸率3％～3.5％。该方法延伸率过大，导致加工硬化，增加了屈服强度，劣化加工性能。对于低碳钢薄带，轧制力低，恒轧制力控制，厚度精度难以保证。横截面积调整深弯辊的压力，仅考虑钢卷厚度对横折纹影响，未考虑卷取的曲率对横折纹的影响。
因此，“以热代冷”的热轧薄规格酸洗薄板带，在保证低强度、冷加工性能条件下，横折纹缺陷的控制，成为其关键技术难题。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种热轧酸洗薄板带横折纹的控制方法，通过成分控制、热轧工艺、平整酸洗工艺的控制，可生产出低强度、无横折纹缺陷产品，对低碳钢薄板带产品以热代冷的应用提供技术支撑。
本发明解决其技术问题的技术方案是：一种无横折缺陷的抗拉强度300MPa级低碳热轧钢生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)钢水冶炼：按成分配比进行转炉冶炼；
(2)连铸：将钢包炉得到合格的钢水进行连铸，获得铸坯；
(3)热轧：加热温度1150～1200℃；终轧温度控制在850～900℃；
(4)冷却卷取：层流冷却采用分段式冷却，≥750℃，采用空冷，冷却速率＜15℃/s；＜750℃，采用激冷，冷却速率大于35℃/s；卷取温度620℃-680℃；
(5)平整酸洗：采用先平整后酸洗工艺，控制平整压下量1.5-2.5％，平整速率≥200m/min，反弯辊采用恒包角控制，包角80-130°；
上述薄板带屈服强度为180～250MPa，抗拉强度为300～350MPa，延伸率A50≥40％。
上述薄板带厚度规格0.80mm-2.0mm。
与现有技术相比较，本发明具有以下突出的有益效果：
1、本发明通过合理的成分设计，控制Mn、Si、Al、N、C元素含量，同时添加微量的B元素，控制B/N，减少固溶C和N，降低柯氏气团的产生，控制横折纹缺陷的产生，同时降低强度，提高延伸率，提升冷加工性能；
2、控制热轧终轧温度，实施分段式冷却，选择合适的的卷取温度，获得均匀的微观组织和析出相；
3、选择先平整后酸洗工艺布置，通过控制平整压下率和平整速率，采用恒包角的反弯辊投用模式，延缓柯氏气团的产生；
4、本发明产品和技术，制备出屈服强度Rel：180～250MPa，抗拉强度Rm：300～350MPa，延伸率A50≥40％，厚度规格0.80mm-2.0mm热轧酸洗薄板带，促进低碳钢以热代冷产品的应用范围，为全供应链节能降本提供技术支撑。
附图说明
图1是本发明实施例1的表面质量照片。
图2是本发明对照例1的表面质量照片。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明提供一种低强度、无横折纹缺陷的热轧酸洗薄板带，其成分设计质量百分比为：C：0.010～0.050％，Si≤0.10％，Mn：0.08～0.30％，Alt：0.015～0.050％，N：≤0.005％，B：0.0010～0.0050，其余为铁和不可避免的杂质；其中，B/N：0.7-1.2。
本专利生产热轧酸洗薄板带的成分设计详细说明如下：
C以固溶原子和碳化物形式存在于钢中，影响钢的性能和微观组织，因此为热轧酸洗薄板带的主要控制元素之一。C含量高于0.05％，成品固溶C增加，在轧制过程中，析出细小渗碳体，阻碍晶粒长大，强度升高。C含量低于0.01％，需要深脱碳，增加了冶炼成本，轧制冷却过程中，渗碳体析出少，固溶C增加；
Si是提高强度，降低延伸率，恶化冷成型加工性能有害元素。另外，Si含量过高，氧化铁皮难以清除，影响表面质量。
Mn是固溶强化元素，是扩大γ相区和α+γ两相区元素。添加适量Mn含量，可以控制轧制及冷却过程的相变和第二相析出。Mn过高，＞0.3％，两相区扩大，高温固溶C/N增加，不利于析出。Mn过低，＜0.08％，导致铸坯热脆，导致边裂产生。
Alt为脱氧主要合金元素，且与N结合力强，铸坯冷却和轧制过程中，析出AlN。Alt过高，增加了钢的强度，且增加了成本。过低，脱氧能力减弱，且固N作用降低，不利于控制固溶N的降低。
N是一种钢中无法避免的有害元素，N过高，＞50ppm，固溶N增加，易形成柯氏气团，出现横折纹缺陷，且强度增加。
B为强固N元素，且BN析出温度较高，在连铸过程中可析出粗大的BN，达到固N和降低强度的效果。较添加Ti、Nb固定间隙原子C、N元素的方式，避免了析出大量Ti(C,N)，增加强度，不利于冷成形加工的缺陷。并且本组方下，C含量为0.010～0.050％，需要的Ti、Nb量大，成本高，且上述缺陷更加明显。B的加入量应在合适范围内，过高，＞50ppm，铸坯已出现裂纹甚至漏钢，过低，＜10ppm，固N和降强度效果不明显。另外，B的加入量与N含量相关，需要控制B/N，控制在0.7-1.2，可达到较好效果。
优化方案中，厚度规格0.80-1.2mm时，将B/C比例控制在0.03～0.1，厚度规格1.2-2.0mm时，将B/C比例控制在0.1～0.31，有利于改善冷成形加工的缺陷。
本发明生产所述的低碳热轧酸洗薄板带，工艺包括如下步骤：转炉→钢包炉→连铸→热轧→冷却卷取→平整酸洗工序。
(1)钢水冶炼
按所述成分配比，进行转炉冶炼，钢包炉进行脱硫和加入硼铁进行合金化。
(2)连铸
将钢包炉得到合格的钢水进行连铸，获得铸坯。
(3)热轧
热轧工艺采用合适的加热温度，加热温度1150～1200℃，可使第二相BN粗大充分析出，达到固氮降强度效果。温度过高，＞1200℃或＜1150℃，第二相BN析出不充分。在热轧过程中，析出细小的第二相AlN，提高了钢的强度。
终轧温度是热轧过程中重要的工艺要点，也是控制横折纹的关键要素。本发明终轧温度控制在850～900℃，过低，＜850℃，末机架在两相区轧制，易出现混晶现象，导致强度增加，延伸降低，且导致C/N的析出以及微观强度不均匀，易出现横折纹缺陷。过高，＞900℃，γ-α相转变速度慢，在冷却过程中，固溶C/N增加，导致横折纹缺陷。
(4)冷却卷取
层流冷却及卷取温度，对固溶C/N的扩散和析出至关重要。卷取温度620℃-680℃，过低，＜620℃，再结晶不完全，强度升高。过高，＞680℃，钢卷沿长度和宽度方向的晶粒差别大，冷却和平整过程中，内应力增加，易出现横折纹缺陷。
本发明的层流冷却采用分段式冷却，≥750℃，采用空冷，冷却速率＜15℃/s。＜750℃，采用激冷，冷却速率大于35℃/s，该种工艺控制固溶C/N的扩散，达到有效控制横折纹效果。
(5)平整酸洗
采用先平整后酸洗工艺，控制平整压下量1.5-2.5％，平整速率≥200m/min，反弯辊采用恒包角控制，包角80-130°。控制间隙固溶原子C/N含量，减轻位错增殖而形成柯氏气团，避免横折纹产生。
酸平工序，开卷投用反弯辊，采用恒包角控制。厚度规格0.80-1.2mm时，包角80-100°，厚度规格1.2-2.0mm时，包角100-130°。根据厚度规格不同，选用不同的包角，可获得内外表面最低的残余应力，控制横折纹缺陷的发生。
控制平整压下量1.5％-2.5％，过低，屈服平台消除不尽，过高，造成加工硬化，提高了屈服强度，影响冷加工性能。
控制平整速率≥200m/min，增加形变速率，延缓固溶C/N聚集及钉扎位错，控制横折纹的发生。
通过成分和工艺的控制，最终制备出屈服强度Rel：180～250MPa，抗拉强度Rm：300～350MPa，延伸率A50≥40％，无横折纹缺陷，冷成型性能优异的热轧酸洗薄板带。产品应用于门业、消防、汽车零部件等行业，形成了以热代冷的品牌，推动了全产业链的生产成本降低。
按目标成分冶炼合格钢水经连铸、热连轧机，得到0.80-2.0mm厚度热轧基板，进行酸洗和平整，制备出低强度无横折纹的低碳钢热轧酸洗薄板带。
各组冶炼成分见下表，其余为铁和不可避免的杂质；
Figure BDA0002754034690000071
各组热轧工艺参数见下表：
Figure BDA0002754034690000072
各组酸洗平整工艺参数见下表：
Figure BDA0002754034690000073
Figure BDA0002754034690000081
各组力学性能及表面见下表：
Figure BDA0002754034690000082
从上表和图1、2可以看出，实施例1～9采用本专利成分和工艺生产的低碳钢热轧酸洗薄板带，力学性能和表面质量优良(屈服强度Rel：180～250MPa，抗拉强度Rm：300～350MPa，延伸率A50≥40％)，无横折纹缺陷，塑性应变比＞1.0，冷加工性能良好。生产工序少，省去普通冷轧和退火工艺，能耗和成本低。
对比例1的组分B/N比例过低，导致固溶N未清除，钢带在平整过程中出现明显横折纹缺陷，且强度高、延伸低和r值低，不利于冷加工成型。
对比例2～3的组分控制了B/N比例，但是控扎控冷参数不同，且采用传统的酸平工序控制。结果显示，因未能有效控制固溶C/N和钢带内应力，导致密集横折纹产生。
需要说明的是，本发明的特定实施方案已经对本发明进行了详细描述，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种无横折缺陷的300MPa级低碳热轧钢生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）钢水冶炼：按成分配比进行转炉冶炼；其成分设计质量百分比为：C：0.010~0.050%，Si≤0.10%，Mn：0.08~0.30%，Alt：0.015~0.050%，N：≤0.005%，B：0.0010~0.0050，其余为铁和不可避免的杂质；其中，B/N：0.7-1.2；
（2）连铸：将钢包炉得到合格的钢水进行连铸，获得铸坯；
（3）热轧：加热温度1150~1200℃；终轧温度控制在850~900℃；
（4）冷却卷取：层流冷却采用分段式冷却，≥750℃，采用空冷，冷却速率＜15℃/s；＜750℃，采用激冷，冷却速率大于35℃/s；卷取温度620℃-680℃；
（5）平整酸洗：采用先平整后酸洗工艺，控制平整压下量1.5-2.5%，平整速率≥200m/min，反弯辊采用恒包角控制，包角80-130°。
2.根据权利要求1所述的热轧酸洗薄板带横折纹的控制方法，其特征在于：所述薄板带屈服强度为180~250MPa，抗拉强度为300~350MPa，延伸率A50≥40%。
3.根据权利要求1所述的热轧酸洗薄板带横折纹的控制方法，其特征在于：所述薄板带厚度规格0.80mm-2.0mm。
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