CN112746223B - 一种铁素体轧制工艺生产的高r值低碳铝镇静钢 - Google Patents

一种铁素体轧制工艺生产的高r值低碳铝镇静钢 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种铁素体轧制工艺生产的高r值低碳铝镇静钢，所述低碳铝镇静钢化学成分及重量百分比为：C：0.01～0.06Wt％，Si：≤0.06Wt％，Mn：0.1～0.25Wt％，P：≤0.020Wt％，S：≤0.015Wt％，Alt：0.020～0.0450Wt％，余量为Fe和不可避免的微量元素。本发明在连续退火生产线产出了高r值的低碳铝镇静钢铁素体区热轧冷轧卷，其中DC01的r值1.5‑1.8，SPCC的r值1.2‑1.4，r值基本达到常规奥氏体轧制工艺的成品r值水平，完全满足用户使用需求。

Description

一种铁素体轧制工艺生产的高r值低碳铝镇静钢
技术领域
本发明属于钢铁生产制造领域，具体涉及一种铁素体轧制工艺生产的高r值低碳铝镇静钢。
背景技术
铁素体轧制工艺(又称温轧，Warm Rolling)是20世纪80年代末由比利时钢铁研究中心研究开发的，目的是生产一种可直接使用或供随后冷轧生产的价格便宜、质软、非时效的热轧板，其引起了世界各国学者的普遍关注和研究。
与传统奥氏体轧制工艺相比，铁素体轧制工艺优点明显，加热温度的降低节约了能源成本，也减少氧化铁皮的生成和轧辊磨损，提高了成材率，且铁素体轧制工艺下设备负荷低于奥氏体轧制工艺，减少了轧制能耗。
因超低碳铝镇静钢即IF钢(碳含量<0.01％)的铁素体区范围大和温度高，故目前铁素体轧制工艺主要应用于IF钢的生产。超低碳铝镇静钢铁素体轧制的最终冷轧产品比奥氏体轧制的冷轧退火钢具有更高的r(塑性应变比)值，更好的深冲性能。
对于低碳铝镇静钢(碳含量0.01％-0.06％)，采用铁素体轧制时，虽然常规性能接近或优于传统奥氏体轧制钢卷，但铁素体轧制的r值却往往处于较低水平，甚至r值只有传统奥氏体轧制钢卷的50％，在当前市场普遍低牌高用的情况下，使得低碳铝镇静钢(碳含量0.01％-0.06％)铁素体轧制难以得到推广。但对于多数钢厂而言，IF钢所占的产量比例非常小，其绝大部分产品均为低碳铝镇静钢。在现有工艺设备以及板坯成分的基础上，开发低碳铝镇静钢具有非常重大的意义。另外铁素体轧制目前多应用于连铸连轧生产线，且往往需要进行轧线改造，还存在精轧前摆钢、卷取前感应加热、过程温度难控制、生产效率低、投资大等问题。如何立足于常规的热连轧生产线，进行生产节奏、温度稳定性的精准控制，也是我们必须要解决的难题。
综上所述，现有技术中存在以下问题：常规低碳铝镇静钢(碳含量0.01％-0.06％)铁素体轧制时成品卷r值过低。
发明内容
本发明目的是为了解决常规低碳铝镇静钢(碳含量0.01％-0.06％)铁素体轧制时成品卷r值过低的问题。
为解决上述问题，本发明提出了一种低碳铝镇静钢，尤其是一种铁素体轧制工艺生产的高r值低碳铝镇静钢，所述低碳铝镇静钢化学成分及重量百分比为：C：0.01～0.06Wt％，Si：≤0.06Wt％，Mn：0.1～0.25Wt％，P：≤0.020Wt％，S：≤0.015Wt％，Alt：0.020～0.0450Wt％，余量为Fe和不可避免的微量元素。
具体的，所述低碳铝镇静钢化学成分及重量百分比为C：0.0498Wt％，Si：0.0447Wt％，Mn：0.1833Wt％，P：0.0156Wt％，S：0.0063Wt％，Alt：0.0333Wt％。
具体的，所述低碳铝镇静钢化学成分及重量百分比为C：0.0525Wt％，Si：0.0439Wt％，Mn：0.2064Wt％，P：0.014Wt％，S：0.0044Wt％，Alt：0.0305Wt％。
具体的，所述低碳铝镇静钢化学成分及重量百分比为C：0.0134Wt％，Si：0.0193Wt％，Mn：0.183Wt％，P：0.0148Wt％，S：0.0081Wt％，Alt：0.0375Wt％。
具体的，所述低碳铝镇静钢化学成分及重量百分比为C：0.0173Wt％，Si：0.0182Wt％，Mn：0.1767Wt％，P：0.0135Wt％，S：0.0064Wt％，Alt：0.0336Wt％。
具体的，所述铁素体轧制工艺生产的高r值低碳铝镇静钢热轧规格为2.0-5.5mm，冷轧规格为0.3-2.0mm，工艺路线依次为：板坯连铸、热轧板坯加热、粗轧、进热卷箱、精轧、层流、热轧卷取、冷轧酸洗、冷轧、连退、平整、重卷。
具体的，经过冷轧工艺后的钢材采用连退生产模式，连退的加热温度为770℃-830℃。
本发明采用现有的常规热连轧产线，无需进行相关设备改造，即可以完成铁素体区热轧的生产，且生产节奏控制与传统奥氏体轧制节奏接近，解决了常规热连轧产线铁素体区热轧生产节奏慢，终轧、层流温度难以匹配的问题。实现降低能源成本，减少氧化铁皮的生成和轧辊磨损，提高了成材率，降低轧制能耗的目的。
本发明的一种铁素体轧制工艺生产的高r值低碳铝镇静钢通过热轧、冷轧的系统工艺控制，在连续退火生产线产出了高r值的低碳铝镇静钢铁素体区热轧冷轧卷，其中DC01的r值1.5-1.8，SPCC的r值1.2-1.4，r值基本达到常规奥氏体轧制工艺的成品r值水平，另外屈服强度整体较传统奥氏体轧制产品低约20-30MPa，其他性能值基本一致，完全满足用户使用需求。
附图说明
图1是本发明实施例1放大500倍的金相组织照片；
图2是本发明实施例2放大500倍的金相组织照片；
图3是本发明实施例3放大500倍的金相组织照片；
图4是本发明实施例4放大500倍的金相组织照片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中，提出了一种低碳铝镇静钢，尤其是一种铁素体轧制工艺生产的高r值低碳铝镇静钢，所述低碳铝镇静钢化学成分及重量百分比为：C：0.01～0.06Wt％，Si：≤0.06Wt％，Mn：0.1～0.25Wt％，P：≤0.020Wt％，S：≤0.015Wt％，Alt：0.020～0.0450Wt％，余量为Fe和不可避免的微量元素。
本发明提供的生产线工艺流程是：板坯连铸、热轧板坯加热、粗轧、热卷箱、精轧、层流、热轧卷取、冷轧酸洗、冷轧、连退、平整、重卷。所述铁素体轧制工艺生产的高r值低碳铝镇静钢热轧规格为2.0-5.5mm，冷轧规格为0.3-2.0mm。
板坯连铸：板坯的成分、冶炼连铸工艺与传统奥氏体轧制板坯完全一致。
加热：板坯的加热时间为150-180min、出钢温度为1050-1100℃。出钢温度较传统铁素体轧制工艺低150℃左右，低的加热温度可减低能耗，减少氧化烧损，提高成材率，同时还可以减少后续轧制的待温时间，提高铁素体区轧制的轧制节奏。
粗轧：送入粗轧机组进行5道次或7道次粗轧，粗轧末道次温度控制在820℃—860℃的低温奥氏体温度区。为提高轧制节奏，减少待温时间，也避免改造中间辊道以提高空冷能力，本发明将常用的铁素体轧制空冷工序转移至与粗轧工序同步进行，即在粗轧各道次期间通过控制粗轧除鳞水的喷水道次达到精准控温、提高轧制节奏的目的。
热卷箱：热卷箱可减少头尾温差、破碎氧化铁皮、提高中间坯温度均匀性及表面质量，同时可在不影响生产节奏的前提下，达到进一步降低中间坯温度的目的。
精轧、层流：为提高轧制节奏，铁素体区轧制精轧前段机架可在奥氏体和铁素体两相区轧制，精轧前段机架可通过喷机架冷却水、侧喷水等方式降低钢板温度，但必须保证精轧后段机架轧制时处在完全铁素体区，设定终轧温度需＜750℃。为获得较均匀的组织，精轧出口最后两机架压下率需控制在10-20％。另外为了利用轧后余热实现卷取后铁素体的回复和长大，结合铁素体轧制工艺生产的高r值低碳铝镇静钢铁素体轧制的冷轧退火工序必须采用连退方式的情况，卷取温度需控制在较高水平，高的卷取温度有利于热轧卷的铁素体晶粒长大，碳化物聚集而粗大化，氮化铝进一步析出和长大，传统奥氏体轧制连退热轧基板的卷取温度为680-750℃。
所述的热轧工艺中，板坯的加热时间为150-180min、出钢温度为1050-1100℃。粗轧机组进行7道次粗轧，粗轧末道次温度控制在820℃—860℃的低温奥氏体温度区。精轧工艺设定为精轧入口800-850℃，精轧终轧温度720-750℃，精轧前段机架间冷却水、侧喷水全开，出口最后两机架压下率控制在10-20％，精轧抛钢设定在6-10m/s，层流所有冷却水不开，层流温度控制在630-660℃。
所述的热轧工艺中，生产节奏控制手段包括①采用低加热温度；②将常用的铁素体轧制空冷工序转移至与粗轧工序同步进行，在粗轧各道次期间通过控制粗轧除鳞水的喷水道次达到精准控温、提高轧制节奏的目的；③投用热卷箱；④精轧前段机架通过喷机架冷却水、侧喷水等方式降低钢板温度。
但传统的热连轧产线中，层流冷却段往往很长，即使在层流段完全不开冷却水的情况下，钢板温降也在100℃左右，故铁素体轧制的轧制温度无法达到传统奥氏体轧制连退热轧基板的卷取温度。在不改造层流区域的情况下，较传统奥氏体轧制工艺适当提高精轧抛钢速度，可有利于缩小层流温降，兼顾铁素体轧制终轧温度及卷取温度的控制。
综合考虑精轧及层流的要求，铁素体轧制工艺生产的高r值低碳铝镇静钢铁素体轧制的精轧工艺设定为精轧入口800-850℃，精轧终轧温度720-750℃，精轧前段机架间冷却水、侧喷水全开，出口最后两机架压下率控制在10-20％，精轧抛钢设定在6-10m/s，层流所有冷却水不开，层流温度控制在630-660℃。
冷轧：铁素体轧制基卷冷轧工艺与传统奥氏体轧制工艺大体一致，根据试验对比分析，较大的冷轧总压下率有利于最终产品高r值的获得，另外铁素体轧制基卷强度较传统奥氏体轧制基卷低约60MPa,有利于大压下率的实现。设定冷轧的总压下率≥75％。
退火：低碳铝镇静钢铁素体热轧时存在AlN的提前析出，轧制方向上存在大量变形带，晶粒均匀性差，{001}面织构及{110}面织构等不利织构强等特点，采用罩式退火时无法获得较高的r值。而连续退火的热轧基板常规卷取温度即为680-750℃，与铁素体轧制需利用余热进行晶粒回复、长大的要求契合，连退相对罩退高的加热温度也有利于最终产品高r值的获得。故设定冷轧连退的加热温度为770-830℃，其他工艺与传统奥氏体轧制连退工艺大体一致。
本发明采用现有的常规热连轧产线，无需进行相关设备改造，即可以完成铁素体区热轧的生产，且生产节奏控制与传统奥氏体轧制节奏接近，解决了常规热连轧产线铁素体区热轧生产节奏慢，终轧、层流温度难以匹配的问题。实现降低能源成本，减少氧化铁皮的生成和轧辊磨损，提高了成材率，降低轧制能耗的目的。
本发明的一种铁素体轧制工艺生产的高r值低碳铝镇静钢通过热轧、冷轧的系统工艺控制，在连续退火生产线产出了高r值的低碳铝镇静钢铁素体区热轧冷轧卷，r或者r90为塑性应变比，其中DC01的r值1.5-1.8，SPCC的r值1.2-1.4，r值基本达到常规奥氏体轧制工艺的成品r值水平，另外屈服强度整体较传统奥氏体轧制产品低约20-30MPa，其他性能值基本一致，完全满足用户使用需求。
本发明提供的一种铁素体轧制工艺生产的高r值低碳铝镇静钢，采用下述成分配比和具体工艺。其中，表1是各实施例钢的成分(按重量百分比计)。表2、表3是与表1所述实施例钢对应的热轧、冷轧工艺参数。表4是与表1各个实施例所述成分钢对应的综合性能。图1是本发明实施例1放大500倍的金相组织照片,组织为F(铁素体)+少量P(珠光体)，晶粒度8.0级；图2是本发明实施例2放大500倍的金相组织照片,组织为F+少量P，晶粒度9.0级；图3是本发明实施例3放大500倍的金相组织照片,组织为F+少量碳化物，晶粒度7.0级；图4是本发明实施例4放大500倍的金相组织照片,组织为F+少量碳化物，晶粒度7.5级。另外结合织构检测，{111}<110>和{111}<112>等有利织构强度较为均匀且在γ取向线上有明显汇聚，{001}<100>、{001}<210>、{001}<110>等不利织构强度明显降低。
表1产品化学成分(Wt％)
实例 牌号 C Si Mn P S Alt
实例1 SPCC 0.0498 0.0447 0.1833 0.0156 0.0063 0.0333
实例2 SPCC 0.0525 0.0439 0.2064 0.014 0.0044 0.0305
实例3 DC01 0.0134 0.0193 0.183 0.0148 0.0081 0.0375
实例4 DC01 0.0173 0.0182 0.1767 0.0135 0.0064 0.0336
表2各实施例具体的热轧工艺参数
Figure BDA0002873513030000061
表3各实施例具体的冷轧及连退工艺参数
Figure BDA0002873513030000062
SF板温是指连退炉均热温度，SCS板温是指连退炉缓冷温度，FC板温是指连退炉快冷温度，OAS1板温是连退炉过时效1温度，OAS2板温是连退炉过时效2温度
表4各实施例所得冷轧钢的综合性能
Figure BDA0002873513030000063
n90：为应变硬化指数
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种铁素体轧制工艺生产的高r值低碳铝镇静钢，其特征在于，
所述低碳铝镇静钢化学成分及重量百分比为：C：0.0134Wt％，Si：0.0193Wt％，Mn：0.183Wt％，P：0.0148Wt％，S：0.0081Wt％，Alt：0.0375Wt％，余量为Fe和不可避免的微量元素；
热轧工艺中，均热温度为1069℃；
粗轧末道次温度控制在841℃的低温奥氏体温度区；
精轧入口830℃，精轧终轧温度743℃，精轧前段机架间冷却水、侧喷水全开，出口最后两机架压下率控制在10-20％，精轧抛钢设定在6-10m/s，层流所有冷却水不开，层流温度控制在640℃；
r值为1.85。
2.根据权利要求1所述的一种铁素体轧制工艺生产的高r值低碳铝镇静钢，其特征在于，所述铁素体轧制工艺生产的高r值低碳铝镇静钢热轧规格为2.0-5.5mm，冷轧规格为0.3-2.0mm，工艺路线依次为：板坯连铸、热轧板坯加热、粗轧、进热卷箱、精轧、层流、热轧卷取、冷轧酸洗、冷轧、连退、平整、重卷。
3.根据权利要求1所述的一种铁素体轧制工艺生产的高r值低碳铝镇静钢，其特征在于，经过冷轧工艺后的钢材采用连退生产模式，连退的加热温度为770℃-830℃。
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