CN113020256B - 一种适用于含钛热轧宽钢带钢种的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于含钛热轧宽钢带钢种的生产方法，具体涉及在加热炉内的四个工艺参数：铸坯总在炉时间、均热时间、均热温度、目标出炉温度；本发明提供了随铸坯厚度、[Ti％]*[C％]溶解度积、Ti含量变化的加热炉工艺方案，方案中的计算公式根据理论推理和生产经验相结合方式精确计算使铸坯中的大尺寸TiC粒子完全溶解并使溶解后的Ti元素充分扩散的加热炉工艺条件以及操作要点，解决了含钛钢由于钛元素分布不均匀而导致的混晶问题。

Description

一种适用于含钛热轧宽钢带钢种的生产方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术中轧钢领域，具体涉及一种适用于含钛热轧宽钢带钢种的生产方法。
背景技术
在钢铁生产中，Nb、Ti是使用非常广泛的微合金化元素，目前铌是控制轧制钢材的首选元素，它是细化晶粒最有效的合金化元素，强化效果显著，在控轧和正火等热处理过程中，它对延缓奥氏体再结晶和细化晶粒的作用极其强烈，但是铌的价格较昂贵，目前含铌60％的铌铁的价格约为16万/吨，全球铌资源储量约430万吨，并且分布相对集中，仅巴西一国铌资源储量就占到了全球总储量的95％左右，中国的铌储量匮乏，铌矿品味低，因此在铌铁价格上没有定价权，每年中国进口铌铁合金花费10亿美元以上。
我国钛铁矿储量2亿吨，占全球储量28％，排名全球第一，钛合金也相对便宜，目前含量30％的钛铁合计价格仅为0.8万元/吨，远低于铌铁的价格，但钛对钢材性能的影响不稳定，含钛钢的韧性波动大，钢厂生产的含钛钢在使用过程中易发生开裂现象。研究含钛钢性能稳定性差的原因并优化含钛钢生产工艺，对提高含钛钢的物理性能稳定性、大规模推广Ti元素在钢铁中的使用率有重大意义，能降低对进口铌铁的依赖，提高国内钢厂的经济效益。
现有公布的含钛钢生产方法中并没有针对以上问题的解决工艺措施。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种适用于含钛热轧宽钢带钢种的生产方法，用以提高热轧含钛宽钢带的力学性能稳定性。该方法主要针对含钛钢的加热炉加热工艺和含钛钢下线后的缓冷工艺进行调整，其他粗轧、精轧、轧后冷却工艺与现有公开的技术相同。
本发明研究人员在生产中发现，含钛量大于0.06％钢材的组织已出现混晶现象，含有粗大的铁素体条带，粗晶粒尺寸约能达到20um以上，细晶粒尺寸约为2um，晶粒尺寸极为不均匀，通过微观成份分析发现，细晶粒区的钛含量远大于粗晶粒区的钛含量，在轧钢过程中，由于钛含量在铸坯中的不均匀分布，TiC粒子对位错移动的阻碍作用就不均匀，造成位错塞积程度的不均匀，引起奥氏体再结晶或未再结晶的不均匀，最终引起混晶现象，因此是钛元素的不均匀分布导致的钢材组织混晶，在轧材的后期使用的弯折或冲压过程中，由于晶粒不均匀，在粗晶粒处易产业应力集中，最终导致轧材弯折或冲压开裂。
在冬季生产含钛钢时，尤其在外部环境温度低于-10℃时，热轧宽钢带钢卷外圈和边部轧材易出现韧性的断崖式下滑现象，韧性值约会降低30～50％，研究发现，低温环境下，卷取后热轧卷下线后冷速快，热轧钢卷外圈和边部轧材的冷速达到2～5℃/min，冷速快导致热轧钢卷外圈和边部轧材中的部分Ti无法充分析出，以固溶Ti的形式存在，由于Ti原子和Fe原子的原子尺寸差距较大(相差约15％)，造成铁原子晶格畸变，从而导致韧性下降，热轧钢卷外圈和边部轧材在使用过程中易开裂。
钢坯在加热炉内的运动，完成从低温段至高温段，再进入均热段的加热，最后出钢轧制，加热炉的工艺参数中最主要的四个工艺参数分别为：铸坯总在炉时间、均热时间、均热温度、目标出钢温度；所述四个工艺参数解释如下：
铸坯总在炉时间是指：铸坯在加热炉内加热的总时间；
均热时间是指：铸坯在加热炉内均热段运行的时间；
均热温度是指：加热炉内均热段的温度；
目标出钢温度是指：铸坯出加热炉时的温度。
本发明的技术方案如下：
一种适用于含钛热轧宽钢带钢种的生产方法，包括如下步骤：铁水预处理、转炉、LF精炼、板坯连铸、热连轧或半连轧、卷取，其特征在于：加热炉的工艺控制和卷取后的缓冷工艺控制，具体如下：
(一)含钛热轧宽钢带钢种铸坯的加热炉工艺控制，具体如下：
(1)铸坯总在炉时间
入炉温度大于500℃的热坯以下式①来计算铸坯的总在炉时间：
t在炉＝K1*H2+K2([Ti％]-0.01)-20 ①
入炉温度小于等于500℃的冷坯以下式②来计算铸坯的总在炉时间：
t在炉＝K1*H2+K2([Ti％]-0.01) ②
式①、②中t在炉为铸坯总在炉时间，单位：min；H为铸坯厚度，单位：mm；[Ti％]为钢种中Ti元素的质量百分含量，单位：％；K1、K2为系数，K1值的范围为0.0045～0.0055，K2值的范围为450～550。
(2)均热时间
以下式③来计算铸坯在加热炉中的均热时间：
t均热＝K3*H2+K2([Ti％]-0.01) ③
式③中t均热为铸坯在加热炉中的均热时间，单位：min；H为铸坯厚度，单位：mm；[Ti％]为钢种中Ti元素的质量百分含量，单位：％；K3、K2为系数，K3值的范围为0.0013～0.0014，K2值的范围为450～550。
(3)均热段温度
以下式④来计算铸坯在加热炉中的均热段温度：
T均热＝7000/(2.75-lg([Ti％]*[C％]))+K4/t均热目标+K5([Ti％]-0.01)-273 ④
式④中：T均热为加热炉中的均热段温度，单位为：℃；[Ti％]、[C％]分别为钢种中Ti元素、C元素的质量百分含量，单位：％；K4、K5为系数，K4值的范围为2600～3000，K5值的范围为1400～1800，t均热目标为目标均热时间，单位：min，为K3值为0.00134，K2值为500时计算出的均热时间；
若T均热的计算结果大于1235℃，则以T均热作为均热段温度；
若T均热的计算结果不大于1235℃，则以1235℃作为均热段温度。
(4)目标出钢温度
以下式⑤来计算铸坯在加热炉中的均热段温度：
T出钢＝7000/(2.75-lg([Ti％]*[C％]))+K5([Ti％]-0.01)-273 ⑤
式⑤中T出钢为目标出钢温度，单位为℃；[Ti％]、[C％]分别为钢种中Ti元素、C元素的质量百分含量，单位：％；K5为系数，K5值的范围为1400～1800；
若T出钢的计算结果大于1180℃，则以T出钢作为出钢温度；
若T出钢的计算结果不大于1180℃，则以1180℃作为出钢温度。
(一)含钛热轧钢带卷取后的缓冷工艺控制
卷取后的热轧钢卷在运输辊道的运输过程中，钢卷外圈和边部轧材的温度大于等于550℃的时间为30min以上。
根据本发明优选的，上述含钛钢化学成分重量百分比范围为：C:0.04～0.25％，Si:0～0.30％，Mn：0.2～1.8％，Nb：0～0.07％，P≤0.025％，S≤0.010％，Ti:0.02～0.12％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
根据本发明优选的，步骤(1)中K1值为0.005，K2值为500。
根据本发明优选的，步骤(2)中K3值为0.00134，K2值为500。
根据本发明优选的，步骤(3)中K4值为2800，K5值为1600。
根据本发明优选的，步骤(4)中K5值为1600。
根据本发明优选的，步骤(二)中卷取后的热轧钢卷的运输辊道上安装保温罩。
进一步优选的，步骤(二)中所述保温罩的长度为60～80m，保温罩的高度为热轧钢卷高度的1.2～1.5倍，钢卷在含有保温罩辊道中的运输速度为1.5～2m/min。
进一步优选的，所述保温罩由石棉耐高温材料制成。
本发明的有益效果
1、本申请提供了随铸坯厚度、[Ti％]*[C％]溶解度积、Ti含量变化的加热炉工艺方案，方案中的计算公式根据理论推理和生产经验相结合方式精确计算，使铸坯中的大尺寸TiC粒子完全溶解并使溶解后的Ti元素充分扩散的加热炉工艺条件以及操作要点，解决了含钛钢由于钛元素分布不均匀而导致的混晶问题，这些工艺技术操作要点是目前公布的现有技术所没有的。钛元素在铸坯中均匀分布为随后轧钢过程中TiC在轧材中的均匀析出创造了良好条件，均匀析出的TiC在轧钢过程中导致生成均匀的位错塞积，从而产生均匀的奥氏体再结晶和未再结晶，生成的晶粒组织很均匀，重新析出的细小TiC粒子还能大幅度提高钢材的强度，且对韧性的负面贡献小。
2、本申请提供了使卷取后热轧钢卷中Ti元素充分以TiC粒子的形式析出的工艺控制措施，采用在运输辊道增加保温罩缓冷的方式促使Ti元素充分以TiC粒子的形式析出，根据生产经验，钢卷在550℃以上保温30min以上能促使90％以上的Ti元素以TiC等碳氮化物形式粒子的形式析出。在目前公布的现有技术中没有通过采用在热轧钢卷运输辊道上增设保温罩来提高含钛钢带韧性的报道，本申请通过生产实际和TiC析出动力学理论相结合，得出促使钢材中的固溶Ti以TiC形式析出的现场工艺控制条件，解决了冬季寒冷天气下由于钢卷外圈和边部轧材的温降速度过快导致的Ti元素无法充分析出的问题。
附图说明
图1、采用实施例1所述技术所生产出的6.8mm厚LG700L含钛热轧宽钢带的组织照片*200倍。
图2采用对比例1所述技术所生产出的6.8mm厚LG700L含钛热轧宽钢带的混晶组织照片*200倍。
图3、采用实施例2所述技术所生产出7.75mm厚Q355B含钛热轧宽钢带的组织照片*200倍。
图4、采用对比例2所述技术所生产出7.75mm厚Q355B含钛热轧宽钢带的组织照片*200倍。
图5、采用实施例3所述技术所生产出6mm厚LG610L含钛热轧宽钢带的组织照片*200倍。
图6、采用对比例3所述技术所生产出6mm厚LG610L含钛热轧宽钢带的组织照片*200倍。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步阐述，但本发明内容的保护范围不限于此。
本发明的含钛热轧宽钢带钢种的生产方法主要包括以下工艺：铁水预处理→转炉→LF精炼炉→板坯连铸机→热连轧/半连轧机→卷取。
铁水预处理、转炉、LF精炼炉、板坯连铸机的操作工艺都是采用现有技术所公布工艺，属于常规技术手段，在此不在累述。
本申请仅对本发明涉及的做出创造性改进的发明内容进行详述，本申请未详述部分，均可采用常规技术手段。
实施例1
某钢厂计划生产抗拉强度在700Mpa以上的汽车大梁钢宽钢带。
铸坯厚度规格为175mm；
钢水成份如下表1：
表1、700Mpa以上的汽车大梁钢宽钢带钢水成份
Figure BDA0002989429740000051
根据钢种成份中限，利用本申请所述的加热炉加热工艺计算方法，得出以下加热炉工艺参数：
所述钢种成份中限为钢种成份上限和钢种成份下限的平均值。
铸坯总在炉时间：
入炉温度大于500℃的热坯以下式①来计算铸坯的总在炉时间：
t在炉＝K1*H2+K2([Ti％]-0.01)-20 ①
＝(0.0045～0.0055)*1752+(450～550)*(0.075-0.01)-20
≈147～184min
入炉温度小于等于500℃的冷坯以下式②来计算铸坯的总在炉时间：
t在炉＝K1*H2+K2([Ti％]-0.01) ②
＝(0.0045～0.0055)*1752+(450～550)*(0.075-0.01)
≈167～204min
式①、②中t在炉为铸坯总在炉时间，单位：min；H为铸坯厚度，单位：mm；[Ti％]为钢种中Ti元素的质量百分含量，单位：％；K1、K2为系数，K1值的范围为0.0045～0.0055，优选值为0.005，K2值的范围为450～550，优选值为500。
根据式①、②，若铸坯的入炉温度大于500℃，则铸坯的总在炉时间控制在147～184min内，优选值为166min。
若铸坯的入炉温度小于等于500℃，则铸坯的总在炉时间控制在167～204min内，优选值为186min。
铸坯在加热炉中的均热时间：
t均热＝K3*H2+K2([Ti％]-0.01) ③
＝(0.0013～0.0014)*1752+(450～550)*(0.075-0.01)
≈69～79min
式③中t均热为铸坯在加热炉中的均热时间，单位：min；H为铸坯厚度，单位：mm；[Ti％]为钢种中Ti元素的质量百分含量，单位：％；K3、K2为系数，K3值的范围为0.0013～0.0014，优选值为0.00134，K2值的范围为450～550，优选值为500。
根据式③，铸坯在加热炉中的均热时间控制在69～79min内，优选值为74min.
加热炉的均热段温度：
设：T均热＝7000/(2.75-lg([Ti％]*[C％]))+K4/t均热目标+K5([Ti％]-0.01)-273 ④
＝7000/(2.75-lg(0.075*0.08))+(2600～3000)/74+(1400～1800)*(0.075-0.01)-273
≈1261～1292℃
式④中：T均热的单位为℃；[Ti％]、[C％]分别为钢种中Ti元素、C元素的质量百分含量，单位：％；K4、K5为系数，K4值的范围为2600～3000，优选值为2800，K5值的范围为1400～1800，优选值为1600，t均热目标为目标均热时间，为使用优选系数计算出的均热时间，单位：min。
若T均热的计算结果大于1235℃，则以T均热作为均热段温度。
若T均热的计算结果不大于1235℃，则以1235℃作为均热段温度。
由于T均热的计算结果大于1235℃，因此以T均热(1261～1292℃)作为加热炉的均热段温度，优选值为1277℃。
铸坯从加热炉加热完毕后的目标出钢温度：
T出钢＝7000/(2.75-lg([Ti％]*[C％]))+K5([Ti％]-0.01)-273 ⑤
＝7000/(2.75-lg(0.075*0.08))+(1400～1800)*(0.075-0.01)-273
≈1226～1252℃
式⑤中T出钢的单位为℃；[Ti％]、[C％]分别为钢种中Ti元素、C元素的质量百分含量，单位：％；K5为系数，K5值的范围为1400～1800，优选值为1600。
若T出钢的计算结果大于1180℃，则以T出钢作为出钢温度。
若T出钢的计算结果不大于1180℃，则以1180℃作为出钢温度。
由于T出钢的计算结果大于1180℃，则以T出钢(1226～1252℃)作为出钢温度，优选值为1239℃。
铸坯从出加热炉后，进入粗轧机组进行5道次的可逆轧制，粗轧终轧温度为980～1030℃，粗轧后的中间坯厚度为35～40mm，粗轧后的中间坯进入精轧机组进行5～7道次的连续轧制，精轧进口温度为950～1000℃，精轧终轧温度为860～890℃，精轧后经层流冷却系统对轧材进行冷却，冷速速率为10～40℃/S，层流冷却后经卷取机对轧材进行卷取，卷取温度为610～640℃。
经卷取机卷取完毕后的钢卷立即进入带有保温罩的运输辊道中，保温罩的高度为热轧钢卷高度的1.2倍，经运输辊道被运输至钢卷存放区，钢卷外圈和边部轧材在运输辊道内的温降速度小于1℃/min，运输辊道长80m，运输速度为1.5m/min，热轧钢卷出运输辊道时，钢卷外圈和边部轧材的温度大于550℃的时间为50min以上。
2020年1～8月份采用以上工艺技术参数共生产LG700L钢种428炉，其中加热炉工艺参数实际值与优选值的偏差在±1％范围内的炉次为168炉，该部分炉次定义为优选炉次。
所述加热炉工艺参数优选值为使用优选系数计算出的加热炉工艺参数。
对钢卷外圈轧材进行取样检测，所有炉次的轧材屈服强度范围为680～760Mpa、抗拉强度为740～790Mpa、延伸率为21～27％、-20℃下的冲击功值为140～230J，优选炉次的轧材屈服强度范围为695～760Mpa、抗拉强度为750～790Mpa、延伸率为24～27％、-20℃下的冲击功值为180～230J；轧材力学性能满足标准要求，晶粒尺寸等级为11～12.5级，无混晶现象，冬季寒冷天气下，轧材中的钛元素以TiC粒子形式析出量能达到90％以上，客户使用轧材进行折弯或冲压过程中无开裂现象，产品物理性能稳定性好。实施例1制备的产品晶粒组织很均匀，无混晶现象；部分样品检测数据见表2、表3、表4、表5。
炉号H201-00257、H204-00977为2020年1月份抽样检测样品；炉号H202-05650、H203-05318为2020年7月份抽样检测样品；炉号H201-00257的产品晶粒组织照片如本说明书附图1所示。
表2钢水成份
炉号 C％ Si％ Mn％ P％ S％ Nb％ Ti％
H201-00257 0.06 0.11 1.42 0.012 0.004 0.059 0.076
H204-00977 0.08 0.09 1.46 0.015 0.002 0.057 0.080
H202-05650 0.07 0.13 1.39 0.010 0.003 0.056 0.073
H203-05318 0.09 0.10 1.40 0.013 0.002 0.063 0.069
表3、加热炉的工艺控制和卷取后的缓冷工艺控制
Figure BDA0002989429740000081
表4、铸坯从出加热炉后工艺条件控制
Figure BDA0002989429740000082
表5、钢卷外圈轧材进行取样检测
Figure BDA0002989429740000083
对比例1
某钢厂在前期生产抗拉强度在700Mpa以上的汽车大梁钢宽钢带时，未对该钢种的生产工艺进行特殊控制，而是以常规的制备工艺进行生产。钢水成分、以及粗轧、精轧、轧后冷却工艺与实施例1的技术相同，但是与实施例1涉及的加热炉加热工艺参数以及后期钢卷的运输方法不同。
铸坯厚度规格为175mm；
铸坯的总在炉时间：
若铸坯的入炉温度大于500℃，则铸坯的总在炉时间控制在110～140min内。
若铸坯的入炉温度小于等于500℃，则铸坯的总在炉时间控制在130～160min内；
铸坯在加热炉中的均热时间：30～40min；
加热炉的均热段温度：1200～1260℃；
铸坯从加热炉加热完毕后的目标出钢温度：1140～1200℃；
经卷取机卷取完毕后的钢卷通过运输辊道被运往钢卷存放中，运输辊道上不设保温罩，运输过程中，钢卷外圈和边部轧材在夏季散热较慢，夏季钢卷外圈和边部轧材的温度大于550℃的时间为35min以上，但冬季由于环境温度低，钢卷外圈和边部轧材在大于550℃以上时的温降速度达到2～5℃/min，冬季钢卷外圈和边部轧材的温度大于550℃的时间为15～30min。
2019年1～12月份采用以上工艺技术参数共生产LG700L钢种132炉，对钢卷外圈轧材进行取样检测，夏季生产炉次的轧材屈服强度范围为630～740Mpa、抗拉强度为690～780Mpa、延伸率为15～24％、-20℃下的冲击功值为30～170J；冬季生产炉次的轧材屈服强度范围为610～740Mpa、抗拉强度为680～785Mpa、延伸率为13～23％、-20℃下的冲击功值为20～80J，冲击功值低的原因包括晶粒组织不均匀(混晶)和轧材中的部分固溶Ti元素无法析出，导致冲击功值断崖式下滑。
由于标准要求轧材的抗拉强度需大于700Mpa，而采用对比例2所述技术生产的部分批次LG700L轧材的抗拉强度低于700Mpa，轧材力学合格率为83％，晶粒尺寸等级为8～12.5级，存在严重混晶现象，冬季寒冷天气下，轧材中的钛元素以TiC粒子形式析出量仅能达到60％以上，客户使用轧材进行折弯或冲压过程中存在开裂现象，开裂率为17％；部分样品检测数据见表6、表7、表8、表9。
炉号H191-01052、H194-01072为2019年1月份抽样检测样品；炉号H192-05956、H193-04976为2019年7月份抽样检测样品；炉号H191-01052的产品晶粒组织照片如本说明书附图2所示。
表6钢水成份
炉号 C％ Si％ Mn％ P％ S％ Nb％ Ti％
H191-01052 0.07 0.10 1.44 0.013 0.005 0.057 0.079
H194-01072 0.08 0.07 1.47 0.012 0.003 0.056 0.082
H192-05956 0.07 0.10 1.38 0.011 0.002 0.058 0.075
H193-04976 0.09 0.12 1.43 0.012 0.004 0.060 0.071
表7、加热炉的工艺控制和卷取后的缓冷工艺控制
Figure BDA0002989429740000101
表8、铸坯从出加热炉后工艺条件控制
Figure BDA0002989429740000102
表9、钢卷外圈轧材进行取样检测
Figure BDA0002989429740000103
实施例2
某钢厂计划生产低合金成本的Q355B含钛热轧宽钢带。
铸坯厚度规格为210mm；
钢种成份如下：
表10、低合金成本的Q355B含钛热轧宽钢带成份
Figure BDA0002989429740000104
Figure BDA0002989429740000111
加热炉工艺参数的计算过程与实施例1相同，计算结果列如下：
铸坯总在炉时间：
入炉温度大于500℃的热坯以下式①来计算铸坯的总在炉时间：
t在炉＝K1*H2+K2([Ti％]-0.01)-20 ①
＝(0.0045～0.0055)*2102+(450～550)*(0.0425-0.01)-20
≈193～239min
入炉温度小于等于500℃的冷坯以下式②来计算铸坯的总在炉时间：：
t在炉＝K1*H2+K2([Ti％]-0.01) ②
＝(0.0045～0.0055)*2102+(450～550)*(0.0425-0.01)
≈213～259min
根据式①、②，若铸坯的入炉温度大于500℃，则铸坯的总在炉时间控制在193～239min内，优选值为216min。
若铸坯的入炉温度小于等于500℃，则铸坯的总在炉时间控制在213～259min内，优选值为236min
铸坯在加热炉中的均热时间：
t均热＝K3*H2+K2([Ti％]-0.01) ③
＝(0.0013～0.0014)*2102+(450～550)*(0.0425-0.01)
≈72～79min
根据式③，铸坯在加热炉中的均热时间控制在72～79min内，优选值为75min.
加热炉的均热段温度：
T均热＝7000/(2.75-lg([Ti％]*[C％]))+K4/t均热目标+K5([Ti％]-0.01)-273 ④
＝7000/(2.75-lg(0.0425*0.18))+(2600～3000)/75+(1400～1800)*(0.0425-0.01)-273
≈1247～1265℃
由于T均热的计算结果大于1235℃，因此以T均热(1247～1265℃)作为加热炉的均热段温度，优选值为1256℃。
铸坯从加热炉加热完毕后的目标出钢温度：
T出钢＝7000/(2.75-lg([Ti％]*[C％]))+K5([Ti％]-0.01)-273 ⑤
＝7000/(2.75-lg(0.0425*0.18))+(1400～1800)*(0.0425-0.01)-273
≈1213～1225℃
由于T出钢的计算结果大于1180℃，则以T出钢(1213～1225℃)作为出钢温度，优选值为1219℃。
铸坯从出加热炉后，进入粗轧机组进行5道次的可逆轧制，粗轧终轧温度为1000～1080℃，粗轧后的中间坯厚度为35～40mm，粗轧后的中间坯进入精轧机组进行5～7道次的连续轧制，精轧进口温度为980～1050℃，精轧终轧温度为860～880℃，精轧后经层流冷却系统对轧材进行冷却，冷速速率为10～40℃/S，层流冷却后经卷取机对轧材进行卷取，卷取温度为620～640℃。
经卷取机卷取完毕后的钢卷立即进入带有保温罩的运输辊道中，保温罩的高度为热轧钢卷高度的1.5倍，经运输辊道被运输至钢卷存放区，钢卷外圈和边部轧材在运输辊道内的温降速度小于1℃/min，运输辊道长80m,运输速度为2m/min,热轧钢卷出运输辊道时，钢卷外圈和边部轧材的温度大于550℃的时间为30min以上。
2020年1～12月份采用以上工艺技术参数共生产Q355B钢种3476炉，其中加热炉工艺参数实际值与优选值的偏差在±1％范围内的炉次为1254炉，该部分炉次定义为优选炉次。
所述加热炉工艺参数优选值为使用优选系数计算出的加热炉工艺参数.
对钢卷外圈轧材进行取样检测，所以炉次轧材的屈服强度为390～470Mpa、抗拉强度为520～590Mpa、延伸率为23～30％、20℃下的冲击功值为40～160J，优先炉次轧材的屈服强度为410～460Mpa、抗拉强度为530～590Mpa、延伸率为24～30％、20℃下的冲击功值为60～160J，轧材力学性能满足标准要求，晶粒尺寸等级为9～10级，无混晶现象，冬季寒冷天气下，轧材中的钛元素以TiC粒子形式析出量能达到95％以上，客户使用轧材进行折弯或冲压过程中无开裂现象，产品物理性能稳定性好。实施例2制备的产品晶粒组织很均匀，无混晶现象，部分样品检测数据见表11、表12、表13、表14。
炉号H202-00852、H204-00471为2020年1月份抽样检测样品；炉号H202-05359、H203-04792为2020年7月份抽样检测样品；炉号H202-00852的产品晶粒组织照片如本说明书附图3所示。
表11钢水成份
炉号 C％ Si％ Mn％ P％ S％ Ti％
H202-00852 0.18 0.13 0.39 0.016 0.002 0.048
H204-00471 0.17 0.14 0.39 0.014 0.002 0.040
H202-05359 0.18 0.15 0.43 0.02 0.002 0.041
H203-04792 0.19 0.1 0.39 0.013 0.003 0.045
表12、加热炉的工艺控制和卷取后的缓冷工艺控制
Figure BDA0002989429740000131
表13、铸坯从出加热炉后工艺条件控制
Figure BDA0002989429740000132
表14、钢卷外圈轧材进行取样检测
Figure BDA0002989429740000133
对比例2
某钢厂在前期生产低合金成本的Q355B含钛热轧宽钢带时，未对该钢种的生产工艺进行特殊控制，而是以常规的制备工艺进行生产。钢水成分、以及粗轧、精轧、轧后冷却工艺与实施例2的技术相同，但是与实施例2涉及的加热炉加热工艺参数以及后期钢卷的运输方法不同。
铸坯厚度规格为210mm；
铸坯的总在炉时间：
若铸坯的入炉温度大于500℃，则铸坯的总在炉时间控制在160～200min内。
若铸坯的入炉温度小于等于500℃，则铸坯的总在炉时间控制在180～220min内
铸坯在加热炉中的均热时间：40～50min；
加热炉的均热段温度：1200～1260℃；
铸坯从加热炉加热完毕后的目标出钢温度：1140～1200℃；
经卷取机卷取完毕后的钢卷通过运输辊道被运往钢卷存放中，运输辊道上不设保温罩，运输过程中，钢卷外圈和边部轧材在夏季散热较慢，夏季钢卷外圈和边部轧材的温度大于550℃的时间为35min以上，但冬季由于环境温度低，钢卷外圈和边部轧材在大于550℃以上时的温降速度达到2～5℃/min,冬季钢卷外圈和边部轧材的温度大于550℃的时间为15～30min。
2019年1～12月份采用以上工艺技术参数共生产低成本含钛Q355B钢种2628炉，对钢卷外圈轧材进行取样检测，夏季生产炉次的轧材屈服强度范围为380～460Mpa、抗拉强度为480～590Mpa、延伸率为21～30％、20℃下的冲击功值为40～120J；冬季生产炉次的轧材屈服强度范围为340～450Mpa、抗拉强度为460～595Mpa、延伸率为20～29％、20℃下的冲击功值为25～95J，冲击功值低的原因包括晶粒尺寸不均匀和轧材中的部分固溶Ti元素无法析出，导致冲击功值断崖式下滑。
由于标准GB/T 1591中要求Q355B轧材的抗拉强度需大于470Mpa，而采用对比例2所述技术生产的部分批次Q355B轧材的抗拉强度低于470Mpa，轧材力学合格率为95％，晶粒尺寸等级为8～10级，存在混晶现象，冬季寒冷天气下，轧材中的钛元素以TiC粒子形式析出量仅能达到80％以上，客户使用轧材进行折弯或冲压过程中存在开裂现象，开裂率为4％；部分样品检测数据见表15、表16、表17、表18。
炉号H191-00155、H194-00091为2019年1月份抽样检测样品；炉号H192-05655、H193-04991为2019年7月份抽样检测样品；炉号H191-00155的产品晶粒组织照片如本说明书附图4所示。
表15钢水成份
炉号 C％ Si％ Mn％ P％ S％ Ti％
H191-00155 0.17 0.13 0.4 0.023 0.01 0.041
H194-00091 0.19 0.10 0.42 0.020 0.009 0.039
H192-05655 0.18 0.11 0.44 0.021 0.007 0.036
H193-04991 0.17 0.09 0.38 0.018 0.006 0.048
表16、加热炉的工艺控制和卷取后的缓冷工艺控制
Figure BDA0002989429740000151
表17、铸坯从出加热炉后工艺条件控制
Figure BDA0002989429740000152
表18、钢卷外圈轧材进行取样检测
Figure BDA0002989429740000153
实施例3
某钢厂计划生产抗拉强度大于610Mpa级别的汽车大梁用含钛热轧宽钢带。
铸坯厚度规格为230mm；
钢种成份如下：
表19、610Mpa级别的汽车大梁用含钛热轧宽钢带成份
Figure BDA0002989429740000154
Figure BDA0002989429740000161
加热炉工艺参数的计算过程与实施例1相同，在此不再累述，仅将计算结果列如下：
铸坯的总在炉时间：
若铸坯的入炉温度大于500℃，则铸坯的总在炉时间控制在235～291min内，优选值为263min。
若铸坯的入炉温度小于等于500℃，则铸坯的总在炉时间控制在255～311min内，优选值为283min。
铸坯在加热炉中的均热时间：
铸坯在加热炉中的均热时间控制在85～94min内，优选值为90min.
加热炉的均热段温度：
设：T均热＝7000/(2.75-lg([Ti％]*[C％]))+K4/t均热目标+K5([Ti％]-0.01)-273 ④
＝7000/(2.75-lg(0.0475*0.10))+(2600～3000)/90+(1400～1800)*(0.0475-0.01)-273
≈1187～1207℃
由于T均热的计算结果不小于1235℃，因此以1235℃作为加热炉的均热段温度。
铸坯从加热炉加热完毕后的目标出钢温度：
T出钢＝7000/(2.75-lg([Ti％]*[C％]))+K5([Ti％]-0.01)-273 ⑤
＝7000/(2.75-lg(0.0475*0.10))+(1400～1800)*(0.0475-0.01)-273
≈1158～1174℃
由于T出钢的计算结果不大于1180℃，则以1180作为出钢温度。
铸坯从出加热炉后，进入粗轧机组进行5道次的可逆轧制，粗轧终轧温度为1000～1050℃，粗轧后的中间坯厚度为35～40mm，粗轧后的中间坯进入精轧机组进行5～7道次的连续轧制，精轧进口温度为980～1030℃，精轧终轧温度为860～880℃，精轧后经层流冷却系统对轧材进行冷却，冷速速率为10～40℃/S,层流冷却后经卷取机对轧材进行卷取，卷取温度为610～640℃。
经卷取机卷取完毕后的钢卷立即进入带有保温罩的运输辊道中，保温罩的高度为热轧钢卷高度的1.2倍，经运输辊道被运输至钢卷存放区，钢卷外圈和边部轧材在运输辊道内的温降速度小于1℃/min，运输辊道长70m，运输速度为1.5m/min,热轧钢卷出运输辊道时，钢卷外圈和边部轧材的温度大于550℃的时间为40min以上。
2020年1～12月份采用以上工艺技术参数共生产LG610L钢种432炉，其中加热炉工艺参数实际值与优选值的偏差在±1％范围内的炉次为152炉，该部分炉次定义为优选炉次。
所述加热炉工艺参数优选值为使用优选系数计算出的加热炉工艺参数。
对钢卷外圈轧材进行取样检测，所有炉次的轧材屈服强度范围为550～640Mpa、抗拉强度范围为620～730Mpa、延伸率范围为23～29％，-20℃下的冲击功值范围为70～180J，优先炉次的轧材屈服强度范围为560～635Mpa、抗拉强度范围为640～730Mpa、延伸率范围为24～29％，-20℃下的冲击功值范围为90～180J，轧材力学性能满足标准要求，晶粒尺寸等级为10～11级，无混晶现象，冬季寒冷天气下，轧材中的钛元素以TiC粒子形式析出量能达到93％以上，客户使用轧材进行折弯或冲压过程中无开裂现象，产品物理性能稳定性好。实施例3制备的产品晶粒组织很均匀，无混晶现象，部分样品检测数据见表20、表21、表22、表23。
炉号H204-00746、H201-00816为2020年1月份抽样检测样品；炉号H204-04915、H203-04974为2020年7月份抽样检测样品；炉号H204-00746的产品晶粒组织照片如本说明书附图5所示。
表20钢水成份
炉号 C％ Si％ Mn％ P％ S％ Nb％ Ti％
H204-00746 0.09 0.14 1.43 0.012 0.004 0.038 0.053
H201-00816 0.1 0.14 1.45 0.015 0.005 0.042 0.045
H204-04915 0.1 0.12 1.43 0.013 0.004 0.038 0.049
H203-04974 0.09 0.17 1.39 0.012 0.002 0.037 0.049
表21、加热炉的工艺控制和卷取后的缓冷工艺控制
Figure BDA0002989429740000171
表22、铸坯从出加热炉后工艺条件控制
Figure BDA0002989429740000172
Figure BDA0002989429740000181
表23、钢卷外圈轧材进行取样检测
Figure BDA0002989429740000182
对比例3
某钢厂在前期生产抗拉强度大于610Mpa级别的汽车大梁用含钛热轧宽钢带时，未对该钢种的生产工艺进行特殊控制，而是以常规的制备工艺进行生产。钢水成分、以及粗轧、精轧、轧后冷却工艺与实施例3的技术相同，但是与实施例3涉及的加热炉加热工艺参数以及后期钢卷的运输方法不同。
铸坯厚度规格为230mm；
铸坯的总在炉时间：
若铸坯的入炉温度大于500℃，则铸坯的总在炉时间控制在180～240min内。
若铸坯的入炉温度小于等于500℃，则铸坯的总在炉时间控制在200～260min内。
铸坯在加热炉中的均热时间：45～55min。
加热炉的均热段温度：1200～1260℃。
铸坯从加热炉加热完毕后的目标出钢温度：1140～1200℃。
经卷取机卷取完毕后的钢卷通过运输辊道被运往钢卷存放中，运输辊道上不设保温罩，运输过程中，钢卷外圈和边部轧材在夏季散热较慢，夏季钢卷外圈和边部轧材的温度大于550℃的时间为35min以上，但冬季由于环境温度低，钢卷外圈和边部轧材在大于550℃以上时的温降速度达到2～5℃/min，冬季钢卷外圈和边部轧材的温度大于550℃的时间为15～30min。
2019年1～12月份采用以上工艺技术参数共生产LG610L钢种253炉，对钢卷外圈轧材进行取样检测，夏季生产炉次的轧材屈服强度范围为530～630Mpa、抗拉强度范围为600～720Mpa、延伸率范围为18～26％、-20℃下的冲击功值范围为50～160J，冬季生产炉次的轧材屈服强度范围为520～640Mpa、抗拉强度范围为590～725Mpa、延伸率范围为17～25％、-20℃下的冲击功值范围为40～130J。
轧材力学合格率为92％，晶粒尺寸等级为9～11级，存在混晶现象，晶粒组织照片如本说明书附图6所示，冬季寒冷天气下，轧材中的钛元素以TiC粒子形式析出量仅能达到80％以上，客户使用轧材进行折弯或冲压过程中存在开裂现象，开裂率为6％；部分样品检测数据见表24、表25、表26、表27。
炉号H193-00819、H194-01076为2019年1月份抽样检测样品；炉号H193-05826、H194-04971为2019年7月份抽样检测样品；炉号H193-00819的产品晶粒组织照片如本说明书附图6所示。
表24、钢水成份
炉号 C％ Si％ Mn％ P％ S％ Nb％ Ti％
H193-00819 0.09 0.14 1.45 0.012 0.005 0.040 0.045
H194-01076 0.1 0.14 1.43 0.013 0.005 0.035 0.048
H193-05826 0.09 0.12 1.42 0.015 0.004 0.033 0.054
H194-04971 0.09 0.14 1.44 0.013 0.003 0.036 0.049
表25、加热炉的工艺控制和卷取后的缓冷工艺控制
Figure BDA0002989429740000191
表26、铸坯从出加热炉后工艺条件控制
Figure BDA0002989429740000192
Figure BDA0002989429740000201
表27、钢卷外圈轧材进行取样检测
Figure BDA0002989429740000202
本申请通过钢种成份中的[Ti]元素含量和[Ti％]*[C％]元素浓度积调整加热炉工艺参数，从而保证铸坯中的TiC粒子完全溶解，并使Ti元素充分扩散，为随后轧钢过程中TiC在轧材中的均匀析出创造了良好条件，均匀析出的TiC造成轧钢过程中均匀的位错塞积，从而产生均匀的奥氏体再结晶和未在结晶，晶粒组织很均匀，无混晶现象，客户使用轧材进行折弯或冲压过程中无开裂现象，产品物理性能稳定性好。

Claims (9)

1.一种适用于含钛热轧宽钢带钢种的生产方法，包括如下步骤：铁水预处理、转炉、LF精炼、板坯连铸、热连轧或半连轧、卷取，其特征在于，加热炉的工艺控制和卷取后的缓冷工艺控制，具体如下：
(一)含钛热轧宽钢带钢种铸坯的加热炉工艺控制，具体如下：
(1)铸坯总在炉时间
入炉温度大于500℃的热坯以下式①来计算铸坯的总在炉时间：
t在炉＝K1*H2+K2([Ti％]-0.01)-20 ①
入炉温度小于等于500℃的冷坯以下式②来计算铸坯的总在炉时间：
t在炉＝K1*H2+K2([Ti％]-0.01) ②
式①、②中t在炉为铸坯总在炉时间，单位：min；H为铸坯厚度，单位：mm；[Ti％]为钢种中Ti元素的质量百分含量，单位：％；K1、K2为系数，K1值的范围为0.0045～0.0055，K2值的范围为450～550；
(2)均热时间
以下式③来计算铸坯在加热炉中的均热时间：
t均热＝K3*H2+K2([Ti％]-0.01) ③
式③中t均热为铸坯在加热炉中的均热时间，单位：min；H为铸坯厚度，单位：mm；[Ti％]为钢种中Ti元素的质量百分含量，单位：％；K3、K2为系数，K3值的范围为0.0013～0.0014，K2值的范围为450～550；
(3)均热段温度
以下式④来计算铸坯在加热炉中的均热段温度：
T均热＝7000/(2.75-lg([Ti％]*[C％]))+K4/t均热目标+K5([Ti％]-0.01)-273 ④
式④中：T均热为加热炉中的均热段温度，单位为：℃；[Ti％]、[C％]分别为钢种中Ti元素、C元素的质量百分含量，单位：％；K4、K5为系数，K4值的范围为2600～3000，K5值的范围为1400～1800，t均热目标为目标均热时间，单位：min，为K3值为0.00134，K2值为500时计算出的均热时间；
若T均热的计算结果大于1235℃，则以T均热作为均热段温度；
若T均热的计算结果不大于1235℃，则以1235℃作为均热段温度；
(4)目标出钢温度
以下式⑤来计算铸坯在加热炉中的均热段温度：
T出钢＝7000/(2.75-lg([Ti％]*[C％]))+K5([Ti％]-0.01)-273 ⑤
式⑤中T出钢为目标出钢温度，单位为℃；[Ti％]、[C％]分别为钢种中Ti元素、C元素的质量百分含量，单位：％；K5为系数，K5值的范围为1400～1800；
若T出钢的计算结果大于1180℃，则以T出钢作为出钢温度；
若T出钢的计算结果不大于1180℃，则以1180℃作为出钢温度；
(二)含钛热轧钢带卷取后的缓冷工艺控制
卷取后的热轧钢卷在运输辊道的运输过程中，钢卷外圈和边部轧材的温度大于等于550℃的时间为30min以上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含钛钢化学成分重量百分比范围为：C:0.04～0.25％，Si:0～0.30％，Mn：0.2～1.8％，Nb：0～0.07％，P≤0.025％，S≤0.010％，Ti:0.02～0.12％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中K1值为0.005，K2值为500。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中K3值为0.00134，K2值为500。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中K4值为2800，K5值为1600。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中K5值为1600。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(二)中卷取后的热轧钢卷的运输辊道上安装保温罩。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(二)中所述保温罩的长度为60～80m，保温罩的高度为热轧钢卷高度的1.2～1.5倍，钢卷在含有保温罩辊道中的运输速度为1.5～2m/min。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(二)中所述保温罩由石棉耐高温材料制成。
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