CN113210421B - 一种控制优质碳素结构钢板横向板形的生产方法 - Google Patents

一种控制优质碳素结构钢板横向板形的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于单机架宽厚板轧线控制优质碳素结构钢板横向板形的生产方法，包括下述步骤：（1）板坯加热：板坯厚度为200～300mm，控制板坯出炉温度1080～1140℃，（2）轧制：板坯开轧温度1050～1100℃，中间坯厚度为30～200mm，通过水冷装置对不同中间坯厚度进行不同大小水量进行冷却，将水冷结束温度控制在870～950℃范围，板坯终轧温度为800～880℃；（3）钢板矫直返红温度控制在600～700℃范围；本发明方法是在碳素结构钢板轧制过程中，通过集合一系列关键工艺温度点控制措施的执行，来获得较低矫直返红温度，得到高精度横向板形，同时不降低轧机生产效率，采用本发明方法，最终制得的钢板横向不平度≤5mm/板宽尺寸，市场竞争力强。

Description

一种控制优质碳素结构钢板横向板形的生产方法
技术领域
本发明涉及冶金行业热轧宽厚板技术领域，特别是一种基于单机架宽厚板轧线控制优质碳素结构钢板横向板形的生产方法。
背景技术
钢种牌号45、50钢(碳含量在0.42％～0.55％，下称“碳板”)是宽厚板产品中较常见的优质碳素结构钢，广泛应用于机械制造、塑料模具等行业。由于在宽厚板市场中碳板品种同质化竞争激烈，导致碳板终端客户选择产品时更关注其质量的适用性，而非合标性。如：碳板终端客户对影响其加工成本的横向板形精度提出不平度≤7mm/(板宽尺寸)要求，此要求远远严于相应国家标准。由于碳板成分的特性，横向板形控制是生产过程中的难点，往往容易出现“窝形”缺陷，需要通过关键工艺参数、工艺温度进行控制。目前国内单机架、双机架宽厚板产线普遍采用在轧制过程中，设置中间坯摆动自然冷却待温的方法降低碳板矫直返红温度(返红温度在800～950℃范围)，一定程度上可降低钢板在轧后空冷时横向变形量，但此生产工艺方法仍无法达到横向不平度≤7mm/(板宽尺寸)的高精度要求，同时采用自然冷却生产工艺方法降低矫直返红温度与轧机生产效率的降低成正比，无形之中大大增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的就是针对现有的单机架宽厚板产线生产碳素结构钢板时，工艺精度无法满足客户对高精度横向板型的要求，同时现有的方法存在轧机生产效率低、生产成本高的问题，提供一种基于单机架宽厚板轧线控制优质碳素结构钢板横向板形的生产方法。
本发明的一种基于单机架宽厚板轧线控制优质碳素结构钢板横向板形的生产方法，包括下述步骤：
(1)板坯加热
板坯厚度为200～300mm，板坯装炉温度为25～700℃，加热炉一段温度为600～1100℃，加热炉二段温度为1100±50℃，加热炉三段温度为1200±50℃，均热段温度为1180±20℃，板坯加热速率为6～11min/cm，总在炉时间≥150min，板坯出炉温度为1080～1140℃；
(2)轧制
①开轧温度控制：板坯出炉后通过1次高压水除鳞，控制轧前摆动时间将板坯一阶段开轧温度控制在1050～1100℃；
②中间坯水冷工艺控制：板坯轧制至设置中间坯水冷时厚度，通过水冷装置设定不同的水冷参数，达到命中水冷结束温度870～950℃，具体控制工艺按照下表执行：
Figure GDA0003678406080000021
③终轧温度控制：中间坯水冷结束后轧制至成品厚度，通过控制精轧道次数、精轧速度参数，调整达到命中终轧温度为800～880℃，具体控制工艺按照下表执行：
成品厚度/mm 精轧道次数 精轧速度m/s 终轧温度/℃
8～22 6 4.5～6.5 820～920
22～40 6 4.0～6.0 800～860
40～50 6 4.0～5.5 820～880
50～150 6 3.5～5.0 820～880
(3)钢板矫直后返红温度控制
钢板轧制完成后，不同成品厚度执行不同的矫直前摆动时间要求，将钢板矫直后返红温度控制在600～700℃，具体控制工艺按照下表执行：
成品厚度/mm 矫直前摆动时间/秒 矫直返红温度/℃
8～22 5～10 600～650
22～40 15～30 600～670
40～50 50～100 620～680
50～150 80～120 630～700
达到返红温度的钢板通过辊道输送至冷床进行缓冷，经检测，制得的钢板横向不平度≤5mm/板宽尺寸。
本发明中所述碳素结构钢板含有下述重量百分比含量的化学元素：C：0.42～0.55％，Si≤0.37％，Mn≤0.8％，P≤0.035％、S≤0.035％。
本发明方法是在碳素结构钢板轧制过程中，通过集合一系列关键工艺温度点控制措施的执行，来获得较低矫直返红温度得到高精度横向板形，同时不降低轧机生产效率，具体工艺参数控制原理如下：
(1)通过控制碳板板坯加热出炉温度为1080～1140℃，低温出钢，利于降低钢板一阶段开展温度；
(2)板坯开轧温度1050～1100℃，利于中间坯获得较低的冷却开始温度；
(3)钢板中间坯水冷工艺温度范围：通过水冷装置对不同中间坯厚度进行不同大小水量进行冷却，将水冷结束温度控制在870～950℃范围，提高中间坯冷却速率及轧机效率的同时能够获得更低的钢板终轧温度；
(4)钢板终轧温度控制在800～880℃范围，能够获得较低的矫直前温度；
(5)将钢板矫直返红温度控制在600～700℃范围，低于铁素体转变温度727℃以下，降低相变应力及热应力导致的钢板横向变形量，达到控制钢板横向变形量，获得高精度横向板形目的，同时使用中间坯浇水冷却替代中间坯自然冷却，对轧机原有生产效率不产生影响。
本发明方法相对现有技术，具有以下优点：
(1)本发明方法相较现有技术方案，碳板矫直温度控制在600～700℃范围，其低于现有技术方案800～950℃范围，使碳板矫直后返红温度低于铁素体转变温度727℃以下，避免了铁素体组织转变过程中相变应力与热收缩应力交错叠加带来的钢板横向变形，从而获得稳定良好的横向板形；同时使用中间坯浇水冷却加快冷却速度，对轧机生产效率不产生影响。
(2)本发明方法在中国宝武鄂城钢铁4300mm单机架宽厚板轧线实施后，碳板横向不平度稳定控制在5mm/(板宽尺寸)以下，可满足客户提出的≤7mm/(板宽尺寸)，优于国家标准GB/T709～2019要求。
具体实施方式
为了更好地解释本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明，下述实施例仅仅是示例性的说明本发明的技术方案，并不以任何形式限制本发明。
本发明各实施例所述的一种基于单机架宽厚板轧线控制优质碳素结构钢板横向板形的生产方法，包括下述步骤：
(1)板坯加热
板坯厚度为200～300mm，板坯装炉温度为25～700℃，加热炉一段温度为600～1100℃，加热炉二段温度为1100±50℃，加热炉三段温度为1200±50℃，均热段温度为1180±20℃，板坯加热速率为6～11min/cm，总在炉时间≥150min，板坯出炉温度为1080～1140℃；
(2)轧制
①开轧温度控制：板坯出炉后通过1次高压水除鳞，控制轧前摆动时间将板坯一阶段开轧温度控制在1050～1100℃；
②中间坯水冷工艺控制：板坯轧制至设置中间坯水冷时厚度，通过水冷装置设定不同的水冷参数，达到命中水冷结束温度870～950℃，具体控制工艺按照下表执行：
Figure GDA0003678406080000041
③终轧温度控制：中间坯水冷结束后轧制至成品厚度，通过控制精轧道次数、精轧速度参数，调整达到命中终轧温度为800～880℃，具体控制工艺按照下表执行：
成品厚度/mm 精轧道次数 精轧速度m/s 终轧温度/℃
8～22 6 4.5～6.5 820～920
22～40 6 4.0～6.0 800～860
40～50 6 4.0～5.5 820～880
50～150 6 3.5～5.0 820～880
(3)钢板矫直后返红温度控制
钢板轧制完成后，不同成品厚度执行不同的矫直前摆动时间要求，将钢板矫直后返红温度控制在600～700℃，具体控制工艺按照下表执行：
成品厚度/mm 矫直前摆动时间/秒 矫直返红温度/℃
8～22 5～10 600～650
22～40 15～30 600～670
40～50 50～100 620～680
50～150 80～120 630～700
达到返红温度的钢板通过辊道输送至冷床进行缓冷，经检测，制得的钢板横向不平度≤5mm/板宽尺寸。
下述实施例1～4以45号钢的轧制为例来解释本发明，实施例1～4采用同一炉号的板坯，实施例1～4的碳素结构钢板含有下述重量百分含量的化学成分：C：0.452％、Si：0.24％、Mn：0.59％、P：0.014％、S：0.006％。
下表1是实施例1～4的板坯加热和板坯开轧阶段的工艺参数取值列表。
下表2是实施例1～4的中间坯水冷工艺参数及精轧工艺参数取值列表。
下表3是实施例1～4的钢板矫直后返红温度控制工艺参数取值列表。
表1实施例1～4的板坯加热和板坯开轧阶段的工艺参数取值列表
Figure GDA0003678406080000051
表2实施例1～4的中间坯水冷工艺参数及精轧工艺参数取值列表
Figure GDA0003678406080000061
表3实施例1～4的钢板矫直后返红温度控制工艺参数取值列表。
实施例 板坯厚度/mm 成品厚度/mm 矫直前摆动时间/秒 矫直返红温度℃ 钢板横向不平度结果
1 200 22 6 642 2mm/(板宽尺寸)
2 250 30 20 653 4mm/(板宽尺寸)
3 250 43 85 661 3mm/(板宽尺寸)
4 300 52 110 680 4mm/(板宽尺寸)
从上表1～3可以看出，采用本发明方法制备45号钢成分、不同厚度钢板，制得的成品钢板横向不平度均在5mm/(板宽尺寸)以下，优于市场高精度要求的7mm/(板宽尺寸)和国标GB/T 709-2019要求。
下述实施例5～8以50号钢的轧制为例来解释本发明，实施例5～8采用同一炉号的板坯，实施例5～8的碳素结构钢板含有下述重量百分含量的化学成分：C：0.509％、Si：0.24％、Mn：0.57％、P：0.02％、S：0.004％。
下表4是实施例5～8的板坯加热和板坯开轧阶段的工艺参数取值列表。
下表5是实施例5～8的中间坯水冷工艺参数及精轧工艺参数取值列表。
下表6是实施例5～8的钢板矫直后返红温度控制工艺参数取值列表。
表4实施例5～8的板坯加热和板坯开轧阶段的工艺参数取值列表
Figure GDA0003678406080000071
表5实施例5～8的中间坯水冷工艺参数及精轧工艺参数取值列表
Figure GDA0003678406080000072
表6实施例5～8的钢板矫直后返红温度控制工艺参数取值列表。
实施例 板坯厚度/mm 成品厚度/mm 矫直前摆动时间/秒 矫直返红温度℃ 钢板横向不平度结果
5 200 20 5 641 2mm/(板宽尺寸)
6 250 28 28 655 3mm/(板宽尺寸)
7 250 45 78 664 4mm/(板宽尺寸)
8 300 55 105 682 4mm/(板宽尺寸)
从上表4～6可以看出，采用本发明方法制备50号钢成分、不同厚度钢板，制得的成品钢板横向不平度均在5mm/(板宽尺寸)以下，优于市场高精度要求的7mm/(板宽尺寸)和国标GB/T 709-2019要求。
从上述实施例1～8可以看出，采用本发明方法生产的成品钢板，钢板横向不平度均在5mm/(板宽尺寸)以下，符合市场高精度产品需求，具有极高的市场竞争力，适合广泛推广使用。

Claims (2)

1.一种基于单机架宽厚板轧线控制优质碳素结构钢板横向板形的生产方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)板坯加热
板坯厚度为200～300mm，板坯装炉温度为25～700℃，加热炉一段温度为600～1100℃，加热炉二段温度为1100±50℃，加热炉三段温度为1200±50℃，均热段温度为1180±20℃，板坯加热速率为6～11min/cm，总在炉时间≥150min，板坯出炉温度为1080～1140℃；
(2)轧制
①开轧温度控制：板坯出炉后通过1次高压水除鳞，控制轧前摆动时间将板坯一阶段开轧温度控制在1050～1100℃；
②中间坯水冷工艺控制：板坯轧制至设置中间坯水冷时厚度，通过水冷装置设定不同的水冷参数，达到命中水冷结束温度870～950℃，具体控制工艺按照下表执行：
Figure FDA0003072614710000011
③终轧温度控制：中间坯水冷结束后轧制至成品厚度，通过控制精轧道次数、精轧速度参数，调整达到命中终轧温度为800～880℃，具体控制工艺按照下表执行：
成品厚度/mm 精轧道次数 精轧速度m/s 终轧温度/℃ 8～22 6 4.5～6.5 820～920 22～40 6 4.0～6.0 800～860 40～50 6 4.0～5.5 820～880 50～150 6 3.5～5.0 820～880
(3)钢板矫直后返红温度控制
钢板轧制完成后，不同成品厚度执行不同的矫直前摆动时间要求，将钢板矫直后返红温度控制在600～700℃，具体控制工艺按照下表执行：
成品厚度/mm 矫直前摆动时间/秒 矫直返红温度/℃ 8～22 5～10 600～650 22～40 15～30 600～670 40～50 50～100 620～680 50～150 80～120 630～700
达到返红温度的钢板通过辊道输送至冷床进行缓冷，经检测，制得的钢板横向不平度≤5mm/板宽尺寸。
2.根据权利要求1所述的一种基于单机架宽厚板轧线控制优质碳素结构钢板横向板形的生产方法，其特征在于：所述碳素结构钢板含有下述重量百分比含量的化学元素：C：0.42～0.55％，Si≤0.37％，Mn≤0.8％，P≤0.035％、S≤0.035％。
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