CN113403462B - 一种屈服强度700～1000MPa级青皮钢的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种屈服强度700～1000MPa级青皮钢的制备方法，包括下述步骤：（1）加热：铸坯出炉温度1150～1240℃，出炉后铸坯除鳞；（2）轧制：对于成品厚度为10～20mm的钢板采用再结晶区轧制工艺；对于成品厚度为21～40mm的钢板采用未再结晶区轧制工艺，控制钢板精轧开轧温度在950～980℃，终轧温度在880～910℃，最后一道次抛钢速度为5m/s；（3）冷却：采用MULPIC装置进行在线淬火冷却，钢板开冷温度为820～860℃，冷却速度为30～45℃/s，返红温度≤300℃，然后冷床空冷；（4）热处理：淬火后钢板经过无氧化炉进行回火热处理；本发明生产的青皮钢具有优异的耐腐蚀特性，可以推广应用到高强度桥梁钢、海洋平台钢、海工钢、耐蚀钢、球罐钢等高表面质量要求应用领域。
Description
技术领域
本发明属于黑色金属制造技术领域，具体涉及一种屈服强度700～1000MPa级青皮钢的制备方法。
背景技术
钢板的外观质量是中厚板的主要质量指标之一，对中厚板的生产和使用均有重要影响。近年来，随着中厚板品种的增多、应用领域和范围的扩大，一些用户在注重钢板性能的同时，也十分关注钢板表面质量，提出了中厚板交货必须是青皮钢的要求。
所谓青皮钢，主要指钢板表面是一层致密的青黑色氧化铁皮，该种氧化铁皮的主要成分是FeO和Fe3O4，这种氧化铁皮具有较高的塑性、较薄的厚度及与基体紧密的结合力，有很好的的防锈和耐腐蚀性能，下游的加工企业可直接用来喷漆使用，工序简单且施工效率高。
但在中厚板实际生产过程中，大多数钢板表面形成的是红色或者红黑相间的花皮纹氧化铁皮。氧化铁皮控制不良造成的钢板表面缺陷，会直接影响产品外观和质量，除了在钢板表面形成厚薄不均的花斑外，还会降低钢板耐腐蚀性，严重阻碍产品档次的提升，并造成重大经济损失。
对于屈服强度在700～1000MPa的单轧钢板，通常采用离线淬火+回火工艺交货。对于青皮钢的要求，有的钢厂不接单或者委托第三方进行表面处理，大部分钢厂一般采用钢板出厂前抛丸的做法，通过增加工序和生产成本来满足用户青皮钢的要求；甚至有的钢厂设备是辊底式淬火炉，为防止出现辊印，在离线淬火前也要抛丸，回火热处理后再进行二次抛丸，工序繁琐且成本更高。另外，抛丸的钢板由于是丸粒打击，表面会有0.3～0.5mm左右的凹凸不平，容易出现坑蚀和点蚀缺陷，而且涂漆后美观度较差，用户抱怨度高却也无计可施。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对目前在中厚板实际生产过程中，大多数钢板表面形成的是红色或者红黑相间的花皮纹氧化铁皮，不能满足客户要求青皮钢交货的要求，而采用抛丸处理形成的青皮钢，表面会有0.3～0.5mm左右的凹凸不平，容易出现坑蚀和点蚀缺陷，且存在生产成本高，客户抱怨度高的问题，提供一种屈服强度700～1000MPa级青皮钢的制备方法，本发明钢的厚度规格为10～40mm，采用本发明方法生产的钢板不仅表面质量优异，而且有效缩短了工艺流程和生产成本，工艺简单可行。
本发明的一种屈服强度700～1000MPa级青皮钢的制备方法，包括下述步骤：
（1）加热工艺：铸坯出炉温度1150～1240℃，出炉后铸坯经过两次高压水除鳞，确保钢坯表面氧化铁皮除尽，所述铸坯厚度为200～300mm；
（2）轧制工艺：对于成品厚度为10～20mm的钢板采用再结晶区轧制工艺；对于成品厚度为21～40mm的钢板采用粗轧+未再结晶区精轧工艺，控制钢板精轧开轧温度在950～980℃，终轧温度在880～910℃，最后一道次抛钢速度为5m/s；
（3）冷却工艺：采用MULPIC装置进行在线淬火冷却，将经过轧制后的钢板经过预矫直机后，直接进入MULPIC装置进行大水量冷却，钢板开冷温度为820～860℃，冷却速度为30～45℃/s，返红温度≤300℃，然后冷床空冷；
（4）热处理工艺：淬火后钢板经过无氧化炉进行回火热处理，回火后的钢板自然冷却后取样检验，钢板整体外表皮为青黑色。
优选地，本发明步骤（3）采用MULPIC装置进行在线淬火冷却时，采用头尾遮蔽、侧喷和气吹功能保证钢板整体冷却温度的均匀性。所述MULPIC快速冷却装置采用带有边部遮蔽和水凸度控制的可变流量水枕式冷却集管，上下各布置24根冷却集管，分为A、B、C、D 4个区，每区段6m，全长24m，可作为ACC加速冷却和DQ在线淬火设备使用；每区段都设有2～3个侧喷装置，用于控制钢板均匀冷却，同时减轻钢板表面产生二次氧化。
本发明成品钢板的厚度为10～40mm，屈服强度为700～1000MPa。
本发明主要工艺参数的控制理由如下：
（1）铸坯出炉温度控制在1150～1240℃，钢坯长时间处在高温有氧的环境中，钢坯表面的铁离子和氧离子发生双向扩散，反应生成一层较厚的氧化铁皮，出炉后降温除鳞，能显著改善氧化铁皮的除鳞效果，同时两次高压水除鳞是能确保铸坯炉生氧化铁皮除尽的关键工序。
（2）成品厚度10～20mm的钢板采用再结晶轧制，是因为薄规格钢板温降快，钢板轧制时表面的FeO易发生破碎，增大了接触空气的表面积，容易会被加速氧化为红色的Fe2O3，因此采用高温快轧工艺，防止热轧过程中FeO破碎，从而消除此类红色氧化铁皮产生。同样的，对于成品厚度在21～40mm的钢板采用未再结晶区轧制，并控制钢板精轧开轧温度在950～980℃，终轧温度在880～910℃，也是为了防止热轧过程中FeO破碎。
（3）轧制最后一道次抛钢速度为5m/s，是为了让钢板快速进入冷却装置，减少和空气接触氧化时间。
（4）采用MULPIC装置对钢板进行在线淬火冷却，不仅让钢板完成贝氏体或马氏体冷却转变，获得淬火钢组织，而且在连续强冷却条件下，钢板绝大部分的FeO仍然保留，在初始形成的FeO层中有先共析的Fe3O4析出，从而使得钢板表面形成青皮颜色。
（5）淬火后钢板经过无氧化炉进行回火热处理，是为了让钢板在无氧气氛中进行组织回火转变，在保留钢板氧化铁皮结构不变的前提下，通过工艺温度控制得到对应性能的钢板。
本发明相对现有技术，具有如下有益效果：
（1）本发明的一种屈服强度在700～100MPa级别青皮钢的制备方法，制得的钢板不仅表面质量优异，板形和性能都满足技术要求，而且有效缩短了工艺流程和生产成本，工艺简单可行，易于进行大规模生产，因此具有很强的市场竞争力和应用前景。
（2）本发明方法生产的青皮钢具有优异的耐腐蚀特性，可以推广应用到高强度桥梁钢、海洋平台钢、海工钢、耐蚀钢、球罐钢等高表面质量要求应用领域，具有良好的经济效益和社会效益。
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。
实施例1
本实施例以生产10mm厚HG70E钢为例来详细说明本发明方法，具体方法包括下述步骤：
（1）加热工艺：铸坯出炉温度1205℃，出炉后铸坯经过两次高压水除鳞，使铸坯表面氧化铁皮除尽，所述铸坯厚度为200mm；
（2）轧制工艺：除鳞后的钢板采用再结晶区轧制工艺，钢板的开轧温度为1189℃，终轧温度为971℃，终轧结束最后道次的抛钢速度为5m/s；
（3）冷却工艺：钢板轧后经过预矫直机后直接进入MULPIC装置，开冷温度为823℃，冷却速度为45℃/s；开启头尾遮蔽，以及A和B区三组侧喷，同时开启气吹，返红温度200℃，然后冷床空冷；
（4）热处理工艺：淬火后钢板经过无氧化炉进行回火热处理，回火温度为600～680℃，回火后的钢板自然冷却至室温，取样检测，钢板表面青黑色，屈服强度701MPa，抗拉强度733MPa，延伸率25%，-40℃冲击功186J。
实施例2
本实施例以生产20mm厚HG70D钢为例来详细说明本发明方法，具体方法包括下述步骤：
（1）加热工艺：铸坯出炉温度1152℃，出炉后铸坯经过两次高压水除鳞，使铸坯表面氧化铁皮除尽，所述铸坯厚度为200mm；
（2）轧制工艺：除鳞后的钢板采用再结晶区轧制工艺，钢板的开轧温度为1143℃，终轧温度为983℃，终轧结束最后道次的抛钢速度为5m/s；
（3）冷却工艺：钢板轧后经过预矫直机后直接进入MULPIC装置，开冷温度为826℃，冷却速度为38℃/s；开启头尾遮蔽，以及A和C区三组侧喷，同时开启气吹，返红温度200℃，然后冷床空冷；
（4）热处理工艺：淬火后钢板经过无氧化炉进行回火热处理，回火温度为600～680℃，回火后的钢板自然冷却至室温，取样检测，钢板表面青黑色，屈服强度708MPa，抗拉强度746MPa，延伸率27%，-20℃冲击功176J。
实施例3
本实施例以生产25mm厚HG785D钢为例来详细说明本发明方法，具体方法包括下述步骤：
（1）加热工艺：铸坯出炉温度1165℃，出炉后铸坯经过两次高压水除鳞，使铸坯表面氧化铁皮除尽，所述铸坯厚度为250mm；
（2）轧制工艺：除鳞后的钢板采用粗轧+未再结晶区精轧工艺，一阶段开轧温度为1160℃，终轧温度为1132℃，精轧开轧温度为980℃，终轧温度为881℃，终轧结束最后道次的抛钢速度为5m/s；
（3）冷却工艺：钢板轧后经过预矫直机后直接进入MULPIC装置，开冷温度为828℃，冷却速度为38℃/s；开启头尾遮蔽，以及A和C区三组侧喷，同时开启气吹，返红温度200℃，然后冷床空冷；
（4）热处理工艺：淬火后钢板经过无氧化炉进行回火热处理，回火温度为600～650℃，回火后的钢板自然冷却至室温，取样检测，钢板表面青黑色，屈服强度792MPa，抗拉强度859MPa，延伸率24%，-20℃冲击功208J。
实施例4
本实施例以生产30mm厚HG785E钢为例来详细说明本发明方法，具体方法包括下述步骤：
（1）加热工艺：铸坯出炉温度1190℃，出炉后铸坯经过两次高压水除鳞，使铸坯表面氧化铁皮除尽，所述铸坯厚度为250mm；
（2）轧制工艺：除鳞后的钢板采用粗轧+未再结晶区精轧工艺，一阶段开轧温度为1185℃，终轧温度为1169℃，精轧开轧温度为960℃，终轧温度为901℃，终轧结束最后道次的抛钢速度为5m/s；
（3）冷却工艺：钢板轧后经过预矫直机后直接进入MULPIC装置，开冷温度为858℃，冷却速度为35℃/s；开启头尾遮蔽，以及A和D区四组侧喷，同时开启气吹，返红温度200℃，然后冷床空冷；
（4）热处理工艺：淬火后钢板经过无氧化炉进行回火热处理，回火温度为620～680℃，回火后的钢板自然冷却至室温，取样检测，钢板表面青黑色，屈服强度802MPa，抗拉强度848MPa，延伸率28%，-40℃冲击功175J。
实施例5
本实施例以生产40mm厚HG785D钢为例来详细说明本发明方法，具体方法包括下述步骤：
（1）加热工艺：铸坯出炉温度1189℃，出炉后铸坯经过两次高压水除鳞，使铸坯表面氧化铁皮除尽，所述铸坯厚度为300mm；
（2）轧制工艺：除鳞后的钢板采用粗轧+未再结晶区精轧工艺，一阶段开轧温度为1175℃，终轧温度为1142℃，精轧开轧温度为955℃，终轧温度为910℃，终轧结束最后道次的抛钢速度为5m/s；
（3）冷却工艺：钢板轧后经过预矫直机后直接进入MULPIC装置，开冷温度为860℃，冷却速度为30℃/s；开启头尾遮蔽，以及A和D区四组侧喷，同时开启气吹，返红温度200℃，然后冷床空冷；
（4）热处理工艺：淬火后钢板经过无氧化炉进行回火热处理，回火温度为600～660℃，回火后的钢板自然冷却至室温，取样检测，钢板表面青黑色，屈服强度703MPa，抗拉强度723MPa，延伸率25%，-40℃冲击功235J。
实施例6
本实施例以生产40mm厚Q890D钢为例来详细说明本发明方法，具体方法包括下述步骤：
（1）加热工艺：铸坯出炉温度1220℃，出炉后铸坯经过两次高压水除鳞，使铸坯表面氧化铁皮除尽，所述铸坯厚度为250mm；
（2）轧制工艺：除鳞后的钢板采用粗轧+未再结晶区精轧工艺，一阶段开轧温度为1196℃，终轧温度为1161℃，精轧开轧温度为950℃，终轧温度为909℃，终轧结束最后道次的抛钢速度为5m/s；
（3）冷却工艺：钢板轧后经过预矫直机后直接进入MULPIC装置，开冷温度为835℃，冷却速度为30℃/s；开启头尾遮蔽，以及A和D区四组侧喷，同时开启气吹，返红温度300℃，然后冷床空冷；
（4）热处理工艺：淬火后钢板经过无氧化炉进行回火热处理，回火温度为600～640℃，回火后的钢板自然冷却至室温，取样检测，钢板表面青黑色，屈服强度943MPa，抗拉强度998MPa，延伸率14%，-20℃冲击功125J。
实施例7
以30mmmm厚Q960E钢为例。
本实施例以生产30mm厚Q960E钢为例来详细说明本发明方法，具体方法包括下述步骤：
（1）加热工艺：铸坯出炉温度1240℃，出炉后铸坯经过两次高压水除鳞，使铸坯表面氧化铁皮除尽，所述铸坯厚度为300mm；
（2）轧制工艺：除鳞后的钢板采用粗轧+未再结晶区精轧工艺，一阶段开轧温度为1198℃，终轧温度为1152℃，精轧开轧温度为950℃，终轧温度为897℃，终轧结束最后道次的抛钢速度为5m/s；
（3）冷却工艺：钢板轧后经过预矫直机后直接进入MULPIC装置，开冷温度为821℃，冷却速度为39℃/s；开启头尾遮蔽，以及A和D区四组侧喷，同时开启气吹，返红温度200℃，然后冷床空冷；
（4）热处理工艺：淬火后钢板经过无氧化炉进行回火热处理，回火温度为580～630℃，回火后的钢板自然冷却至室温，取样检测，钢板表面青黑色，屈服强度1005MPa，抗拉强度1063MPa，延伸率12%，-40℃冲击功121J。
上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。
Claims (3)
1.一种屈服强度700～1000MPa级青皮钢的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）加热工艺：铸坯出炉温度1150～1240℃，出炉后铸坯经过两次高压水除鳞，确保钢坯表面氧化铁皮除尽，所述铸坯厚度为200～300mm；
（2）轧制工艺：对于成品厚度为10～20mm的钢板采用再结晶区轧制工艺；对于成品厚度为21～40mm的钢板采用粗轧+未再结晶区精轧工艺，控制钢板精轧开轧温度在950～980℃，终轧温度在880～910℃，最后一道次抛钢速度为5m/s；
（3）冷却工艺：采用MULPIC装置进行在线淬火冷却，将经过轧制后的钢板经过预矫直机后，直接进入MULPIC装置进行大水量冷却，钢板开冷温度为820～860℃，冷却速度为30～45℃/s，返红温度≤300℃，然后冷床空冷；
（4）热处理工艺：淬火后钢板经过无氧化炉进行回火热处理，回火后的钢板自然冷却后取样检验，钢板整体外表皮为青黑色。
2.根据权利要求1所述的一种屈服强度700～1000MPa级青皮钢的制备方法，其特征在于：步骤（3）采用MULPIC装置进行在线淬火冷却时，采用头尾遮蔽、侧喷和气吹功能保证钢板整体冷却温度的均匀性。
3.根据权利要求1所述的一种屈服强度700～1000MPa级青皮钢的制备方法，其特征在于：步骤（4）回火后的成品钢板厚度为10～40mm，屈服强度为700～1000MPa。
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