CN113564456A - 高强钢热轧制造方法 - Google Patents

Abstract

一种高强钢热轧制造方法，所述方法包括步骤：准备原料；对所述原料进行炼钢工序并得到带钢；对所述带钢进行精炼工序；对所述带钢进行连铸工序；对所述带钢进行加热工序；对所述带钢进行粗轧工序并得到钢卷；对所述钢卷进行精轧工序；在层流冷却段中对所述钢卷进行冷却工序；在卷取机中对所述钢卷进行卷取工序。本申请实施例提供的一种高强钢热轧制造方法，通过对钢卷卷取前的组织和性能进行控制，使钢卷卷取前完成相变，提高卷取前钢卷的强度，无需在卷取机上过多停留和额外增加卷取张力。本申请提供的热轧原料强度适中，可用于后续冷轧的生产，后续轧制负荷适中、无断带等问题，且控制方法简单易行，无需额外增厚增加设备，可在现有常规生产线上实施。

Description

高强钢热轧制造方法

技术领域

本申请涉及高强钢热轧领域，尤其涉及一种高强钢热轧制造方法。

背景技术

在先进高强钢热轧钢卷的生产中，带钢经层流冷却和卷取成卷后，钢卷在卸卷小车、运输链以及成品库存放过程中，部分钢卷产生扁卷或塌卷现象，即钢卷侧面形状由圆形变成椭圆形。钢卷扁卷严重时造成无法顺利上机开卷，必须将内圈进行部分切除后才能上机开卷，大大降低生产效率和产品成材率。在现有解决扁卷的专利中，针对不同的钢种，主要采用通过对卷取温度、卷取张力和卷取后在卷取机上停留一定的时间来控制钢卷的扁卷，针对不同的钢种，其卷取温度会相应的变化，如专利CN1265905C将卷取温度控制在Arl+(-10℃+60℃)的范围可以有效防止碳含量为0.25％-0.70％钢卷的扁卷。而专利CN103143563A公开了一种利用65Mn钢相变膨胀提高钢卷各层之间涨紧力的方法来防止65Mn钢的扁卷，其针对的钢材成分为0.62％-0.65％的C、0.25％-0.35％的Si、1.0％-1.10％的Mn、P≤0.015％、S≤0.010％、Cr≤0.040％、Ni≤0.020％、Cu≤0.020％，其控制终轧温度870℃-920℃，卷取温度730℃-750℃，一定程度上防止了扁卷的发生。专利CN102335681B也公开了一种热轧带钢扁卷的卷取方法，适用于碳含量0.02％-1.0％、Si含量0.3％-1.5％、Mn含量0.5％-3.0％、Cr≤1.0％等钢种，这种方法在钢带经冷却后使钢卷在卷筒上停留20s-60s，且停留时间越长越有利于扁卷的控制，采用这种方法在一定程度上避免了扁卷，但在卷筒停留20s-60s会较大程度影响生产节奏，降低生产效率。专利CN104745784A公开了一种消除捆带钢热卷扁卷缺陷的方法，其步骤包括获得捆带钢相变关键温度点、控制带钢卷取温度、控制层冷模式、提高卷取张力等，其钢带成分为：0.20％-0.50％的C、0.10％-0.60％的Si、1.0％-2.0％的Mn，P≤0.04％，0.03％的S，卷取温度为620℃-660℃，层冷过程中层冷段冷却水集管采用分散开启的方式，并提高卷取张力，在同规格普碳钢卷取张力的基础上增加20KN-30KN，其热卷组织为铁素体+珠光体组织。专利CN107812789A提供了防止热轧卷扁卷的方法，其针对成分为0.05％-0.15％的C、0.10％-0.50％的Si、1.0％-2.0％的Mn、0.02-0.05％的Al、P≤0.015％、S≤0.010％、Cr≤0.50％、Mo≤0.50％、Ti≤0.05％、Nb≤0.05％、V≤0.10％、N≤0.005％，余量为Fe及不可避免杂质。在850℃-950℃终轧后，在650℃-700℃或500℃-550℃卷取，且卷取后在卷取机上停留5s-20s，卷取张力较常规卷取张力提高5％-10％。针对带钢厚度为2.0mm-5.0mm。专利CN108754104A提供了一种消除590MPa级别双相钢热卷扁卷缺陷的方法，针对成分为0.06％-0.09％的C、0.40％-0.60％的Si、1.6％-1.9％的Mn、P≤0.04％、S≤0.03％的双相钢，终轧温度控制为870℃-910℃，卷取温度控制在660℃-700℃，控制层流冷却中间段温度720℃-760℃，促进奥氏体向铁素体、珠光体转变，避免贝氏体的生产，且卷取张力控制在30Kn-37Kn，卷取完成后在卷取机上停留10秒-15秒后卸卷，促进奥氏体转变为珠光体。专利CN110639959A提供了一种热轧带钢防扁卷的控制方法，其主要技术路线是卷取张力采用多个张力控制段的分级控制，头部采用相对较小的卷取张力，其后增加3个分级大张力段，加强内圈支撑作用，改善扁卷。专利CN110205460A提供了一种防止低碳高合金热轧钢带扁卷的生产方法，其技术路线为：对热轧钢带采用分段冷却，头尾各50m-80m不投入层流冷却，其余部分层流冷却，卷取温度控制在680℃-720℃，卷取张力为95KN-105KN。专利CN110699532A提供了一种减轻冷轧双相钢基料带状组织及扁卷缺陷的方法，其主要技术路线是在层流冷却段采用三段冷却，最终卷取温度450℃-480℃。

在现有防止扁卷的技术中，多数方法适用于后续无需通过酸轧及退火处理的情况，而在专利CN102335681B和专利CN110699532A中主要针对用于后续冷轧基料，但在这些技术中，为了控制扁卷需要在卷取机停留一定时间，这会影响生产节奏和降低生产效率，而采用低温卷取时，对于需要冷轧的高强和超高强钢，易造成冷轧轧机负荷太高，并产生断带、板形缺陷、厚度波动等问题。另外，当前技术主要着重于在卷取机和卷取后通过对卷取张力、卷取停留时间的控制来解决扁卷问题，而卷取张力受产品成分、厚度和宽度规格的控制，对实际操作经验要求较高。

发明内容

本申请提供了一种高强钢热轧制造方法，以解决现有技术热轧高强钢容易产生扁卷的技术问题。

本申请提供了一种高强钢热轧制造方法，所述方法包括步骤：

准备原料；

对所述原料进行炼钢工序并得到带钢；

对所述带钢进行精炼工序；

对所述带钢进行连铸工序；

对所述带钢进行加热工序；

对所述带钢进行粗轧工序并得到钢卷；

对所述钢卷进行精轧工序；

在层流冷却段中对所述钢卷进行冷却工序；

在卷取机中对所述钢卷进行卷取工序。

优选地，按照质量分数计算，所述原料包括如下组分：0.07％-0.13％的C、1.80％-2.50％的Mn、0.20％-0.60％的Si，0.010％-0.030％的Als，小于等于0.020％的P，小于等于0.0030％的S，小于等于0.004％的N，0.20％-60％的Cr，0.010％-0.040％的Nb，0.010％-0.040％的Ti，0.10％-0.50％的Mo，其余为Fe和不可避免的杂质。

优选地，所述在层流冷却段中对所述钢卷进行冷却工序包括步骤：

在所述层流冷却段与所述卷取机之间设置水冷停止点；

控制所述水冷停止点处所述带钢中部温度低于预设值；

控制所述水冷停止点处所述带钢头部温度低于预设值；

控制所述带钢在所述水冷停止点与所述卷取机间之间的运行时间大于等于预设值；

控制所述钢卷头部的带钢长度大于等于预设值；

控制所述带钢冷却速度大于等于预设值；

控制所述钢卷头部的微观组织为预设微观结构。

优选地，所述控制所述水冷停止点处所述带钢中部温度低于预设值包括步骤：

控制所述水冷停止点处所述带钢中部温度低于钢材贝氏体转变开始温度5℃以上。

优选地，所述控制所述水冷停止点处所述带钢头部温度低于预设值包括步骤：

控制所述水冷停止点处所述带钢头部温度低于钢材贝氏体转变开始温度10℃以上。

优选地，所述控制所述带钢在所述水冷停止点与所述卷取机间之间的运行时间大于等于预设值包括步骤：

控制所述带钢在所述水冷停止点与所述卷取机间之间的运行时间大于等于5s。

优选地，所述控制所述钢卷头部的带钢长度大于等于预设值包括步骤：

控制所述钢卷头部的带钢长度大于等于30m。

优选地，所述控制所述带钢冷却速度大于等于预设值包括步骤：

控制所述带钢冷却速度大于等于30℃/s。

优选地，所述控制所述钢卷头部的微观组织为预设微观结构包括步骤：

控制所述钢卷头部的微观组织为B+F+P或B+P或B；

其中，当为B+F+P时，F+P的比例小于等于30％。

优选地，所述钢材贝氏体转变开始温度的计算公式为：

Bs＝732-202C-85Mn+216Si-47Cr-39Mo；

其中，Bs表示所述钢材贝氏体转变开始温度，C表示C元素质量分数，Mn表示Mn元素质量分数，Si表示Si元素质量分数，Cr表示Cr元素质量分数，Mo表示Mo元素质量分数。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的一种高强钢热轧制造方法，通过对钢卷卷取前的组织和性能进行控制，使钢卷卷取前完成相变，提高卷取前钢卷的强度，无需在卷取机上过多停留和额外增加卷取张力。本申请提供的热轧原料强度适中，可用于后续冷轧的生产，后续轧制负荷适中、无断带等问题，且控制方法简单易行，无需额外增厚增加设备，可在现有常规生产线上实施。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种高强钢热轧制造方法中实施例的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种高强钢热轧制造方法中对比例的示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中，本申请提供了一种高强钢热轧制造方法，所述方法包括步骤：

S1：准备原料；

在本申请实施例中，按照质量分数计算，所述原料包括如下组分：0.07％-0.13％的C、1.80％-2.50％的Mn、0.20％-0.60％的Si，0.010％-0.030％的Als，小于等于0.020％的P，小于等于0.0030％的S，小于等于0.004％的N，0.20％-60％的Cr，0.010％-0.040％的Nb，0.010％-0.040％的Ti，0.10％-0.50％的Mo，其余为Fe和不可避免的杂质。

S2：对所述原料进行炼钢工序并得到带钢；

s3：对所述带钢进行精炼工序；

S4：对所述带钢进行连铸工序；

S5：对所述带钢进行加热工序；

S6：对所述带钢进行粗轧工序并得到钢卷；

S7：对所述钢卷进行精轧工序；

在本申请实施例中，将步骤S1中的原料依次经过步骤S2至S6可以得到钢卷，并在步骤S7中对钢卷进行精轧工序。

S8：在层流冷却段中对所述钢卷进行冷却工序；

在本申请实施例中，所述在层流冷却段中对所述钢卷进行冷却工序包括步骤：

在所述层流冷却段与所述卷取机之间设置水冷停止点；

控制所述水冷停止点处所述带钢中部温度低于预设值；

控制所述水冷停止点处所述带钢头部温度低于预设值；

控制所述带钢在所述水冷停止点与所述卷取机间之间的运行时间大于等于预设值；

控制所述钢卷头部的带钢长度大于等于预设值；

控制所述带钢冷却速度大于等于预设值；

控制所述钢卷头部的微观组织为预设微观结构。

在本申请实施例中，当在层流冷却段中对钢卷进行冷却工序时，首先在层流冷却段与卷取机之间设置水冷停止点，然后对钢卷的性能和组织参数进行控制，具体地，控制所述水冷停止点处所述带钢中部温度低于预设值、控制所述水冷停止点处所述带钢头部温度低于预设值、控制所述带钢在所述水冷停止点与所述卷取机间之间的运行时间大于等于预设值、控制所述钢卷头部的带钢长度大于等于预设值、控制所述带钢冷却速度大于等于预设值、控制所述钢卷头部的微观组织为预设微观结构。

在本申请实施例中，所述控制所述水冷停止点处所述带钢中部温度低于预设值包括步骤：

控制所述水冷停止点处所述带钢中部温度低于钢材贝氏体转变开始温度5℃以上。

更进一步地，在本申请实施例中，控制所述水冷停止点处所述带钢中部温度低于钢材贝氏体转变开始温度10℃-30℃以上。

在本申请实施例中，所述控制所述水冷停止点处所述带钢头部温度低于预设值包括步骤：

控制所述水冷停止点处所述带钢头部温度低于钢材贝氏体转变开始温度10℃以上。

更进一步地，在本申请实施例中，控制所述水冷停止点处所述带钢头部温度低于钢材贝氏体转变开始温度15℃-40℃以上。

在本申请实施例中，所述钢材贝氏体转变开始温度的计算公式为：

Bs＝732-202C-85Mn+216Si-47Cr-39Mo；

其中，Bs表示所述钢材贝氏体转变开始温度，C表示C元素质量分数，Mn表示Mn元素质量分数，Si表示Si元素质量分数，Cr表示Cr元素质量分数，Mo表示Mo元素质量分数。

在本申请实施例中，所述控制所述带钢在所述水冷停止点与所述卷取机间之间的运行时间大于等于预设值包括步骤：

控制所述带钢在所述水冷停止点与所述卷取机间之间的运行时间大于等于5s。

更进一步地，在本申请实施例中，控制所述带钢在所述水冷停止点与所述卷取机间之间的运行时间大于等于10s-40s。

在本申请实施例中，所述控制所述钢卷头部的带钢长度大于等于预设值包括步骤：

控制所述钢卷头部的带钢长度大于等于30m。

更进一步地，在本申请实施例中，控制所述钢卷头部的带钢长度大于等于40m-60m。

在本申请实施例中，所述控制所述带钢冷却速度大于等于预设值包括步骤：

控制所述带钢冷却速度大于等于30℃/s。

在本申请实施例中，所述控制所述钢卷头部的微观组织为预设微观结构包括步骤：

控制所述钢卷头部的微观组织为B+F+P或B+P或B；

其中，当为B+F+P时，F+P的比例小于等于30％。

更进一步地，在本申请实施例中，当钢卷头部的微观组织为B+F+P时，F+P的比例小于等于25％。

S9：在卷取机中对所述钢卷进行卷取工序。

在本申请实施例中，钢卷进行精轧工序后终轧温度为860℃-900℃，带钢厚度为1.5mm-4.0mm。

下面对本发明中的主要技术原理及主要工艺理由分析如下：

本发明主要是通过对热轧层流冷却中工艺参数的控制，使钢卷头部在卷取前相变基本完成，根据计算，本发明的相变率在卷取前达到85％以上，中部的相变率达到70％以上，从而减少由于卷取过程中发生较多的相变而产生体积膨胀导致其冷却过程中收缩而产生扁卷，并且本发明中钢卷头部组织以强度较高的贝氏体组织为主，可起到支撑钢卷重量的作用。

本发明钢卷中部在层流冷却水冷停止点的温度低于贝氏体转变5℃以上有利于在层流冷却过程中快速发生相变，但此温度不能过低，过低会导致贝氏体转变变慢，不利于快速相变，且温度过低导致产品最终强度偏高，不利于冷轧轧制，因此最佳温度在10℃-30℃之间。

本发明控制钢卷在水冷停止点与卷取机之间运行的时间在5s-40s之间，可保证带钢在此期间发生充分的相变，减少卷取中和卷取后的相变。

本发明控制热轧卷头部在冷却停止点的温度以及头部长度，均考虑头部在钢卷内圈对整个钢卷起到重要的支撑作用，因此其相变率要更高，内圈长度要足够长才能起到支撑作用。

本发明钢卷头部的组织以B为主，且非贝氏体比例小于30％，头部组织中过多的非贝氏体组织会显著降低其强度，从而削弱头部的支撑作用。

本发明热轧后带钢冷却速度≥30℃/s，可有效避免铁素体、珠光体的产生，有利于头部形成B组织，提高强度。

本发明钢卷精轧温度在860-900℃之间，有利于细化相变前的奥氏体晶粒，从而加快层流冷却过程中的相变，且相变后的组织细化，有利于强度的提高。

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

表1为本发明各实施例的化学成分列表；

表2为本发明各实施例及对比例层流冷却主要参数控制及实施效果列表；

本发明各实施例按照以下步骤生产：

主要工艺流程：炼钢→精炼→连铸→加热→粗轧→精轧→层流冷却→卷取；

主要控制工艺参数及结果为：

表1本发明各实施例及对比例主要成分列表

序号	C	Si	Mn	Als	Nb	Ti	N	P	S	Cr	Mo	类型
													1	0.09	0.40	195	0.02	0.025	0.020	0.0015	0.016	0.0020	035	0.20	实施例
2	0.11	0.25	210	0.015	0.030	0.025	0.0035	0012	0002	050	0.10	实施例

按照表1中的所列实施例成分进行炼钢、精炼、连铸、加热、粗轧、精轧，其中精轧终轧温度860℃-900℃，精轧厚度为1.5mm-4.0mm。对精轧后的带钢按照表2所示的参数实施层流冷却。

表2本发明各实施例及对比例层流冷却主要参数控制及实施效果列表

实施例1-1-1-3、2-1-2-3其工艺参数控制和组织均在本发明范围内，因此其卷型控制良好，没有产生扁卷。对比例1-4其层流冷却水冷停止点带钢中部温度和带钢头部温度均高于贝氏体转变温度，且层流冷却速度过低，因此在头部产生过多的F+P组织，导致其头部强度偏低，支撑力不足，且在层流冷却过程中发生的相变不充分，过多的奥氏体在卷取后发生相变，最终导致其产生扁卷。对比例1-5由于其钢卷头部的长度过短，导致其头部对钢卷的支撑作用不足，导致其扁卷。对比例2-4由于带钢在水冷停止点与卷取机间的运行时间过短，导致其相变不充分，过多的奥氏体在卷取后发生相变，且其头部温度过高，导致其组织中F+P组织含量过高，支撑力不足，最终导致扁卷。对比例2-5由于其头部在冷却停止点的温度过高，且冷却速度过低，导致其组织中F+P组织含量过高，且头部长度过短，导致其在卷取前发生的相变不充分，导致其扁卷。

本申请实施例提供的一种高强钢热轧制造方法，通过对钢卷卷取前的组织和性能进行控制，使钢卷卷取前完成相变，提高卷取前钢卷的强度，无需在卷取机上过多停留和额外增加卷取张力。本申请提供的热轧原料强度适中，可用于后续冷轧的生产，后续轧制负荷适中、无断带等问题，且控制方法简单易行，无需额外增厚增加设备，可在现有常规生产线上实施。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种高强钢热轧制造方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

准备原料；

对所述原料进行炼钢工序并得到带钢；

对所述带钢进行精炼工序；

对所述带钢进行连铸工序；

对所述带钢进行加热工序；

对所述带钢进行粗轧工序并得到钢卷；

对所述钢卷进行精轧工序；

在层流冷却段中对所述钢卷进行冷却工序；

在卷取机中对所述钢卷进行卷取工序；

所述在层流冷却段中对所述钢卷进行冷却工序包括步骤：

在所述层流冷却段与所述卷取机之间设置水冷停止点；

控制所述水冷停止点处所述带钢中部温度低于预设值；

控制所述水冷停止点处所述带钢头部温度低于预设值；

控制所述带钢在所述水冷停止点与所述卷取机间之间的运行时间大于等于预设值；

控制所述钢卷头部的带钢长度大于等于预设值；

控制所述带钢冷却速度大于等于预设值；

控制所述钢卷头部的微观组织为预设微观结构。

2.根据权利要求1所述的高强钢热轧制造方法，其特征在于，按照质量分数计算，所述原料包括如下组分：0.07％-0.13％的C、1.80％-2.50％的Mn、0.20％-0.60％的Si，0.010％-0.030％的Als，小于等于0.020％的P，小于等于0.0030％的S，小于等于0.004％的N，0.20％-60％的Cr，0.010％-0.040％的Nb，0.010％-0.040％的Ti，0.10％-0.50％的Mo，其余为Fe和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的高强钢热轧制造方法，其特征在于，所述控制所述水冷停止点处所述带钢中部温度低于预设值包括步骤：

控制所述水冷停止点处所述带钢中部温度低于钢材贝氏体转变开始温度5℃以上。

4.根据权利要求1所述的高强钢热轧制造方法，其特征在于，所述控制所述水冷停止点处所述带钢头部温度低于预设值包括步骤：

控制所述水冷停止点处所述带钢头部温度低于钢材贝氏体转变开始温度10℃以上。

5.根据权利要求1所述的高强钢热轧制造方法，其特征在于，所述控制所述带钢在所述水冷停止点与所述卷取机间之间的运行时间大于等于预设值包括步骤：

控制所述带钢在所述水冷停止点与所述卷取机间之间的运行时间大于等于5s。

6.根据权利要求1所述的高强钢热轧制造方法，其特征在于，所述控制所述钢卷头部的带钢长度大于等于预设值包括步骤：

控制所述钢卷头部的带钢长度大于等于30m。

7.根据权利要求1所述的高强钢热轧制造方法，其特征在于，所述控制所述带钢冷却速度大于等于预设值包括步骤：

控制所述带钢冷却速度大于等于30℃/s。

8.根据权利要求1所述的高强钢热轧制造方法，其特征在于，所述控制所述钢卷头部的微观组织为预设微观结构包括步骤：

控制所述钢卷头部的微观组织为B+F+P或B+P或B；

其中，当为B+F+P时，F+P的比例小于等于30％。

9.根据权利要求3或4所述的高强钢热轧制造方法，其特征在于，所述钢材贝氏体转变开始温度的计算公式为：

Bs＝732-202C-85Mn+216Si-47Cr-39Mo；

其中，Bs表示所述钢材贝氏体转变开始温度，C表示C元素质量分数，Mn表示Mn元素质量分数，Si表示Si元素质量分数，Cr表示Cr元素质量分数，Mo表示Mo元素质量分数。

Images