CN113981301A - 一种低碳热轧带钢的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低碳热轧带钢的生产工艺，包括以下步骤：A)将低碳钢的铁水进行预处理，预处理后的铁水S含量≤0.015％；B)将步骤A)得到的铁水依次进行转炉冶炼、氩站脱氧合金化、连铸、热连轧、轧后控冷，得到低碳热轧带钢；所述热连轧的过程中，轧制速度≥7m/s。本申请提供的低碳热轧带钢的生产工艺解决了普通冷轧连续退火用低碳热轧带钢，经冷轧、连续退火、镀锌工序生产为1.0mm以上厚度镀锌板后，在后续的紧密贴合折弯加工过程中，易出现折弯开裂的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料、钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种低碳热轧带钢的生产工艺。
背景技术
低碳热轧带钢是生产冷轧镀锌彩涂产品的重要原材料，其最终产品广泛用于家用电器、货架、大中小型电器柜以及五金配件等领域，其终端用途多、加工变形复杂，因此对产品的成分、金相组织和力学性能都有着较高的要求。但低碳热轧带钢的内部显微组织缺陷一旦形成，无法通过后续的冷轧、连续退火、镀锌等正常生产工序来消除。比如：经下游冷轧连续退火镀锌工序生产成品的渗碳体形貌与级别、晶粒度、夹杂物尺寸受热轧带钢原料的组织遗传性影响，最终恶化金属材料的加工性能。随着用户对产品质量需求的不断提高，如何解决热轧生产过程中热轧带钢的显微组织缺陷是限制下游产品质量提升的瓶颈环节。
目前控制热轧带钢显微组织缺陷，一般采用降低钢材碳含量的方法来控制钢材显微组织中各组成相的含量。在已有的相关专利文献中，研究了低碳钢成分、纯净度、织构对产品力学性能的影响，但无法满足低碳热轧带钢显微组织精确控制的需求，在组织遗传性的影响下，也就无法保证冷轧连续退火后最终产品的加工性能。申请号为201910988820.9的中国专利公开了一种深冲用超低碳钢及其生产工艺，其是一种C≤0.010％的超低碳钢，具体工艺是：RH炉外精炼工序，热轧910±20℃精轧低温开轧。该发明采用低碳成分控制、RH炉外精炼脱气、热轧低温开轧的生产工艺，其生产工艺流程复杂、加工成本高、生产节奏慢、对轧后控制冷却无明确要求，满足不了日益增长的产能、成本与质量的需求。
目前，普通冷轧连续退火用低碳热轧带钢，经冷轧、连续退火、镀锌工序生产为1.0mm以上的厚度镀锌板后，在后续的紧密贴合折弯加工过程中，易出现折弯开裂的技术问题；为了解决上述技术问题，提供一种适应性的生产工艺是十分必要的。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种低碳热轧带钢的生产工艺，该生产工艺能够减少热轧带钢的显微组织缺陷，保证其在后续冷轧、连续退火、镀锌等工序加工为1.0～2.0mm成品后的折弯加工性能。
有鉴于此，本申请提供了一种低碳热轧带钢的生产工艺，包括以下步骤：
A)将低碳钢的铁水进行铁水预处理，预处理后的铁水S含量≤0.015％；
B)将步骤A)得到的铁水依次进行转炉冶炼、氩站脱氧合金化、连铸、热连轧、轧后控冷，得到低碳热轧带钢；
所述热连轧的过程中，轧制速度≥7m/s；
所述轧后控冷的过程中，轧带700～880℃的冷却速率≥40℃/s，660～700℃的冷却速率≥30℃/s；同时除边部温度陡降区外带钢横向温差≤20℃。
优选的，所述转炉冶炼工序中，入炉钢水S含量≤0.015wt％；出钢时间≥4min，渣层厚度≤80mm。
优选的，所述氩站工序中，总吹氩时间≥15min，其中软吹时间≥5min。
优选的，所述连铸工序中，中包温度为1550℃～1565℃。
优选的，所述热连轧工序中，在炉时间≥80min，粗轧后返回温度为1000～1100℃；精轧入口温度为950～1050℃，终轧温度为850～900℃。
优选的，所述轧后控冷工序中，冷却方式采用层流冷却模式，卷取温度为600～650℃。
优选的，所述层流冷却模式采用前段冷却模式，每组集管要求喷嘴开启数量≥50％。
优选的，所述热连轧工序中，精轧为7机架连轧机，机架间冷却水开启数量≥3架。
优选的，所述热连轧工序中，粗轧的中间坯厚度为39mm。
优选的，所述低碳钢还包括：≤0.03wt％的Si，0.15～0.25wt％的Mn，≤0.025wt％的P，≤0.015wt％的S，0.015～0.045wt％的Als。
本申请提供了一种低碳热轧带钢的生产工艺，其钢水碳含量适宜，降低了冶炼工序的复杂程度，减少了RH、LF工序，缩减了炼钢环节的生产周期，在可以提高产能的同时，大大降低工序运行成本，从而提高产品市场竞争力；同时本申请的热轧整体在较高温度区间轧制，避免粗轧返回温度与精轧入口温度的温差过大造成的中间坯辊道待温或使用中间坯强制冷却装置等影响轧制节奏、提高设备投资与运行成本的问题；进一步的，本申请明确了中间坯厚度、精轧轧制速度、机架间冷却水使用工艺、卷取温度控制区间、层冷冷却速度等参数，通过严格的控轧控冷参数，达到保证热轧带钢具备满足下游使用的内部显微组织。
附图说明
图1为采用旧工艺制备的热轧带钢的显微组织金相照片；
图2为采用本申请提供的生产工艺制备的热轧带钢的显微组织金相照片；
图3为采用旧工艺制备的热轧带钢的镀锌产品的显微组织金相照片；
图4为采用本申请提供的生产工艺制备的热轧带钢的镀锌产品的显微组织金相照片。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
针对常规工艺生产的热轧低碳带钢的显微组织中的渗碳体形貌、级别无法得到有效控制，受组织遗传性影响，在冷轧、连续退火等工序加工为1.0-2.0mm厚度的成品后，不满足紧密贴合折弯加工的需求，易出现开裂的问题；本申请提供了一种热轧低碳带钢的生产工艺，其通过成分、冶炼、连铸、轧制、冷却工艺参数的控制方法，实现了热轧带钢显微组织中渗碳体形貌、级别的有效控制，最终保证了后续成品的折弯加工性能，具体的，本发明实施例公开了一种低碳热轧带钢的生产工艺，包括以下步骤：
A)将低碳钢的铁水进行铁水预处理，预处理后的铁水S含量≤0.015％；
B)将步骤A)得到的铁水依次进行转炉冶炼、氩站脱氧合金化、连铸、热连轧、轧后控冷，得到低碳热轧带钢；
所述热连轧的过程中，轧制速度≥7m/s；
所述轧后控冷的过程中，轧带700～880℃的冷却速率≥40℃/s，660～700℃的冷却速率≥30℃/s；同时除边部温度陡降区外带钢横向温差≤20℃。
在本申请中，所述低碳钢的成分具体为：0.03～0.06wt％的C，≤0.03wt％的Si，0.15～0.25wt％的Mn，≤0.025wt％的P，≤0.015wt％的S，0.015～0.045wt％的Als。本申请中低碳钢的铁水通过鱼雷罐车运输铁水至炼钢预处理工序，在此过程中，保障铁水温度≥1300℃。之后铁水在脱硫站进行脱硫扒渣，在此过程中，入炉铁水S含量≤0.015wt％。
按照本发明，在转炉吹炼完毕后，出钢时间≥4min，且钢包干净无包底、红包出钢、出钢时挡渣，渣层厚度控制在80mm以内。在吹氩工序中，总吹氩时间≥15min，且软吹时间≥5min，以给予钢水中夹杂物充分上浮时间，减少钢中的不良夹杂。
本申请的连铸工序中，全程吹氩保护浇注，长水口加密封圈，中包温度为1550～1560℃。按照本发明，然后进入热连轧工序，在此阶段，加热采用热装热送生产组织模式，在炉时间≥80min，控制粗轧后返回温度为1000～1050℃；粗轧中间坯厚度选用39mm，精轧入口温度控制在1000±20℃范围，精轧为7机架连轧机，机架间冷却水开启数量≥3架，终轧温度目标值选用880℃，保证轧制速度≥7m/s；最后进入轧后冷却工艺，此阶段卷取温度设定为620±20℃，轧后层流冷却模式采用前段冷却模式，每组集管要求喷嘴开启数量≥50％，带钢880℃～700℃范围内冷却速率要求≥40℃/s，700℃～660℃范围内冷却速率要求≥30℃/s；同时要求除边部温度陡降区外带钢横向温差≤20℃。
本申请生产过程中，相关参数存在互相影响与制约的：碳含量、冷却速度和横向温差是直接影响该申请中产品组织性能的直接因素；中间坯厚度、机架间冷却水使用是影响轧制速度的直接参数；轧制速度、卷取温度与冷却速率综合影响带钢冷却速度。碳含量不在需求范围内，易引起最终产品的渗碳体增多，容易造成折弯性能下降；冷却速度不在范围内，会直接影响热轧产品渗碳体形貌粗大，从而遗传至冷轧镀锌产品，造成渗碳体组织呈A系列粗大的团簇状或长链状形貌，影响折弯性能；横向温差影响的是带钢横断面的冷却速度均匀性，横向温差过大，会造成不同位置的冷却速度不一致，冷却速度低的区域，会出现“冷却速度不在范围内”时的影响。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的低碳热轧带钢的生产工艺进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
本发明所述工艺流程包括：
1)铁水预处理—转炉冶炼—氩站—连铸—板坯加热—热连轧—轧后控冷—成品热轧板卷。
2)成分设计如表1所示：
表1低碳钢的具体成分数据表
| 元素 | C(％) | Si(％) | Mn(％) | P(％) | S(％) | Als(％) |
| 含量 | 0.03-0.06 | ≤0.03 | 0.15-0.25 | ≤0.025 | ≤0.015 | 0.015-0.045 |
其余为Fe和不可避免的杂质；
3)铁水通过鱼雷罐车运输铁水至炼钢预处理工序，保障铁水温度≥1300℃；
4)铁水在脱硫站进行脱硫扒渣，要求入炉铁水S含量≤0.015％；
5)转炉吹炼完毕后，要求出钢时间≥4min，要求钢包干净无包底、红包出钢、出钢时挡渣，渣层厚度控制在80mm以内；
6)氩站工序保证总吹氩时间≥15min，其中软吹时间≥5min，给予钢水中的夹杂物充分上浮时间，减少钢中的不良夹杂；
7)连铸工序全程吹氩保护浇铸，长水口加密封圈，中包温度控制在1550℃～1565℃；
8)加热工序板坯采用热装热送生产组织模式，在炉时间≥80min，控制粗轧后返回温度在1020±20℃；
9)轧制速度控制粗轧中间坯厚度选用39mm，精轧入口温度控制在1000±20℃范围，精轧为7机架连轧机，机架间冷却水开启数量≥3架，终轧温度目标值选用880℃，保证轧制速度≥7m/s；
10)轧后冷却工艺卷取温度设定为620±20℃，轧后层流冷却模式采用前段冷却模式，每组集管要求喷嘴开启数量≥50％，带钢880℃-700℃范围内冷却速率要求≥40℃/s，700℃-660℃范围内冷却速率要求≥30℃/s；同时要求除边部温度陡降区外带钢横向温差≤20℃；
表2本发明的新工艺与旧工艺主要区别对比数据表
表3新工艺和旧工艺的显微组织数据表
| 类别 | 热轧厚度(mm) | 冷轧厚度(mm) | 渗碳体级别 | 晶粒度 |
| 旧工艺 | 4.4 | 2.0 | A系列1-2级 | 8.5-9.5 |
| 新工艺 | 4.4 | 2.0 | B系列1-2级 | 10-10.5 |
如图1和图2所示，图1和图2分别是旧工艺和新工艺的显微组织金相照片；由图1可以看出，旧工艺制备的热轧带钢的晶粒粗大，渗碳体较为聚集，新工艺制备的热轧带钢的晶粒细小，渗碳体组织相应较为分散；如图3和图4所示，图3和图4分别为旧工艺和新工艺的镀锌产品的显微组织金相照片；由图3可以看出，旧工艺的渗碳工艺呈粗大的链状，新工艺的渗碳工艺细小均匀。
2020年10月-2021年1月客户共提出3次质量抱怨，均反馈镀锌板折弯开裂，且边部区域开裂率高于中部，综合开裂率打到10％以上。从2021年3月份组织工艺优化试验后，验证所采用的工艺参数有效，随后使用该申请中的工艺参数投入实际生产，下游客户未再次提出质量抱怨，并反馈产品加工性能得到明显改善，开裂率小于3‰。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种低碳热轧带钢的生产工艺，包括以下步骤：
A)将低碳钢的铁水进行铁水预处理，预处理后的铁水S含量≤0.015％；
B)将步骤A)得到的铁水依次进行转炉冶炼、氩站脱氧合金化、连铸、热连轧、轧后控冷，得到低碳热轧带钢；
所述热连轧的过程中，轧制速度≥7m/s；
所述轧后控冷的过程中，轧带700～880℃的冷却速率≥40℃/s，660～700℃的冷却速率≥30℃/s；同时除边部温度陡降区外带钢横向温差≤20℃。
2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述转炉冶炼工序中，入炉钢水S含量≤0.015wt％；出钢时间≥4min，渣层厚度≤80mm。
3.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述氩站工序中，总吹氩时间≥15min，其中软吹时间≥5min。
4.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述连铸工序中，中包温度为1550℃～1565℃。
5.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述热连轧工序中，在炉时间≥80min，粗轧后返回温度为1000～1100℃；精轧入口温度为950～1050℃，终轧温度为850～900℃。
6.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述轧后控冷工序中，冷却方式采用层流冷却模式，卷取温度为600～650℃。
7.根据权利要求6所述的生产工艺，其特征在于，所述层流冷却模式采用前段冷却模式，每组集管要求喷嘴开启数量≥50％。
8.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述热连轧工序中，精轧为7机架连轧机，机架间冷却水开启数量≥3架。
9.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述热连轧工序中，粗轧的中间坯厚度为39mm。
10.根据权利要求1～9任一项所述的生产工艺，其特征在于，所述低碳钢还包括：≤0.03wt％的Si，0.15～0.25wt％的Mn，≤0.025wt％的P，≤0.015wt％的S，0.015～0.045wt％的Als。
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