CN115740033A - 一种减少车轮钢板卷开平时氧化铁皮脱落的轧制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种减少车轮钢板卷开平时氧化铁皮脱落的轧制方法，包括：加热、加热炉后高压水除鳞、5道次粗轧、粗轧机前后高压水除鳞、飞剪切头尾、精轧前高压水除鳞、7架精轧机组轧制、层流冷却、卷取；包括精轧入口温度、精轧速度设定；粗轧终轧温度设定，粗轧、精轧的除鳞水开水模式设定；精轧终轧温度、卷取温度设定；层流冷却模式设定；通过适当的粗轧温度控制、精轧入口温度控制来提高精轧速度，以提高层流冷却速度，加上精轧终轧温度和卷取温度的设定以及层流冷却模式的设定来控制车轮钢表面氧化铁皮的附着力，使其不易脱落，避免了钢卷在开平时表面氧化铁皮剥落、掉粉，开平后可以直接使用，减少了表面处理工序，降低了使用成本。

Description

一种减少车轮钢板卷开平时氧化铁皮脱落的轧制方法

技术领域

本发明涉及车轮钢轧制技术领域，尤其是涉及一种减少车轮钢板卷开平时氧化铁皮脱落的轧制方法。

背景技术

车轮钢(wheel steel)，是用于生产车轮的钢，主要分为汽车车轮钢和铁路车轮钢，车轮钢要求具有较高的强度、韧性和塑性、较高的抗疲劳性能、耐磨性和抗热裂性。

对于热轧车轮钢板卷，开平后制作车轮时要涂镀使用，对表面质量要求非常严格，表面不能有麻点、凹坑等缺陷。一般热轧厂均通过降低加热温度、提高除鳞压力、降低Si含量等措施控制表面氧化铁皮，该方法对一次氧化铁皮压入和红色氧化铁皮去除效果明显，但对钢卷开平时控制氧化铁皮的剥落、掉粉效果不好，钢卷开平时脱落的氧化铁皮粉末粘到开平机的辊子上，反过来压入带钢表面，造成表面凹坑，影响产品使用。为解决该问题，下游车轮加工厂家需增加表面处理工序，去除表面凹坑，既增加了成本，也降低了生产效率。

随着用户对产品外观要求的提高，下游用户对板卷的表面质量要求越来越严，特别是车轮钢，不仅要求表面不能有氧化铁皮压入造成的麻点、凹坑，也要求钢卷在后续的开平过程中表面氧化铁层不能脱落，否则氧化铁皮粉末会压入开平板表面造成凹坑，但开平过程中钢板反复弯曲会促使氧化铁皮与基体脱落，常规的通过降低加热温度、提高除鳞压力、降低Si含量、控制轧辊表面质量的方法对控制轧制过程中的氧化铁皮压入缺陷效果明显，但对控制板卷开平时表面氧化铁皮脱落的效果很差，需要另找方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种减少车轮钢板卷开平时氧化铁皮脱落的轧制方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种减少车轮钢板卷开平时氧化铁皮脱落的轧制方法，轧制方法包括以下依次进行的步骤：钢坯在加热炉中进行加热、加热炉后高压水除鳞、5道次粗轧、粗轧机前后高压水除鳞、飞剪切头尾、精轧前高压水除鳞、7架精轧机组轧制、层流冷却、卷取；

轧制工序：控制加热炉后高压水除鳞开2组，粗轧机前、机后除鳞水全开，粗轧机前的除鳞水1、3、5道次打开，且粗轧机前的除鳞水的压力是21-25 MPa，粗轧机后的除鳞水2、4道次打开，且粗轧机后的除鳞水的压力是21-25MPa，以使得粗轧终轧温度≤1050℃，精轧入口温度≤1020℃；

精轧机间除鳞水及机架间冷却水全开，控制精轧机F1、F2出口的除鳞水打开，F3-F7之间的机架间冷却水打开，且精轧机之间的除鳞水的压力是13.5-14.5MPa、机架间冷却水的压力是1.0-1.2MPa，以使得精轧穿带速度≥4.0m/s；

控制精轧终轧温度为830℃-850℃；

层流采用加密冷却与层流冷却：前4组的每一组中上下各开5根集管，控制前4组的每一组的冷却水的流量是312-390m³/h，且前4组的每一组的冷却水的压力是0.07MPa；

第5组-第18组中打开喷水的每一组中上下各开3根集管，控制第5组-第18组中打开喷水的每一组的冷却水的流量是156-234m³/h，且第5组-第18组中打开喷水的每一组的冷却水的压力是0.07MPa，以使得卷取温度为600℃-620℃。

优选的，车轮钢包括以下质量百分数的元素：0.06%-0.10%的C，0.05%-0.15%的Si，0.70%-1.0%的Mn，0.010%-0.030%的Ti，0.020%-0.050%的Als，S≤0.006%，P≤0.020%，余量的Fe元素以及不可避免的杂质元素。

优选的，钢坯在加热炉中的加热制度为：预热段为850℃-1100℃，一加热段为1100℃-1210℃，二加热段为1210℃-1270℃，均热段为1200℃-1250℃；总加热时间为150min-200min。

优选的，轧制制度：钢坯的原始厚度是210mm，然后粗轧轧制5道次，粗轧出口的板坯厚度为35mm-42mm，然后精轧轧制7道次，最终轧制成品3.0mm-12.0mm厚度。

本申请取得了如下的有益的技术效果：

本申请包括：(1) 精轧入口温度、精轧速度确定；(2) 粗轧终轧温度确定，粗轧、精轧的除鳞水开水模式设定；(3) 精轧终轧温度、卷取温度确定；(4) 层流冷却模式确定；

本申请中，因为开平过程中钢板在反复弯曲的作用下会促使氧化铁皮与基体脱落，为控制氧化铁皮脱落，要求氧化铁皮的附着力强、延伸率好，因而要控制氧化铁皮的结构；

本申请的总体设计方案：通过适当的粗轧温度控制、精轧入口温度控制来提高精轧速度，以提高层流冷却速度，加上精轧终轧温度和卷取温度的设定以及层流冷却模式的设定来控制车轮钢表面氧化铁皮的附着力，使其不易脱落，避免了钢卷开平过程中氧化铁皮脱落情况；

具体地说是通过控制适当的精轧进钢温度、精轧穿带速度，设定适当的精轧终轧温度、卷取温度和层流冷却模式来控制车轮钢板卷表面的氧化铁皮结构，使其不易脱落，减少在开平时表面氧化铁皮剥落、掉粉，满足了用户开平直接使用的需求，减少了用户表面处理工序，降低了使用成本；

本申请提供了一种控制热轧车轮钢板卷在开平时氧化铁皮剥落、掉粉的方法，使热连轧带钢厂能够批量生产表面氧化铁皮不易脱落、满足用户直接开平使用的车轮钢板卷；

本申请在不增加投资的基础上，通过适当的轧制及冷却工艺调整来控制车轮钢表面氧化铁皮的附着力，使其不易脱落，避免钢卷开平过程的掉粉，满足用户开平使用的需求，减少表面处理工序，降低使用成本，且工艺调整方便、快捷。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本申请提供了一种减少车轮钢板卷开平时氧化铁皮脱落的轧制方法，轧制方法包括以下依次进行的步骤：钢坯在加热炉中进行加热、加热炉后高压水除鳞、5道次粗轧、粗轧机前后高压水除鳞、飞剪切头尾、精轧前高压水除鳞、7架精轧机组轧制、层流冷却、卷取；

轧制工序：控制加热炉后高压水除鳞开2组，粗轧机前、机后除鳞水全开，粗轧机前的除鳞水1、3、5道次打开，且粗轧机前的除鳞水的压力是21-25 MPa，粗轧机后的除鳞水2、4道次打开，且粗轧机后的除鳞水的压力是21-25MPa，以使得粗轧终轧温度≤1050℃，精轧入口温度≤1020℃；

精轧机间除鳞水及机架间冷却水全开，控制精轧机F1、F2出口的除鳞水打开，F3-F7之间的机架间冷却水打开，且精轧机之间的除鳞水的压力是13.5-14.5MPa、机架间冷却水的压力是1.0-1.2MPa，以使得精轧穿带速度≥4.0m/s；

控制精轧终轧温度为830℃-850℃；

层流采用加密冷却与层流冷却：前4组的每一组中上下各开5根集管，控制前4组的每一组的冷却水的流量是312-390m³/h，且前4组的每一组的冷却水的压力是0.07MPa；

第5组-第18组中打开喷水的每一组中上下各开3根集管，控制第5组-第18组中打开喷水的每一组的冷却水的流量是156-234m³/h，且第5组-第18组中打开喷水的每一组的冷却水的压力是0.07MPa，以使得卷取温度为600℃-620℃。

在本申请的一个实施例中，车轮钢包括以下质量百分数的元素：0.06%-0.10%的C，0.05%-0.15%的Si，0.70%-1.0%的Mn，0.010%-0.030%的Ti，0.020%-0.050%的Als，S≤0.006%，P≤0.020%，余量的Fe元素以及不可避免的杂质元素。

在本申请的一个实施例中，钢坯在加热炉中的加热制度为：预热段为850℃-1100℃，一加热段为1100℃-1210℃，二加热段为1210℃-1270℃，均热段为1200℃-1250℃；总加热时间为150min-200min。

在本申请的一个实施例中，轧制制度：钢坯的原始厚度是210mm，然后粗轧轧制5道次，粗轧出口的板坯厚度为35mm-42mm，然后精轧轧制7道次，最终轧制成品3.0mm-12.0mm厚度。

本申请中，包括以下几个关键工序的关键点：

(1) 轧制工序：

通过不同精轧入口温度、精轧轧制速度对比试验发现：在精轧进钢温度高于1020℃时，钢卷表面能看到明显的二次氧化铁皮，呈棉絮状；

在精轧轧制速度低于4.0m/s时开平板有明显的掉粉情况；

为满足精轧入口温度及轧制速度条件，在加热温度不能降低的情况下，粗轧机前、机后除鳞水全开以降低粗轧温度，使粗轧终轧温度≤1050℃，精轧机间除鳞水及机架间冷却水全开，以提高精轧穿带速度；

(2) 冷却工序：

进一步对比和开平跟踪发现在满足精轧进钢温度和轧制速度的条件下，不同的精轧终轧温度、卷取温度及层流冷却模式对氧化铁皮的厚度和附着力影响较大；

通过试验最终确定精轧终轧温度按830℃-850℃控制；

卷取温度按600℃-620℃控制；

层流采用加密冷却+层流冷却，前4组集管上下各开5根集管，4组以后上下各开3根集管；

在此冷却工艺下钢卷开平时氧化铁皮最不容易脱落。

本申请中，钢铁在高温状态下被氧化，在其表面形成一层致密的氧化铁皮（鳞皮）；在轧制前如果不能将这层氧化铁皮除去，在轧制过程中它们会被轧辊压入到带钢表面，影响其表面质量；残留的氧化铁皮也会加速轧辊的磨损，降低轧辊的使用寿命；如带钢需要酸洗时，残留的氧化铁皮会增加酸洗的难度，增加酸耗；因此，在钢坯轧制前，必须除去表面的氧化铁皮；利用高压水的机械冲击力来除去氧化铁皮（高压水除鳞）的方法是最通行有效的作法。

本申请提供的一种减少车轮钢板卷开平时氧化铁皮脱落的轧制方法的工作原理：

包括：(1) 精轧入口温度、精轧速度设定；(2) 粗轧终轧温度确定，粗轧、精轧的除磷水开水模式设定；(3) 精轧终轧温度、卷取温度设定；(4) 层流冷却模式设定；

(1) 精轧入口温度、精轧速度的功能与作用：

降低精轧入口温度可将减少氧化铁皮在精轧机架间生成，降低精轧入口温度也可提高精轧速度；

精轧速度的提高可提高带钢轧后的冷却速率，有利于减少氧化铁皮的生成，有利于提高氧化铁皮中Fe₃O₄的含量，减少加工过程中的氧化铁皮脱落；

但精轧入口温度太低、精轧速度过高会造成轧制力增大，降低轧制稳定性；

(2) 粗轧终轧温度，粗轧、精轧的除鳞水开水模式的功能与作用：

粗轧终轧温度降低有利于减少中间坯氧化铁皮的生成，粗轧、精轧除鳞水开水模式不仅与氧化铁皮的除去有关，也起到冷却中间坯的作用，降低表面温度，减少氧化铁皮的生成；

(3) 精轧终轧温度、卷取温度的功能与作用：

精轧终轧温度、卷取温度起控制冷却的作用，主要是为达到期望的组织性能而设定其控制范围；

在氧化铁皮控制方面，适当的精轧终轧温度可减少氧化铁皮的生成，适当的卷取温度可控制氧化铁皮的结构，生成更多的Fe₃O₄，减少加工过程中的氧化铁皮脱落；

(4) 层流冷却模式的功能与作用：

层流冷却模式确定轧后带钢的冷却速率，提高带钢的冷却速率可抑制氧化铁皮的生成，同时可改变生成的氧化铁皮的结构。

本申请中，以某厂1780热连轧为例，层流工艺设备包括3个高位层流水箱、368个集管；层流高位水箱有3个，其中的水源来自层流泵站，水循环利用；层流集管分为18组，每组由上下两排，每排有8-16个集管，每个集管由若干的水嘴组成；层流每组集管宽度1.7米，相邻两组集管中心距离5.32米；前6组为加密段，每组上下各10个集管；中间10组为精调段，每组上8根、下12根集管；后2组为微调段，每组上8个集管、下16个集管。

本申请中的含量(%)均为质量百分数。

本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种减少车轮钢板卷开平时氧化铁皮脱落的轧制方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

一种减少车轮钢板卷开平时氧化铁皮脱落的轧制方法，轧制方法包括以下依次进行的步骤：钢坯在加热炉中进行加热、加热炉后高压水除鳞、5道次粗轧、粗轧机前后高压水除鳞、飞剪切头尾、精轧前高压水除鳞、7架精轧机组轧制、层流冷却、卷取；

车轮钢包括以下质量百分数的元素：0.09%的C，0.08%的Si，0.75%的Mn，0.015%的Ti，0.030%的Als，S≤0.005%，P≤0.020%，余量的Fe元素以及不可避免的杂质元素；

钢坯在加热炉中的加热制度为：

加热温度：预热段为850℃-1100℃，一加热段为1100℃-1210℃，二加热段为1210℃-1270℃，均热段为1200℃-1250℃；总加热时间：160min；

轧制制度：钢坯的原始厚度是210mm，然后粗轧轧制5道次，粗轧出口的板坯厚度为40mm，然后精轧轧制7道次，最终轧制成品12.0mm厚度；

轧制工序：控制加热炉后高压水除鳞开2组，粗轧机前、机后除鳞水全开，粗轧前1、3、5道次除鳞水均打开，且粗轧机前的除鳞水的压力是22 MPa，粗轧机后2、4道次除鳞水打开，且粗轧机后的除鳞水的压力是22MPa，以使得粗轧终轧温度≤1050℃，精轧入口温度≤1020℃；

精轧机间除鳞水及机架间冷却水全开，控制精轧机之间的F1、F2出口除鳞水打开，F3-F7之间机架间冷却水打开，且精轧机之间的除鳞水的压力是14.0MPa、机架间冷却水的压力是1.2MPa，以使得精轧穿带速度≥4.0m/s；

控制精轧终轧温度为830℃-850℃；

层流采用加密冷却与层流冷却：前4组的每一组中上下各开5根集管，控制前4组的每一组的冷却水的流量是312-390m³/h，且前4组的每一组的冷却水的压力是0.07MPa；

第5组-第18组中打开喷水的每一组中上下各开3根集管，控制第5组-第18组中打开喷水的每一组的冷却水的流量是156-234m³/h，且第5组-第18组中打开喷水的每一组的冷却水的压力是0.07MPa，以使得卷取温度为600℃-620℃。

实施例2

一种减少车轮钢板卷开平时氧化铁皮脱落的轧制方法，轧制方法包括以下依次进行的步骤：钢坯在加热炉中进行加热、加热炉后高压水除鳞、5道次粗轧、粗轧机前后高压水除鳞、飞剪切头尾、精轧前高压水除鳞、7架精轧机组轧制、层流冷却、卷取；

车轮钢包括以下质量百分数的元素：0.08%的C，0.05%的Si，0.95%的Mn，0.015%的Ti，0.030%的Als，S≤0.005%，P≤0.020%，余量的Fe元素以及不可避免的杂质元素；

钢坯在加热炉中的加热制度为：

预热段为850℃-1100℃，一加热段为1100℃-1210℃，二加热段为1210℃-1270℃，均热段为1200℃-1250℃；加热时间：160min；

轧制制度：钢坯的原始厚度是210mm，然后粗轧轧制5道次，粗轧出口的板坯厚度为38mm，然后精轧轧制7道次，最终轧制成品8.0mm厚度；

轧制工序：控制加热炉后高压水除鳞开2组，粗轧机前、机后除鳞水全开，粗轧机前1、3、5道次除鳞水均打开且粗轧机前的除鳞水的压力是22 MPa，粗轧机后的除鳞水2、4道次打开，且粗轧机后的除鳞水的压力是22MPa，以使得粗轧终轧温度≤1050℃，精轧入口温度≤1020℃；

精轧机间除鳞水及机架间冷却水全开，控制精轧机F1、F2出口的除鳞水打开，F3-F7之间的机加间水打开，且精轧机之间的除鳞水的压力是14MPa、机架间冷却水的压力是1.2MPa，以使得精轧穿带速度≥4.0m/s；

控制精轧终轧温度为830℃-850℃；

层流采用加密冷却与层流冷却：前4组的每一组中上下各开5根集管，控制前4组的每一组的冷却水的流量是312-390m³/h，且前4组的每一组的冷却水的压力是0.07MPa；

第5组-第18组中打开喷水的每一组中上下各开3根集管，控制第5组-第18组中打开喷水的每一组的冷却水的流量是156-234m³/h，且第5组-第18组中打开喷水的每一组的冷却水的压力是0.07MPa，以使得卷取温度为600℃-620℃。

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。

Claims (4)

1.一种减少车轮钢板卷开平时氧化铁皮脱落的轧制方法，其特征是，轧制方法包括以下依次进行的步骤：钢坯在加热炉中进行加热、加热炉后高压水除鳞、5道次粗轧、粗轧机前后高压水除鳞、飞剪切头尾、精轧前高压水除鳞、7架精轧机组轧制、层流冷却、卷取；

轧制工序：控制加热炉后高压水除鳞开2组，粗轧机前、机后除鳞水全开，粗轧机前的除鳞水1、3、5道次打开，且粗轧机前的除鳞水的压力是21-25 MPa，粗轧机后的除鳞水2、4道次打开，且粗轧机后的除鳞水的压力是21-25MPa，以使得粗轧终轧温度≤1050℃，精轧入口温度≤1020℃；

精轧机间除鳞水及机架间冷却水全开，控制精轧机F1、F2出口的除鳞水打开，F3-F7之间的机架间冷却水打开，且精轧机之间的除鳞水的压力是13.5-14.5MPa、机架间冷却水的压力是1.0-1.2MPa，以使得精轧穿带速度≥4.0m/s；

控制精轧终轧温度为830℃-850℃；

层流采用加密冷却与层流冷却：前4组的每一组中上下各开5根集管，控制前4组的每一组的冷却水的流量是312-390m³/h，且前4组的每一组的冷却水的压力是0.07MPa；

第5组-第18组中打开喷水的每一组中上下各开3根集管，控制第5组-第18组中打开喷水的每一组的冷却水的流量是156-234m³/h，且第5组-第18组中打开喷水的每一组的冷却水的压力是0.07MPa，以使得卷取温度为600℃-620℃。

2.根据权利要求1所述的一种减少车轮钢板卷开平时氧化铁皮脱落的轧制方法，其特征是，车轮钢包括以下质量百分数的元素：0.06%-0.10%的C，0.05%-0.15%的Si，0.70%-1.0%的Mn，0.010%-0.030%的Ti，0.020%-0.050%的Als，S≤0.006%，P≤0.020%，余量的Fe元素以及不可避免的杂质元素。

3.根据权利要求1所述的一种减少车轮钢板卷开平时氧化铁皮脱落的轧制方法，其特征是，钢坯在加热炉中的加热制度为：预热段为850℃-1100℃，一加热段为1100℃-1210℃，二加热段为1210℃-1270℃，均热段为1200℃-1250℃；总加热时间为150min-200min。

4.根据权利要求1所述的一种减少车轮钢板卷开平时氧化铁皮脱落的轧制方法，其特征是，轧制制度：钢坯的原始厚度是210mm，然后粗轧轧制5道次，粗轧出口的板坯厚度为35mm-42mm，然后精轧轧制7道次，最终轧制成品3.0mm-12.0mm厚度。