CN116213455A - 一种双相钢氧化铁皮缺陷控制方法 - Google Patents

一种双相钢氧化铁皮缺陷控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热轧双相钢的氧化铁皮缺陷控制方法，属于轧钢技术领域。它包括如下工艺控制：板坯再加热、除鳞、粗轧；精扎：开启1‑2架次中压水，工作辊防剥落水、冷却水开启，最后一机架开启润滑轧制，油水比0.7‑1.0；双相钢精轧时钢板凸度≤60μm，楔形≤60μm；所述双相钢精轧采用恒速轧制，精轧出口速度5.5‑6.0m/s；层流冷却：采用三段式冷却；开启侧喷水、顶吹水、气喷；所述层流冷却水温30‑32℃，层流冷却水中Cl‑含量≤100mg/L；平整、酸洗，即获得成品钢卷。本发明提供精轧过程和层流冷却过程中产生的氧化铁皮控制方法，解决了精轧过程和卷取过程无除鳞手段的共性问题，提供了一种高表面质量双相钢的生产方法。

Description

一种双相钢氧化铁皮缺陷控制方法
技术领域
本发明涉及一种热轧钢的生产方法，属于轧钢技术领域，具体涉及一种双相钢氧化铁皮缺陷控制方法。
背景技术
热轧双相钢组织类型为铁素体加马氏体，或铁素体加贝氏体，铁马双相钢具有较低的屈服强度、较低的屈强比，以及较高的抗拉强度，铁贝双相钢具有良好的扩孔翻边性能。因此热轧双相钢应用于汽车结构上时，具有比传统铁素体钢更优良的综合性能。同时，由于汽车结构件对产品外观要求较高，因此要求热轧双相钢具有良好的表面质量，不能出现肉眼可见的表面缺陷。但是由于热轧双相钢多采用三段式冷却，即快冷+空冷+快冷的冷却方式以获得双相组织，在精轧后阶段和空冷阶段易出现三次氧化铁皮形核长大，并在后续工序破碎形成表面缺陷，因此，热轧双相钢的表面缺陷大多数为氧化铁皮引起的缺陷，该类缺陷的控制技术是一大难题。
经检索，CN 110000207 B公开了一种高表面等级热轧酸洗双相钢的制造方法，其通过控制加热温度促进铸坯氧化铁皮剥落，通过控制粗轧除磷道次、除鳞水压力，提高粗轧速度减少粗轧后氧化铁皮，通过控制卷取温度、卷取张力、侧导板压力控制层流冷却过程中Fe3O4的形成，卷取后经过酸洗、平整、烘干工序，并设定适宜的工艺制度，克服现有工艺条件下氧化铁皮，麻点、麻坑缺陷。可知，该专利未述及精轧过程、即层流冷却空冷段氧化铁皮的控制方法。
CN 103921058 B公开了一种低酸耗高表面质量的带钢表面氧化物清除方法，其主要是通过平整机、多辊矫直机对氧化物进行破碎、剥离，通过刷洗装置清除带钢表面脱落及松动的氧化物，在经过酸洗、漂洗、表面研磨等，获得成品钢卷。该发明主要采用机械方式去除氧化膜，易在机械处理时引入新的缺陷，如划伤等，且双相钢不宜采用平整机、矫直机改善钢板表面，否则易改变钢的力学性能。
CN 110479774 B公开了一种消除薄规格热轧酸洗钢表面麻坑缺陷的方法，其主要通过采用较高的板坯加热温度，精轧采用高温快轧手段，控制辊面质量，以降低带钢表面麻坑缺陷发生率。但是该方法也无法完全套用到热轧双相钢上，因为热轧双相钢层流冷却工艺复杂，为实现层流冷却工艺的稳定控制，一般采用恒速轧制，轧制速度不宜过高，且终轧温度过高易影响双相组织比例，从而影响双相钢的力学性能。
CN 104307897 B公开了一种消除带钢表面麻坑缺陷的工艺方法，其主要通过控制粗轧除磷，控制精轧机架间冷却水开启量及精轧速度，来实现表面麻坑缺陷的控制。该发明主要通过控制精轧前的二次氧化铁皮以达到减少麻坑缺陷，未涉及三次氧化铁皮的控制。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种热轧双相钢的氧化铁皮缺陷控制方法，在精轧过程和层流冷却过程中产生的氧化铁皮控制方法，解决了精轧过程和卷取过程无除鳞手段的共性问题，提供了一种高表面质量双相钢的生产方法。
为实现上述目的，本发明公开了一种热轧双相钢的氧化铁皮缺陷控制方法，具体生产工艺流程包括：
板坯再加热、除鳞、粗轧；
精扎：开启1-2架次中压水，工作辊防剥落水、冷却水开启，最后一机架开启润滑轧制，油水比0.7-1.0；双相钢精轧时钢板凸度≤60μm，楔形≤60μm；所述双相钢精轧采用恒速轧制，精轧出口速度5.5-6.0m/s；
层流冷却：采用三段式冷却；所述三段式冷却为快速水冷-空冷-快速水冷；所述空冷阶段，空冷(弛豫)温度为690～710℃，空冷(弛豫)时间为8～10s；层流冷却水中Cl-含量≤100mg/L；
卷取、平整、酸洗，即获得成品钢卷。
进一步地，在上述技术方案中，所述热轧双相钢的化学成分，按重量百分比计包括：C 0.04～0.10％，Si 0.05-0.20％，Mn 0.8～1.1％，Nb 0.010～0.030％，Cr0.40～0.60％，Als 0.010～0.050％，P≤0.015％，S≤0.010％，其余为Fe与不可避免的杂质。
进一步地，在上述技术方案中，所述热轧双相钢的内部显微组织为铁素体+马氏体；其体积分数为铁素体80～90％、马氏体10～20％。
又进一步地，在上述技术方案中，所述双相钢板坯再加热出炉后进行除鳞，除鳞水压力≥20MPa。
进一步地，在上述技术方案中，所述双相钢粗轧时全长、全道次除鳞，除鳞水压力≥20MPa；双相钢粗轧后投用热卷箱。
进一步地，在上述技术方案中，所述双相钢粗轧后的中间坯在精轧前除鳞，除鳞水压力≥20MPa。
进一步地，在上述技术方案中，所述三段冷却中第一段快速水冷冷却速率为15～25℃/s，第三段快速水冷冷却速率为20～30℃/s；所述层流冷却时开启侧喷水、顶吹水、气喷；所述层流冷却水温30-32℃。
进一步地，在上述技术方案中，所述双相钢卷取温度130-180℃；双相钢卷取时关闭助卷辊、夹送辊冷却水，卷取后立卷放置至钢卷温度低于50℃，再送入平整机将钢卷表面摊开重卷，以去除表面积水。
进一步地，在上述技术方案中，所述双相钢平整后送入酸洗机组进行酸洗，酸洗前不投用拉矫。
本发明有意效果
(1)本发明采用常规的热连轧-平整-酸洗工艺，生产流程简单，设备适应能力强，生产效率高，产品成材率高。
(2)本发明提供了精轧过程和层流冷却过程中产生的氧化铁皮控制方法，解决了精轧过程和卷取过程无除鳞手段的共性问题，提供了一种高表面质量双相钢的生产方法。
附图说明
图1为实施例1成品钢金相组织图。
图2为实施例1成品钢表面示意图。
图3为实施例2成品钢金相组织图。
图4为实施例2成品钢表面示意图。
图5为对比例1成品钢金相组织图。
图6为对比例1成品钢表面示意图。
图7为对比例2成品钢金相组织图。
图8为对比例2成品钢表面示意图。
图9为对比例2成品钢表面扫描电镜图。
具体实施内容
下面对本发明所述的双相钢氧化铁皮缺陷控制方法进行说明。
其中，本发明所述的氧化铁皮缺陷主要包括横纹、麻坑等，其中，横纹缺陷主要是指钢板氧化铁皮在较低的卷取温度和较快的冷却速度综合作用下变脆，在卷取过程中沿垂直轧制方向发生氧化铁皮剥落，酸洗后呈现周期性的横向条纹。麻坑缺陷是指钢板表面的氧化铁皮与轧辊或平整辊接触时被压入钢板基体，酸洗后氧化铁皮脱落形成点状凹坑。
板坯出加热炉后要求进行除鳞，且除磷水压力≥20MPa，是为了去除板坯加热后形成的表面氧化铁皮，限定除磷水压力是为了保证除鳞效果，确保氧化铁皮去除干净。
粗轧时要求全长、全数除鳞，除磷水压力≥20MPa，是为了确保粗轧道次板坯空冷时形成的氧化铁皮去除干净。
粗轧后投用热卷箱是为了保证钢卷温度的均匀性，同时使粗轧后中间坯表面的氧化铁皮剥落。
精轧前除鳞，且除磷水压力≥20MPa，是为了去除精轧前中间坯表面的氧化铁皮。
精轧时要求开启1-2架次中压水是为了去除精轧道次间隙空冷时形成的表面氧化铁皮。开启工作辊防剥落水、冷却水是为了降低工作辊温度，防止工作辊在高温条件下形成的氧化铁皮剥落并压入到钢板表面。最后一机架开启润滑轧制，且要求油水比0.7-1.0，是由于最后一机架钢板温度较低，轧辊负荷较重，不投用润滑轧制时易造成轧辊和钢板振动，促进轧辊表面氧化铁皮剥落，且钢板表面产生周期性振痕风险增加。
精轧时要求钢板凸度、楔形控制在60μm以内，是为了控制精轧后钢板的板形，凸度或楔形偏大时易导致钢板形成浪形，使得后续层流冷却时钢板表面积水，在积水、空气、高温的耦合作用下，钢板表面易形成氧化铁皮，增加后续氧化铁皮剥落形成横纹、或者氧化铁皮压入形成麻坑的风险。
精轧时要求采用恒速轧制，且限定精轧出口速度5.5-6.0m/s，是由于双相钢层流冷却采用“快速水冷-空冷-快速水冷”三段式冷却，空冷阶段的空冷温度(弛豫温度)、空冷时间(弛豫时间)会影响成品钢中的铁素体和马氏体比例，从而影响成品钢的抗拉强度，因此弛豫温度和弛豫时间必须严格控制，本发明通过采用恒速轧制实现弛豫温度和弛豫时间的精准控制。所述三段冷却中第一段快速水冷冷却速率为15～25℃/s，第三段快速水冷冷却速率为20～30℃/s；所述层流冷却时开启侧喷水、顶吹水、气喷；另外，钢板在空冷阶段会形成表面氧化铁皮，因此弛豫温度不宜过高，弛豫时间不宜过长，本发明将弛豫温度和弛豫时间分别限定在690-710℃和8-10s。
层流冷却时开启侧喷水、顶吹水、气喷等以吹扫钢板表面积水，是由于钢板表面积水时易促进氧化铁皮的生长。
层流冷却时采用较高的水温30-32℃，是为了防止层冷水温偏低时，钢板表面氧化铁皮变脆，在后续卷取时剥落形成横纹缺陷。另外，要求层冷水中Cl-含量不高于100mg/L，是为了防止钢板在Cl-的作用下腐蚀加剧，形成氧化铁腐蚀产物，以及在钢板表面形成点状腐蚀坑。
本发明将卷取温度限定在130-180℃，是为了促进马氏体转变，形成铁素体加马氏体双相组织。同时，卷取温度偏高时，易形成氧化铁皮，在后续平整、拉矫工序被轧辊压入钢的基体，酸洗后形成麻坑。卷取温度偏低时，钢板表面氧化铁皮变脆，在后续卷取时易受钢卷周向张力的作用剥落形成横纹缺陷。
卷取时关闭助卷辊、夹送辊冷却水，是为了防止冷却水使钢板表面氧化铁皮激冷变脆，剥落形成横纹缺陷。卷取后立卷放置，以及通过平整机将钢卷表面摊开，均是为了去除钢卷内部积水，减少氧化铁皮生长。
酸洗前不投用拉矫是为了防止钢板表面氧化铁皮压入，酸洗后形成麻坑缺陷。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
一种热轧双相钢，其化学成分见表1，余量为Fe及不可避免的杂质。
采用上述成分冶炼获得板坯，板坯加热出炉后除鳞，除鳞水压力22MPa，粗轧时全长、全数除鳞，除磷水压力21MPa，粗轧后过热卷箱。精轧前除鳞，除鳞水压力22MPa，精轧时开启前两机架F1、F2中压水，开启工作辊防剥落水和冷却水，最后一机架F7投用润滑轧制，油水比0.8，凸度49μm、楔形50μm，采用恒速轧制，精轧出口速度5.6m/s。层流冷却开启侧喷水、顶吹水、气喷等以吹扫钢板表面积，空冷(弛豫)温度700℃，空冷(弛豫)时间9s，层流冷却水温31℃，Cl-含量80mg/L，卷取温度170℃。卷取时关闭助卷辊、夹送辊冷却水，是卷取后立卷放置，以及通过平整机将钢卷表面摊开，酸洗前不投用拉矫。
图1为成品钢显微组织表面形貌微观结构示意图，图2成品钢表面示意图。成品钢显微组织为铁素体+马氏体，其体积分数为铁素体90％、马氏体10％，钢板表面质量良好。
实施例2
一种热轧双相钢，其化学成分见表1，余量为Fe及不可避免的杂质。
采用上述成分冶炼获得板坯，板坯加热出炉后除鳞，除鳞水压力24MPa，粗轧时全长、全数除鳞，除磷水压力22MPa，粗轧后过热卷箱。精轧前除鳞，除鳞水压力21MPa，精轧时开启第一机架F1中压水，开启工作辊防剥落水和冷却水，最后一机架F7投用润滑轧制，油水比0.9，凸度43μm、楔形46μm，采用恒速轧制，精轧出口速度5.8m/s。层流冷却开启侧喷水、顶吹水、气喷等以吹扫钢板表面积，空冷(弛豫)温度710℃，空冷(弛豫)时间8s，层流冷却水温31℃，Cl-含量75mg/L，卷取温度160℃。卷取时关闭助卷辊、夹送辊冷却水，是卷取后立卷放置，以及通过平整机将钢卷表面摊开，酸洗前不投用拉矫。
图3为成品钢显微组织表面形貌微观结构示意图，图4成品钢表面示意图。成品钢显微组织为铁素体+马氏体，其体积分数为铁素体88％、马氏体12％，钢板表面质量良好。
对比例1
一种热轧双相钢，其化学成分见表1，余量为Fe及不可避免的杂质。
采用上述成分冶炼获得板坯，板坯加热出炉后除鳞，除鳞水压力22MPa，粗轧时全长、全数除鳞，除磷水压力21MPa，粗轧后过热卷箱。精轧前除鳞，除鳞水压力22MPa，精轧时未开启机架中压水，工作辊防剥落水，最后一机架F7投用润滑轧制，油水比0.9，凸度51μm、楔形46μm，采用恒速轧制，精轧出口速度5.8m/s。层流冷却开启侧喷水、顶吹水、气喷等以吹扫钢板表面积，空冷(弛豫)温度705℃，空冷(弛豫)时间9s，层流冷却水温31℃，Cl-含量110mg/L，卷取温度140℃。卷取时关闭助卷辊、夹送辊冷却水，是卷取后卧卷放置，未投用平整，酸洗前不投用拉矫。
图3为成品钢显微组织表面形貌微观结构示意图，图4成品钢表面示意图。成品钢显微组织为铁素体+马氏体，其体积分数为铁素体86％、马氏体14％，钢板表面存在麻坑缺陷。由附图5可见，表面显微组织有氧化铁皮压入痕迹，即麻坑底部显微组织呈压入式的轧制流线。这是由于对比例1精轧时未开启机架中压水，工作辊防剥落水，精轧时存在残留氧化铁皮，压入钢板表面酸洗后形成麻坑缺陷。且卷取后钢卷采用卧卷放置、未投用平整导致钢卷内部积水，Cl-含量偏高的积水进一步促进钢板表面氧化铁皮和腐蚀坑点的形成。
对比例2
一种热轧双相钢，其化学成分见表1，余量为Fe及不可避免的杂质。
采用上述成分冶炼获得板坯，板坯加热出炉后除鳞，除鳞水压力21MPa，粗轧时全长、全数除鳞，除磷水压力23MPa，粗轧后过热卷箱。精轧前除鳞，除鳞水压力21MPa，精轧时开启前两机架F1、F2中压水，开启工作辊防剥落水和冷却水，最后一机架F7未投用润滑轧制，凸度71μm、楔形75μm，采用恒速轧制，精轧出口速度5.9m/s。层流冷却未开启侧喷水、顶吹水、气喷等以吹扫钢板表面积，空冷(弛豫)温度740℃，空冷(弛豫)时间12s，层流冷却水温30℃，Cl-含量80mg/L，卷取温度180℃。卷取时未关闭助卷辊、夹送辊冷却水，卷取后立卷放置，以及通过平整机将钢卷表面摊开，酸洗前不投用拉矫。
图7为成品钢显微组织表面形貌微观结构示意图，图8成品钢表面示意图。成品钢显微组织为铁素体+马氏体，其体积分数为铁素体87％、马氏体13％，钢板表面存在横纹缺陷。由附图9可见，横纹缺陷为氧化铁皮剥落所致，这是由于对比例2精轧最后一机架F7未投用润滑轧制，造成轧辊和钢板振动，促进轧辊表面氧化铁皮剥落。同时钢板凸度和楔形较高，造成钢板边浪，再加上层流冷却未开启侧喷水、顶吹水、气喷，无法有效去除边浪位置表面积水，促进了氧化铁皮的生长。另外，空冷(弛豫)温度偏高、空冷(弛豫)时间偏长也会促进空冷阶段氧化铁皮生长，再加上卷取时助卷辊、夹送辊冷却水促进了氧化铁皮的剥落，因此对比例2再酸洗后形成横纹缺陷。
表1各实施例化学成分按重量百分比计(wt％)
Figure BDA0004009231820000071
Figure BDA0004009231820000081
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Claims (9)

1.一种热轧双相钢的氧化铁皮缺陷控制方法，其特征在于，所述方法步骤依次为：
板坯再加热、除鳞、粗轧；
精扎：开启1-2架次中压水，工作辊防剥落水、冷却水开启，最后一机架开启润滑轧制，油水比0.7-1.0；双相钢精轧时钢板凸度≤60μm，楔形≤60μm；所述双相钢精轧采用恒速轧制，精轧出口速度5.5-6.0m/s；
层流冷却：采用三段式冷却；所述三段式冷却为快速水冷-空冷-快速水冷；所述空冷阶段，空冷温度为690～710℃，空冷时间为8～10s；层流冷却水中Cl-含量≤100mg/L；
卷取、平整、酸洗，即获得成品钢卷。
2.根据权利要求1所述热轧双相钢的氧化铁皮缺陷控制方法，其特征在于，所述热轧双相钢包括如下质量百分比的各组分：C 0.04～0.10％，Si 0.05-0.20％，Mn 0.8～1.1％，Nb0.010～0.030％，Cr 0.40～0.60％，Als 0.010～0.050％，P≤0.015％，S≤0.010％，其余为Fe与不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述热轧双相钢的氧化铁皮缺陷控制方法，其特征在于，所述层流冷却时开启侧喷水、顶吹水、气喷；所述层流冷却水温30-32℃。
4.根据权利要求1所述热轧双相钢的氧化铁皮缺陷控制方法，其特征在于，所述卷取温度130～180℃；卷取时关闭助卷辊、夹送辊冷却水，卷取后立卷放置至钢卷温度低于50℃，再送入平整机将钢卷表面摊开。
5.根据权利要求1所述热轧双相钢的氧化铁皮缺陷控制方法，其特征在于，所述热轧双相钢的内部显微组织为铁素体+马氏体；其体积分数为铁素体80～90％、马氏体10～20％。
6.根据权利要求1所述热轧双相钢的氧化铁皮缺陷控制方法，其特征在于，所述双相钢板坯再加热出炉后进行除鳞，所述除鳞水压力≥20MPa。
7.根据权利要求1所述热轧双相钢的氧化铁皮缺陷控制方法，其特征在于，所述粗轧全长、全道次除鳞，除鳞水压力≥20MPa；粗轧后投用热卷箱。
8.根据权利要求1所述热轧双相钢的氧化铁皮缺陷控制方法，其特征在于，双相钢粗轧后的中间坯在精轧前除鳞，除鳞水压力≥20MPa。
9.根据权利要求1所述热轧双相钢的氧化铁皮缺陷控制方法，其特征在于，双相钢平整后送入酸洗机组进行酸洗，酸洗前不投用拉矫。
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