CN1927485A - 一种csp薄板坯生产线冷轧供料的工艺方法 - Google Patents
一种csp薄板坯生产线冷轧供料的工艺方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种CSP薄板坯生产线冷轧供料的工艺方法，属冶金轧钢技术领域，用于解决CSP薄板坯生产线冷轧供料组织状态好且降低屈服强度、提高延伸率的问题。构成包括温度制度和变形制度，改进后温度制度如下：均热炉出炉钢温1045℃－1062℃，终轧温度860℃－880℃，卷曲温度625℃－635℃；所述变形制度的粗轧机压下率为48.5－50.3％。本发明通过对不同规格产品进行大量对比试验，找出优化的卷曲温度和粗轧机压下率，实行630℃左右的低温卷取，同时提高R1粗轧机的压下率。改进后，可在不添加任何微量元素的情况下，得到正常铁素体与珠光体组织，并可降低成品晶粒度级别、降低屈服强度、提高延伸率，满足后续加工要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种轧钢工艺方法，特别是CSP薄板坯生产线冷轧供料的温度制度和变形制度，属冶金轧钢技术领域。
背景技术
轧钢是金属压力加工中的一种主要加工方法，通过轧制可使铸坯或钢锭产生永久变形，还可改变它们内部比较疏松多孔、晶粒组织粗大且不均匀、偏析较严重的现象。在轧制过程中主要控制的工艺参数有变形制度、温度制度等，合理的制定这些工艺参数可获得所要求的晶粒及组织，并可使钢材获得所需要的综合力学性能。
CSP薄板坯生产线冷轧供料与CSP常规工艺生产低碳钢板不同，要求降低成品晶粒度级别达到粗化晶粒的目的，从而降低屈服强度，提高延伸率，为后续工序的冷轧加工做好组织和性能准备。CSP常规工艺生产低碳钢板根据成品厚度不同，变形制度的R1粗轧机压下率为40～46％，温度制度的卷曲温度为高于670℃。上述工艺参数对于CSP生产线生产冷轧供料是不合适的，其一：高于670℃的高温卷取工艺方案，卷取前相变不容易完成，使得卷取后继续发生相变，由于此时冷却速度缓慢，容易在铁素体晶界处生成渗碳体，使带钢的工艺性能与综合力学性能变坏；其二：由于粗轧机压下率偏小，使得精轧机的压下率偏大，造成成品晶粒偏细，屈服强度较高不利于冷轧加工变形。为解决成品晶粒偏细，屈服强度较高不利于冷轧加工变形的问题，有些生产厂家在生产低碳钢时添加微量的硼元素以固定钢中的氮，避免因生成弥散细小的氮化铝颗粒而提高强度。但采用添加微量硼元素固定钢中氮的工艺方法，一方面增加冶炼成本，另一方面由于钢中的氮与硼优先结合生成氮化硼或碳氮化硼，从而不能与铝结合生成氮化铝。而氮化铝在冷轧后退火过程中控制饼性晶粒形成，使冷轧板具有良好的冲压性能。如热轧过程中没有生成氮化铝，在冷轧后的退火过程中将不易形成饼形晶粒，从而影响冷轧板的冲压性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种CSP薄板坯生产线冷轧供料的工艺方法，该方法通过优化温度制度和变形制度的有关工艺参数，可使得在不添加任何微量元素的情况下，得到正常的铁素体与珠光体组织，并可降低成品晶粒度级别、降低屈服强度、提高延伸率，从而满足后续加工要求。
本发明所称问题是由以下技术方案解决的：
一种CSP薄板坯生产线冷轧供料的工艺方法，构成包括温度制度和变形制度，其特别之处是，所述温度制度为：均热炉出炉钢温1045℃-1062℃，终轧温度860℃-880℃，卷曲温度625℃-635℃；所述变形制度的粗轧机压下率为48.5-50.3％。
上述CSP薄板坯生产线冷轧供料的工艺方法，所述精轧机总压下率为：90.1-95.4％，其中精轧机F1(9)道次压下率为：43.2-54.5％，精轧机F2(10)道次压下率为：41.5-52.3％，精轧机F3(11)道次压下率为：35.7-44.7％，精轧机F4(12)道次压下率为28.2-38.6％，精轧机F5(13)道次压下率为：23.1-30.5％，精轧机F6(14)道次压下率为：16.2-19％。
上述CSP薄板坯生产线冷轧供料的工艺方法，所述粗轧机(5)为单道次轧制。
本发明针对CSP生产线常规工艺生产低碳钢板容易在铁素体晶界处生成渗碳体，且由于晶粒偏细、屈服强度较高不利于后续加工要求的问题对温度制度和变形制度的有关参数进行工艺优化，通过对不同规格产品进行大量对比试验，并结合轧机的实际工作能力找出优化的卷曲温度和压下率，其主要改进为：实行630℃左右的低温卷取，使带钢在卷取前完成相变，避免卷取后继续发生相变在铁素体晶界处生成渗碳体，并使得卷取后不发生氮化铝(AlN)析出，从而使热轧钢板得到正常的铁素体与珠光体组织，带钢的工艺性能与综合力学性能得到改善，并使冷轧退火后的冷轧板具有良好的冲压性能；采用低温卷曲后为避免晶粒进一步细化，需同时提高R1粗轧机的压下率，减少精轧机的总压下率，使得细化晶粒的程度减轻，降低带钢屈服强度，提高延伸率。
附图说明
图1是CSP生产线设备布置示意图。
图中各标号为：1.连铸机；2.加热炉；3.除鳞机；4.立辊；5.R1粗轧机；6.均热炉；7.事故剪；8.除鳞机；9.F1精轧机；10.F2精轧机；11.F3精轧机；12.F4精轧机；13.F5精轧机；14.F6精轧机；15.测量室；16.层流冷却；17.输出辊道；18.1#卷取机；19.2#卷取机。
具体实施方式
本发明针对CSP常规工艺生产低碳钢容易在铁素体晶界处生成渗碳体及粗轧机压下率偏小，造成晶粒偏细，而不利于后续加工要求的问题对卷取温度和轧制压下率进行了工艺参数优化。在卷取温度方面通过对低碳钢不同卷曲温度的室温组织进行大量对比试验，并结合层流冷却线的实际工作能力找出优化的冷轧供料卷曲温度工艺参数，其主要改进为：突破CSP常规工艺生产低碳钢一般采取高于670℃的高温卷取工艺方案，实行630℃左右的较低温度卷取，使带钢在卷取前完成相变，避免卷取后继续发生相变在铁素体晶界处生成渗碳体，使得带钢室温组织是铁素体与珠光体的正常组织，从而使带钢的工艺性能与综合力学性能得到改善。此外，卷取温度降低，使得卷取后不发生氮化铝(AlN)析出，从而使氮化铝以过饱和状态存于铁素体内；存于铁素体内的氮化铝(AlN)在冷轧后退火的加热过程中析出，平行排列在冷轧纤维结构之间，当再结晶时，沿轧向平行排列的氮化铝(AlN)阻碍了晶粒沿厚度方向长大，使晶粒成为拉长的薄饼形状，既饼形晶粒，从而使钢板具有良好的冲压性能。降低卷曲温度后随之产生了晶粒进一步细化倾向，为此，本发明改进压下制度即提高R1粗轧机的压下率，使得粗轧时奥氏体再结晶充分，改善奥氏体形态，进而改善铁素体形态，有助于降低屈服强度；此外，提高R1粗轧机的压下率，可以减少精轧机的总压下率，进而减少精轧机未再结晶区的累积压下率，使得细化晶粒的程度减轻，结果降低带钢屈服强度，提高延伸率。
为了验证降低卷取温度对铁素体晶界上渗碳体的影响，进行了实验室模拟试验。具体试验方案及过程如下：将两块低碳钢成品试验样加热到930℃保温20分钟，然后以与生产现场相同的冷却速度冷却到630℃和600℃，接着将试样分别放到630℃和600℃的两个已断电炉子中，让试样随炉进行冷却(模拟连轧厂成品卷缓冷)至室温。观察试验试样金相照片，铁素体晶界处没有发现渗碳体，带钢组织是铁素体与珠光体的正常组织，达到了预期试验目的。
试验室进行了模拟试验后，在CSP生产线进行了工业性试验。试验具体化学成分、工艺及组织情况如下所示：
(1)试验化学成分
| 编号 | C％ | Si％ | Mn％ | P％ | S％ | Als％ |
| 1 | 0.05 | 0.04 | 0.20 | 0.006 | 0.009 | 0.0327 |
| 2 | 0.06 | 0.04 | 0.19 | 0.005 | 0.009 | 0.0334 |
(2)试验工艺参数
| 编号 | 均热炉出炉钢温℃ | R1粗轧机压下率％ | 终轧温度℃ | 卷取温度℃ |
| 1 | 1046 | 48.5 | 860 | 630 |
| 2 | 1052 | 48.5 | 860 | 610 |
(3)试验金相检验
| 编号 | 规格(mm) | 组织 | 晶粒度级别 |
| 1 | 3.8 | F+P | 8.5 |
| 2 | 3.8 | F+P | 8.5～9 |
从组织照片中可看出，1号试样与2号试样铁素体晶界处均没有发现渗碳体，组织全部是铁素体与珠光体的正常组织；但2号试样由于卷取温度低，造成铁素体晶粒细，形态变差，影响带钢的工艺性能与综合力学性能，说明卷取温度没有进一步降低的必要。综合考虑卷曲温度为630℃±5℃。
参看图1，本发明所述CSP生产线粗轧机5和精轧机9～14的设置如图。本发明根据冷轧供料应适当降低带钢屈服强度，提高产品延伸率的要求，对变形制度的改进在于，控制变形制度，其中主要是增加R1粗轧机的压下率，这样即可以使奥氏体再结晶充分，改善奥氏体形态，进而改善铁素体形态，有助于降低屈服强度；又可以减少精轧机的总压下率，即减少精轧机未再结晶区的累积压下率，使得细化晶粒的程度减轻，其结果达到降低成品晶粒度级别，降低屈服强度，提高延伸率的目的。
精轧机总压下率与各道次压下率的量化关系如下：
ε总＝1-(1-ε1)(1-ε2)(1-ε3)(1-ε4)(1-ε5)(1-ε6)式中ε总为精轧机总压下率，ε1～ε6为各精轧机的道次压下率。
下面给出几个产品在其它工艺基本相同的条件下，R1粗轧机不同压下率对比情况表：
表1：产品化学成分
| 编号 | C％ | Si％ | Mn％ | P％ | S％ | Als％ |
| 1 | 0.06 | 0.02 | 0.29 | 0.007 | 0.009 | 0.0319 |
| 2 | 0.05 | 0.04 | 0.27 | 0.006 | 0.009 | 0.0627 |
| 3 | 0.04 | 0.05 | 0.27 | 0.009 | 0.004 | 0.0408 |
| 4 | 0.04 | 0.02 | 0.25 | 0.013 | 0.005 | 0.0308 |
表2：工艺参数
| 编号 | 均热炉出炉钢温℃ | R1粗轧机压下率％ | 终轧温度℃ | 卷取温度℃ |
| 1 | 1062 | 50 | 860 | 630 |
| 2 | 1048 | 42.9 | 860 | 630 |
| 3 | 1050 | 50 | 860 | 630 |
| 4 | 1050 | 48.6 | 860 | 630 |
表3：力学性能
| 编号 | 规格(mm) | 屈服强度(MPa) | 抗拉强度(Mpa) | 延伸率% |
| 1 | 2.75 | 300 | 390 | 42 |
| 2 | 3.5 | 320 | 405 | 42 |
| 3 | 3.0 | 295 | 385 | 44 |
| 4 | 3.0 | 300 | 385 | 43 |
表4：金相检验
| 编号 | 规格(mm) | 组织 | 晶粒度级别 |
| 1 | 2.75 | F+P | 8.5 |
| 2 | 3.5 | F+P | 9 |
| 3 | 3.0 | F+P | 8.5 |
| 4 | 3.0 | F+P | 8.5 |
从上表中可看出，1#试样、2#试样、3#试样、4#试样化学成分变化不大，工艺条件基本一样，不同的是2#试样R1粗轧机压下率比其它3块试样小，结果2#试样晶粒度级别为9级，其它3块试样晶粒度级别为8.5级；力学性能试验表明2#试样抗拉强度和屈服强度明显高于其它3块试样。此外，可从金相照片上看出2#试样组织照片中铁素体形态比其它三块试样组织照片中铁素体形态差。上述试验说明增加R1粗轧机的压下率有助于成品带钢铁素体晶粒粗化，同时有利于改善其形态，使带钢屈服强度降低，延伸率提高。但是，受设备条件限制，R1粗轧机压下率不能无限制提高，综合设备情况考虑，将R1粗轧机压下率设定48.5％-50.3％是合适的。
随着粗轧机压下率提高，精轧机压下率也要做出相应调整，在精轧过程中，前面几架轧机轧制时带钢温度高，具备发生再结晶的条件；后面几架轧机轧制时带钢温度低，属于未再结晶轧制。为了达到降低成品晶粒度级别粗化晶粒，从而降低屈服强度，提高延伸率的目的，应尽量使变形前移，一方面使再结晶轧制时充分发生再结晶，改善相变前奥氏体形态，进而改善铁素体形态；另一方面减少未再结晶轧制过程中的应变累积，使得细化晶粒的程度减轻，以达到降低带钢屈服强度，提高延伸率的目的。因此，精轧机压下率从前到后递减。
以下给出几个实施例：
| 实施例 | 均热炉出炉钢温℃ | 终轧温度℃ | 卷曲温度℃ | R1机架％ | 精轧机总压下率％ | F1机架％ | F2机架％ | F3机架％ | F4机架％ | F5机架％ | F6机架％ |
| 1 | 1052 | 878 | 635 | 50.2 | 95.4 | 53.8 | 50.4 | 44.7 | 38.4 | 27.1 | 18.5 |
| 2 | 1055 | 878 | 632 | 50.3 | 95.4 | 53.8 | 52.1 | 44.7 | 35.1 | 28.4 | 18.6 |
| 3 | 1048 | 880 | 633 | 50.1 | 95.4 | 53.6 | 51.9 | 44.5 | 35.2 | 29.3 | 18.3 |
| 4 | 1045 | 876 | 632 | 50.1 | 95.4 | 53.6 | 51.7 | 44.6 | 35.6 | 29.2 | 18.1 |
| 5 | 1048 | 875 | 630 | 49.2 | 95.4 | 54.5 | 59.3 | 43.0 | 38.6 | 27.8 | 19.0 |
| 6 | 1052 | 876 | 632 | 49.7 | 94.8 | 52.4 | 52.2 | 39.7 | 33.8 | 30.3 | 18.4 |
| 7 | 1049 | 875 | 635 | 49.7 | 94.8 | 52.4 | 52.2 | 39.8 | 33.7 | 30.2 | 18.4 |
| 8 | 1058 | 874 | 630 | 49.7 | 94.8 | 52.4 | 52.1 | 39.8 | 33.7 | 30.5 | 18.3 |
| 9 | 1055 | 872 | 631 | 49.7 | 94.8 | 52.5 | 52.3 | 39.7 | 33.9 | 30.1 | 18.4 |
| 10 | 1056 | 873 | 630 | 49.8 | 94.8 | 52.4 | 52.2 | 39.7 | 33.9 | 30.2 | 18.5 |
| 11 | 1050 | 873 | 632 | 49.7 | 93.5 | 48.9 | 48.7 | 38.3 | 33.6 | 27.0 | 17.7 |
| 12 | 1053 | 875 | 631 | 49.7 | 93.5 | 48.7 | 48.6 | 38.1 | 33.8 | 27.0 | 17.9 |
| 13 | 1056 | 873 | 633 | 49.7 | 93.5 | 49.3 | 49.1 | 37.0 | 33.9 | 27.2 | 17.3 |
| 14 | 1053 | 873 | 631 | 49.7 | 93.5 | 49.3 | 49.1 | 37.2 | 33.8 | 27.2 | 17.3 |
| 15 | 1057 | 870 | 632 | 49.7 | 93.5 | 49.3 | 49.1 | 37.2 | 33.8 | 27.3 | 17.0 |
| 16 | 1054 | 872 | 632 | 49.7 | 92.9 | 48.2 | 43.0 | 40.4 | 33.0 | 27.0 | 17.4 |
| 17 | 1052 | 871 | 633 | 49.7 | 92.9 | 48.1 | 43.0 | 40.2 | 33.0 | 27.3 | 17.3 |
| 18 | 1053 | 873 | 632 | 49.7 | 92.9 | 48.4 | 43.2 | 40.4 | 33.1 | 26.3 | 17.3 |
| 19 | 1055 | 874 | 633 | 49.7 | 92.9 | 47.7 | 45.7 | 36.1 | 33.5 | 28.3 | 17.8 |
| 20 | 1054 | 873 | 633 | 49.7 | 92.9 | 47.1 | 46.3 | 39.0 | 33.2 | 25.3 | 17.6 |
| 21 | 1058 | 868 | 630 | 48.5 | 92.4 | 47.0 | 42.0 | 39.3 | 33.0 | 26.9 | 17.0 |
| 22 | 1057 | 869 | 631 | 48.5 | 92.4 | 47.1 | 41.9 | 39.4 | 33.1 | 26.8 | 16.9 |
| 23 | 1055 | 865 | 630 | 48.5 | 92.4 | 47.0 | 42.0 | 39.4 | 33.0 | 26.8 | 17.0 |
| 24 | 1058 | 866 | 629 | 48.5 | 92.4 | 47.0 | 41.9 | 39.4 | 33.0 | 26.9 | 17.0 |
| 25 | 1057 | 865 | 628 | 48.5 | 92.4 | 47.1 | 42.0 | 39.4 | 33.0 | 26.9 | 16.9 |
| 26 | 1060 | 865 | 628 | 49.8 | 90.9 | 44.4 | 42.7 | 36.8 | 28.9 | 23.7 | 16.8 |
| 27 | 1060 | 863 | 627 | 48.5 | 91.1 | 45.9 | 42.3 | 36.1 | 29.4 | 24.7 | 16.2 |
| 28 | 1062 | 862 | 625 | 48.5 | 91.1 | 43.7 | 42.7 | 37.9 | 29.5 | 24.3 | 17.1 |
| 29 | 1062 | 860 | 627 | 48.5 | 90.4 | 43.6 | 41.9 | 36.0 | 28.4 | 23.3 | 16.4 |
| 30 | 1059 | 862 | 627 | 49.7 | 90.1 | 43.2 | 41.5 | 35.7 | 28.2 | 23.1 | 16.4 |
Claims (3)
1.一种CSP薄板坯生产线冷轧供料的工艺方法，构成包括温度制度和变形制度，其特征在于：所述温度制度如下：均热炉出炉钢温1045℃～1062℃，终轧温度860℃～880℃，卷曲温度625℃～635℃；所述变形制度的粗轧机压下率为48.5-50.3％。
2.根据权利要求1所述的CSP薄板坯生产线冷轧供料的工艺方法，其特征在于：所述精轧机总压下率为：90.1-95.4％，其中精轧机F1(9)道次压下率为：43.2-54.5％，精轧机F2(10)道次压下率为：41.5-52.3％，精轧机F3(11)道次压下率为：35.7-44.7％，精轧机F4(12)道次压下率为：28.2-38.6％，精轧机F5(13)道次压下率为：23.1-30.5％，精轧机F6(14)道次压下率为：16.2-19％。
3.根据权利要求1或2所述的CSP薄板坯生产线冷轧供料的工艺方法，其特征在于：所述粗轧机(5)为单道次轧制。
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