CN102658301A - 热轧带钢氧化铁皮控制及改性机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热轧带钢氧化铁皮控制及改性机组，它包括通过辊道依次连接的开卷机构、喷吹干燥装置、拉矫装置、加热装置、冷却装置、二次干燥装置、表面钝化及涂油装置、卷取夹送辊和卷取机，其中，所述拉矫装置和加热装置之间设有吹扫装置，所述卷取机上设有边部防氧化喷涂装置和弱碱性中和剂喷涂装置。本发明提供的机组根据对带钢表面氧化铁皮结构的不同要求，通过开卷机构将刚下线的带钢重新开卷，通过加热装置控制带钢温度，通过冷却装置控制带钢冷却速率及冷却温度，得到所需的免酸洗、易酸洗氧化铁皮结构，免酸洗氧化铁皮结构中Fe₃O₄含量达到80%以上，易酸洗氧化铁皮结构中FeO能达到50%以上，优于通过传统氧化铁皮控制工艺得到的铁皮结构。

Description

热轧带钢氧化铁皮控制及改性机组

技术领域

本发明涉及热轧带钢生产领域，具体地指一种热轧带钢氧化铁皮控制及改性机组。

背景技术

目前，国内钢材市场竞争日趋激烈，产品同质化严重，且用户对热轧带钢产品的要求也日趋苛刻。用户对产品的尺寸、形状精度、力学性能等方面均有较高要求，随着现代化工业的发展及钢铁行业“以热代冷”成为趋势，用户对热轧带钢产品的表面质量要求也越来越高，如基于降本增效及节能环保等方面的考虑，用户对热轧带钢产品表面氧化铁皮的性能，如酸洗难易程度、剥落行为等方面有一定要求，热轧免酸洗钢，易酸洗钢、热轧酸洗板卷等一系列的产品因此被钢铁厂家大力发展。

热轧带钢在整个生产过程中一直伴随着氧化，在较高温度时，其表面氧化铁皮典型结构为：最外层较薄的Fe₂O₃层，中间Fe₃O₄层和靠近基体侧较厚的FeO层。当热轧带钢在卷取下线后的冷却过程中温度降至570℃以下时，FeO层由于热力学不稳定发生共析反应，生成α~Fe+Fe₃O₄的混合物，图1为FeO共析反应原理图。带钢氧化铁皮的不同结构及组成对其酸洗性能、变形时的剥落行为等性能都有着较大的影响。钢铁厂家一般通过控制氧化铁皮的结构来生产减酸洗钢、免酸洗钢等特色产品以满足用户对表面质量及性能的需求。

授权号为CN101856669B的中国发明专利公开了《一种热轧带钢表面氧化铁皮柔性化控制方法》，该方案针对不同氧化铁皮结构提出了热轧工艺调整方案，通过控制冷却速度和卷取温度来控制FeO的共析反应程度最终达到氧化铁皮结构的合理控制。申请号为201110223714.5的中国发明专利公开了《一种减酸洗钢的生产方法》，提出合理利用TMCP（Thermo Mechanical Control Process：热机械控制）工艺，包括加热、除鳞、粗轧、精轧工艺、层流冷却、卷取工艺的有效结合，使最终氧化铁皮微观结构在线控制为容易酸洗的结构。这些针对氧化铁皮结构的控制手段主要在于控制轧制温度及轧制速度来避免铁皮破碎、降低铁皮厚度，通过调整轧后冷却速度和卷取温度来控制共析反应进程。这些手段专注于对卷取前带钢的工艺参数进行控制，具有一定的效果，但其很少对卷取后带钢的冷却过程进行充分的干预，无法抑制共析反应且无法调节带钢冷速，因此在控制氧化铁皮相组成及结构方面有其局限性。有研究表明热轧带钢在不同卷取温度以不同冷速冷却至室温时，其表面氧化铁皮将呈现不同的结构，如图2所示。其中第Ⅰ类为大量残留FeO伴有一些Fe₃O₄析出物；第Ⅱ类为大量残留的FeO与在FeO/基体界面形成的明显连续的Fe₃O₄层，在FeO相中有一定量的Fe₃O₄析出；第Ⅲ类为由Fe₃O₄+Fe共析物、Fe₃O₄析出相和少量FeO混合物组成。带钢卷取后的冷却过程对其氧化铁皮中FeO的共析反应速率及程度具有较大的影响，控制好卷取温度及其后的冷却速率是得到优良免酸洗氧化铁皮结构的关键。此外，使用较大冷速冷却时大量的FeO相将残留下来，同时快速冷却可以抑制FeO与基体界面处难酸洗的连续Fe₃O₄层的形成，最终形成易酸洗氧化铁皮结构。因此，可以考虑通过对卷取后带钢的冷却过程进行合理的干预，从而实现对其氧化铁皮结构的控制，最终得到具有所需表面性能的带钢产品。

在实际生产过程中，热轧带钢的卷取温度一般在550℃以上，其后的冷却过程非常缓慢，目前各钢厂对卷取后带钢冷却采用的干预手段一般为使用风机进行吹风冷却，但这种方法冷却效率过低。授权号为CN2579541Y的中国专利提供了《一种热轧钢卷强制冷却装置》，它的特点是采用冷却水箱，将热轧钢卷放入水箱内冷却，可使钢卷实现快速冷却，大大缩短精整周期。授权号为CN2579542Y的中国专利提供了《一种热轧钢卷的在线强制冷却装置》，它的特点是沿钢卷运输链在线方向的固定座两侧各布置一对喷嘴，对热钢卷用高压水强制冷却，可以使热轧钢卷实现在线冷却，从而缩短钢卷的冷却时间。以上两种强制冷却方法冷却速率较风机吹风冷却有较大提升，但以上方法都是将钢卷以成卷的形式冷却，热轧钢卷在成卷冷却时，由于钢卷不同部位的冷却条件不同及供氧差异，板宽边部与中间部位氧化铁皮状况通常并不完全一致，造成氧化铁皮在带钢宽度方向上分布不均匀，对其性能均一性造成不利影响，特别是在酸洗时容易导致酸洗不均匀，造成过酸洗。

此外，热轧成品卷在储运过程中容易受到大气腐蚀和淋雨、凝露导致的局部电化学缝隙腐蚀而使热轧钢板表面发生锈蚀或者严重的“麻坑”腐蚀，带钢表面也容易在潮湿环境下与捆装材料如草垫、草绳等发生酸性界面反应，从而导致其表面恶化，免酸洗钢钢卷由于不经过抛丸、喷砂、酸洗等工序直接成型，用户不允许其表面出现锈蚀等情况，因此，有必要在生产免酸洗钢时对其表面做防锈及酸碱中和处理。

发明内容

本发明的目的是要提供一种综合氧化铁皮结构控制及改性、表面防锈等功能于一体的机组对热轧带钢进行处理，生产具有所需氧化铁皮结构、优良表面性能及质量的热轧带钢卷，该机组将刚下线的带钢重新开卷处理，可使钢卷不同部位的冷却条件变得可控且消除了钢卷不同部位的供氧差异，最终形成沿带钢宽度方向性能及结构均一的氧化铁皮。

为实现此目的，本发明所设计的热轧带钢氧化铁皮控制及改性机组，包括通过辊道依次连接的开卷机构、喷吹干燥装置、拉矫装置、加热装置、冷却装置、二次干燥装置、表面钝化及涂油装置、卷取夹送辊和卷取机，其中，所述拉矫装置和加热装置之间设有吹扫装置，所述卷取机上设有边部防氧化喷涂装置和弱碱性中和剂喷涂装置。

进一步地，所述加热装置的进口和出口位置均设有测温仪，所述冷却装置的出口位置也设有测温仪。

进一步地，所述加热装置为热辐射加热装置或感应加热装置。

进一步地，所述冷却装置为喷水冷却装置或水—空气雾化冷却装置。

进一步地，所述开卷机构包括通过辊道依次连接的开卷机和开卷夹送辊。

本发明的有益效果为：

（1）本发明提供的机组根据对带钢表面氧化铁皮结构的不同要求，通过开卷机构将刚下线的带钢重新开卷，通过加热装置控制带钢温度，通过冷却装置控制带钢冷却速率及冷却温度，得到所需的免酸洗、易酸洗氧化铁皮结构，免酸洗氧化铁皮结构中Fe₃O₄含量达到80%以上，易酸洗氧化铁皮结构中FeO能达到50%以上，优于通过传统氧化铁皮控制工艺得到的铁皮结构。

（2）本发明提供的机组将刚下线的带钢重新开卷处理，可使钢卷不同部位的冷却条件变得可控且消除了钢卷不同部位的供氧差异，最终形成沿带钢宽度方向性能及结构均一的氧化铁皮。

（3）本发明提供的机组可根据对表面性能的要求合理选择干燥、冷却、破鳞、涂油、钝化等功能，可以作为传统的氧化铁皮结构控制工艺的补充，适用范围较广，可进行多钢种、多规格、多种氧化铁皮结构带钢的生产，所生产带钢具有优良的表面性能，且对带钢力学性能无不利影响。

附图说明

图1为本发明涉及的FeO共析反应原理图。

图2为本发明涉及的控制卷取温度及冷速得到不同氧化铁皮结构的原理图。

图3为本发明的热轧带钢氧化铁皮控制及改性机组的结构示意图。

其中，1—开卷机、2a—开卷夹送辊、2b—卷取夹送辊、3a—喷吹干燥装置、3b—二次干燥装置、4—拉矫装置、5—吹扫装置、6—测温仪、7—加热装置、8—冷却装置、9—表面钝化及涂油装置、10—边部防氧化喷涂装置、11—卷取机、12—弱碱性中和剂喷涂装置。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

图1所示FeO共析反应原理图和图2所示控制卷取温度及冷速得到不同氧化铁皮结构的原理图已在背景技术中作了介绍，于此不再赘述。

如图3所示的热轧带钢氧化铁皮控制及改性机组，包括通过辊道依次连接的开卷机构、喷吹干燥装置3a、拉矫装置4、加热装置7、冷却装置8、二次干燥装置3b、表面钝化及涂油装置9、卷取夹送辊2b和卷取机11，其中，所述拉矫装置4和加热装置7之间设有吹扫装置5，卷取机11上设有边部防氧化喷涂装置10和弱碱性中和剂喷涂装置12。

上述技术方案中，拉矫装置4用于对刚下线的带钢进行破鳞、平整处理。上述吹扫装置5用于对带钢上破碎的氧化铁皮，杂物进行清扫处理。上述二次干燥装置3b用于对带钢冷却后的残余在带钢表面的冷却介质进行干燥处理。上述表面钝化及涂油装置9可以根据需要自由选择表面钝化或涂油功能，钝化采用喷涂钝化液方法、防锈油则采用辊式涂油方式，所采用的防锈油需具备耐400~550℃高温性能。上述边部防氧化喷涂装置10在带钢卷取时在其端面喷涂一层防氧化玻璃粉，玻璃粉在高温下会融化从而对钢卷端面带钢边部之间缝隙进行密封，最终减少边部氧化。上述弱碱性中和剂喷涂装置12在带钢钢卷最外层表面喷涂一层弱碱性中和剂如Na₂CO₃等以减少潮湿环境下带钢表面与捆装材料之间的界面反应。

上述技术方案中，加热装置7的进口和出口位置均设有测温仪6，冷却装置的出口位置也设有测温仪6。

上述技术方案中，加热装置7为热辐射加热装置或感应加热装置。此加热装置需具有气体密封性且加热过程在N₂保护气氛下进行，加热速率为5~30℃/s。

上述技术方案中，冷却装置8为喷水冷却装置或水—空气雾化冷却装置。该冷却装置8具体为一定数量上下分布的冷却集管及喷嘴，冷却速率可为50~100℃/s，且通过冷却集管的开闭实现冷速的调节，沿带钢宽度方向冷却均匀。

上述技术方案中，开卷机构包括通过辊道依次连接的开卷机1和开卷夹送辊2a。

本发明的热轧带钢氧化铁皮控制及改性机组可根据需求生产易酸洗SPHC钢或免酸洗510L钢，下面分别说明利用本发明生产上述两种钢的方法：

利用此热轧带钢氧化铁皮控制及改性机组生产易酸洗SPHC钢，其主要步骤如下：刚下线的SPHC钢卷，温度600℃左右，使用开卷机构中开卷机1将其开卷，利用拉矫装置4，使用较大的张力与弯曲力将其破鳞，然后使用喷吹装置5吹扫氧化铁皮；使用测温仪6对带钢进行测温，通过反馈装置将达到目标温度所需冷速指令传递至冷却装置8，通过开启冷却装置8中一定数目的集管使冷却装置以80℃/s的速度将带钢冷却至200℃左右，再通过二次干燥装置3b对带钢冷却后的残余在带钢表面的冷却介质进行干燥处理，然后由卷取机11将带钢卷取，至此，易酸洗SPHC钢生产完成，易酸洗SPHC钢的生产过程中加热装置7、表面钝化及涂油装置9、边部防氧化喷涂装置10和弱碱性中和剂喷涂装置12为关闭状态，带钢直接穿过上述装置。上述易酸洗SPHC钢中氧化铁皮结构FeO含量能达到50%以上，氧化铁皮厚度可以控制在10μm以内，且沿带钢宽度方向氧化铁皮结构及性能均匀。

利用此热轧带钢氧化铁皮控制及改性机组生产免酸洗510L钢，其主要步骤如下：下线的510L钢卷，温度500℃左右，使用开卷机构中开卷机1将其开卷，利用拉矫装置4，使用较小的张力与弯曲力将其平整，使用喷吹装置5吹扫表面疏松氧化铁皮；使用测温仪6对带钢进行测温，通过反馈装置将达到目标温度所需加热指令传递至加热装置7，利用感应加热装置以10℃/s的速度将带钢加热至540℃左右，用以补偿开卷时的温降且增加带钢在共析反应区的穿行时间，得到更多的共析组织；然后使用表面钝化及涂油装置9将带钢表面涂抹一层耐高温防锈油，此后，由卷取机11将带钢卷取，在卷取的同时，使用边部防氧化喷涂装置10在带钢钢卷端面喷涂一层防氧化玻璃粉，使用弱碱性中和剂喷涂装置12在钢卷的最外圈表面喷涂弱碱性中和剂Na₂CO₃，至此，免酸洗510L钢生产完成，免酸洗510L钢生产过程中冷却装置8和二次干燥装置3b为关闭状态，带钢直接穿过上述装置。上述免酸洗510L钢中氧化铁皮结构的Fe₃O₄含量能达到80%以上，铁皮厚度可以控制在10μm以内，且沿带钢宽度方向氧化铁皮结构及性能均匀。

Claims (5)

1.一种热轧带钢氧化铁皮控制及改性机组，其特征在于：它包括通过辊道依次连接的开卷机构、喷吹干燥装置（3a）、拉矫装置（4）、加热装置（7）、冷却装置（8）、二次干燥装置（3b）、表面钝化及涂油装置（9）、卷取夹送辊（2b）和卷取机（11），其中，所述拉矫装置（4）和加热装置（7）之间设有吹扫装置（5），所述卷取机（11）上设有边部防氧化喷涂装置（10）和弱碱性中和剂喷涂装置（12）。

2.根据权利要求1所述的热轧带钢氧化铁皮控制及改性机组，其特征在于：所述加热装置（7）的进口和出口位置均设有测温仪（6），所述冷却装置（8）的出口位置也设有测温仪（6）。

3.根据权利要求1或2所述的热轧带钢氧化铁皮控制及改性机组，其特征在于：所述加热装置（7）为热辐射加热装置或感应加热装置。

4.根据权利要求1或2所述的热轧带钢氧化铁皮控制及改性机组，其特征在于：所述冷却装置（8）为喷水冷却装置或水—空气雾化冷却装置。

5.根据权利要求1或2所述的热轧带钢氧化铁皮控制及改性机组，其特征在于：所述开卷机构包括通过辊道依次连接的开卷机(1)和开卷夹送辊(2a)。

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