CN108004370A - 一种用表面控粉法生产6～18mm汽车结构钢板的工艺 - Google Patents

一种用表面控粉法生产6～18mm汽车结构钢板的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用表面控粉法生产6‑18mm汽车结构钢板的工艺，向合格钢水中添加铬合金，由钢水铸成的连铸板坯加热后出炉温度1160～1230℃，连铸板坯经粗轧除鳞箱以压力18～20MPa的水粗除鳞，除鳞速度为0.9～1.2m/s，粗除鳞后由粗轧机轧5或7道次变成40～52mm厚的中间坯，中间坯穿过热卷箱，在线切头尾，再经精轧除鳞机除鳞，入七机架精轧机的入精轧温度970～1030℃，精轧后的钢板厚度6.0～18.0mm，轧制凸度为25～60μm，钢板出精轧机的出口温度870～910℃，轧制出口速度3.3～6.0m/s，钢板经层流冷却后由卷取机卷成钢卷，卷取温度570～630℃，将卷取与轧机的张力设定值提高20%。生产工艺针对性强，控粉效果好，降低钢板表面粉尘。

Description

一种用表面控粉法生产6～18mm汽车结构钢板的工艺
技术领域
本发明涉及一种生产汽车钢板的工艺，尤其涉及一种使用控制钢板表面氧化铁皮厚度的表面控粉法生产6～18mm汽车结构钢板的工艺。
背景技术
厚度大于等于6.0mm（如6.0～18.0mm）品规的板带材，传统生产工艺都没有对板带材表面的氧化铁皮进行控制性处置，其轧制工艺的设置都是围绕其力学性能而定的，如采用控轧控冷工艺时，为了满足力学性能的指标（如Rm、Rel等），当板带材厚度越厚，设定的轧制温度都相对较低，轧制速度也较慢，表面出现的氧化铁皮在高温停留时间较长，因此造成表面氧化铁皮变厚进而在板带材表面产生黑色粉尘，在后续的加工过程中这些堆积的氧化铁皮被压入至钢板表面形成凹坑，所形成的凹坑除了极大地影响汽车钢板（材）的表面质量外，更不符合汽车行业的环保政策，为加工带来很大困难。据了解，随着板带材厚度的增加，表面粉尘现象越明显，是生产汽车钢板（材）及其他板带材企业面临及必须解决的一大难题。如我国鞍山钢铁公司通过控制钢种化学成分及加热温度、轧制温度、轧制速度、卷取温度及控制带钢表面氧化亚铁反应速度和共析化学反应等，获取适合汽车制造、建筑结构、集装箱及石油、天燃气管和冷轧用钢使用性能要求的表面氧化铁皮的结构或厚度；又如武汉钢铁公司提出过“综合力学性能和氧化铁皮结构控制的柔性生产方法”……如上这些方法，各有特点，对解决钢板（材）表面氧化铁皮问题起共同作用。但根据钢板的轧制原理，产品规格越厚，板带材在轧制过程中的速度越慢，不可勉的是它们在高温区域的停留时间会较长，表面的氧化铁皮厚度越厚；另外，不同钢种采用不同的强化机制，添加不同的强化元素，因此出现了高低不同的出炉温度（DOT），尤其是高温钢，在后续轧制过程中会出现难以降温的情况，造成轧制速度更慢，导致轧制的钢板表面氧化铁皮变厚，钢板（材）在加工过程中表面起粉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用表面控粉法控制钢板（材）表面氧化铁皮厚度以生产6～18mm汽车结构钢板的工艺。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述的一种用表面控粉法生产6～18mm汽车结构钢板的工艺，当转炉冶炼的钢水中各元素成分及钢水温度达到出钢要求时出钢，在转炉出钢完及钢包出站时向钢包钢水中添加铬合金，使钢水中[Cr]=0.07～0.25%wt，把装有合格钢水的钢包转运到LF精炼站对钢水进行底吹氩和加合金对钢水进行成分微调，将成分及温度合格的钢水铸成连铸板坯，把连铸板坯送入加热炉中加热。连铸板坯出加热炉的出炉温度DOT=1160～1230℃。在钢板的抗拉强度Rm大于等于400MPa又小于500MPa时，连铸板坯出加热炉的出炉温度DOT≥1160℃；而当钢板的Rm≥500MPa时，连铸板坯出加热炉的出炉温度DOT≥1190℃，最高出炉温度DOT≤1230℃。把从加热炉出炉的连铸板坯经粗轧除鳞箱除鳞，控制好粗轧除鳞箱的除鳞水压力为18～20MPa，连铸板坯穿过粗轧除鳞箱的粗除鳞速度为0.9～1.2m/s，把经粗轧除鳞箱除鳞后的连铸板坯送入粗轧机粗轧5或7道次。
连铸板坯经粗轧机轧成后的中间坯厚度为40～52mm，中间坯空过热卷箱，经切头飞剪定尺剪切，由精轧除鳞机进行第二次除鳞，中间坯穿过精轧机立辊后进入七机架精轧机的第一机架F1，中间坯入七机架精轧机的入精轧温度FET为970～1030℃，经七机架精轧机轧制后中间坯变成厚度为6.0～18.0mm的钢板，控制凸度为25～60μm。钢板出七机架精轧机的精轧出口温度FDT=870～910℃，钢板的轧制出口速度为3.3～6.0m/s。厚度为6～18mm的钢板经层流冷却后由地下卷取机卷成钢卷，卷取温度CT控制在570～630℃，入库冷却。当钢板的屈服强度Re1≥500MPa时，七机架精轧机与地下卷取机的设定张力值提高20%。
采用如上技术方案提供的一种用表面控粉法生产6～18mm汽车结构钢板的工艺与现有技术相比，技术效果在于：①本发明所述的生产工艺主要是针对汽车钢板，适用性更加具体和有效；②当转炉钢水出完及送到LF精炼站时向钢水中加入铬合金元素，铬元素在钢中的氧化速度较快，即优于铁的氧化，铬在钢板与基体之间形成尖晶石，阻碍铁的氧化，降低钢板表面氧化铁皮量，控粉效果较好；③生产工艺的核心是采用低温，如中间坯入七机架精轧机的温度控制在970～1030℃，在超过此温度范围，通过精轧前摆动模式进行降温。而精轧出口温度控制在870～910℃，出精轧机的出口速度控制在3.3～6.0m/s，可见较低的轧制温度和较快的出口速度可降低氧化铁皮生成的几率；④轧后入库时将卷取的钢板放置在库房通风较好的库位，尽量保证较快的冷却来控制钢板表面氧化铁皮的结构，实现了钢板宽度方向的氧化铁皮结构的一致性；⑤精轧机与卷取机之间的设定张力值提高20%，使钢卷层与层之间更加紧密，加上钢板凸度控制在25～60μm，减少了钢板两边与中间的厚度差，弱化了钢板在卷取之后两边的富氧区，减少了钢板两边氧化铁皮厚度及形貌。
附图说明
图1为本发明所述的一种用表面控粉法生产6～18mm汽车结构钢板工艺的流程示意图，即为主要设备布局示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。
所述“表面控粉”就是控制钢板表面氧化铁皮的厚度，避免钢板在轧制（加工）过程中造成堆积的粉尘压入钢板内产生凹坑。这种钢板表面氧化铁皮控制的方法解决了汽车结构钢（主要包括汽车大梁、车轮和车轿等）在开平过程中容易出现钢板（板）表面氧化物堆积被压入钢板表面产生凹坑的问题。
生产工艺是在210t-2250mm生产线上进行的，所述“一种用表面控粉法生产6～18mm汽车结构钢板的工艺”主要包括冶炼特殊合金的添加、铸坯加热，除鳞、粗轧、精轧、轧后冷却等流水线生产工艺。
在210t氧气顶底复合吹炼转炉进行冶炼，当钢水中各原有元素成分（如C、Si、Mn、P、S、Nb、Ti、N、V等）及钢水温度达到出钢要求时出钢，在转炉出钢完成及钢包出站时向钢包钢水中添加铬合金（如Fe-Cr合金），使钢水中Cr的质量百分含量[Cr]0.07～0.25。在钢水还未到达LF精炼站吹氩及进行成分微调之前向钢水中添加铬合金，因为Cr元素在钢中的氧化速率比较快，优于铁的氧化，铬元素还可在钢板和基体层间形成铬尖晶石阻碍铁的氧化，所以在汽车结构钢中添加少许Cr对钢板表面的氧化不均匀及色差有显著的改进作用。把装有合格钢水的钢包转运到LF精炼站（或称LF工位），对钢包中钢水进行底吹氩（Ar）及添加合金对钢水进行成分微调。如上所述冶炼工艺均为已有技术（公知技术）。
将成分及温度合格的转炉钢水经连铸机铸成连铸板坯10，连铸板坯10的厚度控制在230mm左右。把连铸板坯10送入加热炉1加热至设定温度，出加热炉。连铸板坯10出加热炉1的出炉温度DOT为1160～1230℃（当钢板的抗拉强度Rm为400MPa≤Rm＜500MPa时，DOT≥1160℃，而当钢板的抗拉强度Rm≥500MPa时，DOT≥1190℃），但连铸板坯10的最高出炉温度DOT不能超过1230℃（即DOT≤1230℃）。
把从加热炉1出炉的连铸板坯10经粗轧除鳞箱2除鳞，粗轧除鳞箱2的除鳞水压力控制在18～20MPa，连铸板坯10穿过粗轧除鳞箱2的粗除鳞速度为0.9～1.2m/s。把经粗轧除鳞箱2除鳞后的连铸板坯10送入（带大立辊）粗轧机3粗轧5道次或7道次，连铸板坯10经粗轧机3轧成后的中间坯11的厚度为40～52mm，其后将中间坯11送入保温罩预留、保温，中间坯11空过热卷箱4经切头飞剪5定尺剪切后经精轧除鳞机6进行第二次除鳞，精轧除鳞机6的除鳞水压力亦为18～20MPa级，进一步清除中间坯11表面的氧化铁皮或粉尘。经第二次除鳞后的中间坯11穿过精轧机立辊7后进入七机架精轧机8的第一机架F1。所述七机架精轧机8亦称作热连轧机组，它包括第一机架F1、第二机架F2、第三机架F3、第四机架F4、第五机架F5、第六机架F6和第七机架F7，F1又称头机架，F7又称末机架。中间坯11入七机架精轧机8的入精轧温度保持在970～1030℃，如果中间坯11的入精轧温度超出1030℃，需通过轧前摆动模式进行降温。中间坯11经七机架精轧机8轧制后成为6.0～18.0mm的钢板12，钢板12的轧制凸度为25～60μm。钢板12出七机架精轧机8的(第七机F7)精轧的出口温度FDT=870～910℃，钢板12的轧制出口速度为3.3～6.0m/s。厚度为6.0～18.0mm的钢板12经层流冷却后（禁止用超快冷）由地下卷取机9卷取成钢卷，卷取温度CT=570～630℃。针对钢板12的屈服强度Rel≥500MPa以上的钢种，七机架精轧机8与地下卷取机9的卷取张力设定值增加20%，可使钢卷层与层之间更加紧凑，减少钢板12两边的氧化铁皮厚度及形态。
钢板12经卷取后入库放置在库房通风较好的地方，尽量保证以较快的速度进行冷却。
经过如上生产工艺所获得汽车结构钢板，既有所需的Rm和Re1值，表面氧化铁皮（粉尘）堆积量不超标，对汽车钢板不产生不良影响。
实施例1：钢板厚度为6.0～10.4mm。
向由转炉冶炼的合格钢水中加铬合金使钢水中[Cr]=0.10%wt，把经连铸机铸成的连铸板坯10送入加热炉1加热，控制好连铸板坯10的出炉温度DOT=1160～
1185℃。用18MPa的除鳞水对连铸板坯10粗除鳞，粗除鳞速度为1.2m/s。粗除鳞后的连铸板坯10由粗轧机3轧7道次，出粗轧机3后的中间坯11厚度为40～45mm。中间坯11再经精轧除鳞机6除鳞后入七机架精轧机8精轧，中间坯11入七机架精轧机8的（第一机架F1）的入精轧温度FET控制在970～1030℃，中间坯11经七机架精轧机8的七个机架（第一机架F1～第七机架F7）进行轧制，轧成6.0～10.4mm钢板12，钢板12的轧制凸度为40～45μm。钢板12的精轧出口温度FDT为870～880℃，钢板12的轧制出口速度（即钢板12出第七机架F7的出口速度）为4.2～6.0m/s。钢板12经层流冷却后由地下卷取机9卷成钢卷，卷取温度CT=600～620℃，入库冷却。
实施例2：钢板厚度为10.5～15.9mm。
向由转炉冶炼的合格钢水中添加铬合金，使钢水中[Cr]=0.15%wt。把经连铸机铸成的连铸板坯10送入加热炉1中加热，控制好连铸板坯10出加热炉1的出炉温度DOT=1185～1200℃。用19MPa的除鳞水对连铸板坯10粗除鳞，粗除鳞速度为1.0m/s。粗除鳞后的连铸板坯10由粗轧机3轧7道次，使粗轧后的中间坯11的厚度为46～48mm。中间坯11再经精轧除鳞机6除鳞后入七机架精轧机8精轧，中间坯11入七机架精轧机8的入精轧温度FET控制在1000～1100℃。中间坯11精轧时空过第五机架F5（即软甩第五机架F5），轧成10.5～15.9mm的钢板12，钢板12的轧制凸度为50～55μm。钢板12的精轧出口温度FDT为890～900℃，钢板12的轧制出口速度为3.5～4.0m/s。钢板12经层流冷却后由地下卷取机9卷成钢卷，卷取温度CT=580～590℃，入库冷却。
实施例3：钢板厚度为16.0～18.0mm。
向由转炉冶炼的合格钢水中添加铬合金，使钢水中[Cr]=0.20%wt。把经连铸机铸成的连铸板坯10送入加热炉1中加热，控制好连铸板坯10出加热炉1的出炉温度DOT=1200～1230℃。用20MPa的除鳞水对穿过粗轧除鳞箱3的连铸板坯10进行粗除鳞，粗除鳞速度为0.9m/s。粗除鳞后的连铸板坯10由粗轧机3轧5道次，出粗轧机3后的中间坯11厚度为50～52mm。中间坯11再经精轧除鳞机6除鳞后入七机架精轧机8精轧，中间坯11入七机架精轧机8的入精轧温度FET控制在980～1000℃，中间坯11精轧时空过第三机架F3和第五机架F5（即软甩机架F3和F5），轧成16.0～18.0mm钢板12，钢板12的轧制凸度为56～60μm。
钢板12的精轧出口温度FDT为890～900℃，钢板12的轧制出口速度为3.3～3.8m/s。钢板12经层流冷却后由地下卷取机9卷成钢卷，卷取温度CT=570～580℃，入库冷却。

Claims (6)

1.一种用表面控粉法生产6～18mm汽车结构钢板的工艺，当转炉冶炼的钢水中各元素成分及钢水温度达到出钢要求时出钢，在转炉出钢完及钢包出站时向钢包钢水中添加铬合金，使钢水中[Cr]=0.07～0.25%wt，把装有合格钢水的钢包转运到LF精炼站对钢水进行底吹氩和加合金对钢水进行成分微调，将成分及温度合格的钢水铸成连铸板坯10，把连铸板坯10送入加热炉（1）中加热，其特征在于：连铸板坯10出加热炉（1）的出炉温度DOT=1160～1230℃，把从加热炉（1）出炉的连铸板坯10经粗轧除鳞箱（2）除鳞，控制好粗轧除鳞箱（2）的除鳞水压力为18～20MPa，连铸板坯10穿过粗轧除鳞箱（2）的粗除鳞速度为0.9～1.2m/s，把经粗轧除鳞箱（2）除鳞后的连铸板坯10送入粗轧机（3）粗轧5或7道次；
连铸板坯10经粗轧机（3）轧成后的中间坯11厚度为40～52mm，中间坯11空过热卷箱（4），经切头飞剪（5）定尺剪切头尾，由精轧除鳞机（6）进行第二次除鳞，中间坯11穿过精轧机立辊（7）后进入七机架精轧机（8）的第一机架F1，中间坯11入七机架精轧机（8）的入精轧温度FET为970～1030℃，经七机架精轧机（8）轧制后中间坯11厚度为6.0～18.0mm的钢板12，轧制凸度为25～60μm；钢板12出七机架精轧机（8）的精轧出口温度FDT=870～910℃，钢板12的轧制出口速度为3.3～6.0m/s；钢板12经层流冷却后由地下卷取机（9）卷成钢卷，卷取温度CT控制在570～630℃，入库冷却。
2.根据权利要求1所述的一种用表面控粉法生产6～18mm汽车结构钢板的工艺，其特征在于：向由转炉冶炼的合格钢水中添加铬合金，使钢水中[Cr]=0.10%wt；把经连铸机铸成的连铸板坯10送入加热炉（1）中加热，控制好连铸板坯10出加热炉（1）的出炉温度DOT=1160～1185℃；用18MPa的除鳞水对穿过粗轧除鳞箱（2）的连铸板坯（10）进行粗除鳞，粗除鳞速度为1.2m/s；粗除鳞后的连铸板坯10由粗轧机（3）轧7道次，出粗轧机（3）后的中间坯11厚度为40～45mm；中间坯11再经精轧除鳞机（6）除鳞后入七机架精轧机（8）精轧，中间坯11入七机架精轧机（8）的入精轧温度FET=1020～1030℃，中间坯11经七机架精轧机（8）的第一机架F1至第七机架F7轧成6.0～10.4mm的钢板12，轧制凸度为40～45μm，钢板12的精轧出口温度FDT=870～880℃，钢板12的轧制出口速度为4.2～6.0m/s；钢板12经层流冷却后由地下卷取机（9）卷成钢卷，卷取温度CT=600～620℃。
3.根据权利要求1或2所述的一种用表面控粉法生产6～18mm汽车结构钢板的工艺，其特征在于：向由转炉冶炼的合格钢水中添加铬合金，使钢水中[Cr]=0.15%wt；把经连铸机铸成的连铸板坯10送入加热炉（1）中加热，控制好连铸板坯10出加热炉（1）的出炉温度DOT=1185～1200℃；用19MPa的除鳞水对穿过粗轧除鳞箱（2）的连铸板坯10进行粗除鳞，粗除鳞速度为1.0m/s；粗除鳞后的连铸板坯10由粗轧机（3）轧7道次，出粗轧机（3）后的中间坯11厚度为46～48mm；中间坯11再经精轧除鳞机6除鳞后入七机架精轧机（8）精轧，中间坯11入七机架精轧机（8）的入精轧温度FET=1000～1100℃；中间坯11精轧时空过七机架精轧机（8）的第五机架F5，轧成10.5～15.9mm的钢板12，轧制凸度为50～55μm；钢板12的精轧出口温度FDT=890～900℃，钢板12的轧制出口速度为3.5～4.0m/s；钢板12经层流冷却后由地下卷取机（9）卷成钢卷，卷取温度CT=580～590℃。
4.根据权利要求1或2-3中的任一项所述的一种用表面控粉法生产6～18mm汽车结构钢板的工艺，其特征在于：向由转炉冶炼的合格钢水中添加铬合金，使钢水中[Cr]=0.20%wt；把经连铸机铸成的连铸板坯10送入加热炉（1）中加热，控制好连铸板坯10出加热炉（1）的出炉温度DOT=1200～1230℃；用20MPa的除鳞水对穿过粗轧除鳞箱（2）的连铸板坯10进行粗除鳞，粗除鳞速度为0.9m/s；粗除鳞后的连铸板坯10由粗轧机（3）轧5道次，出粗轧机（3）后的中间坯11厚度为50～52mm；中间坯11再经精轧除鳞机（6）除鳞后入七机架精轧机（8）精轧，中间坯11入七机架精轧机（8）的入精轧温度FET=980～1000℃；中间坯11精轧时空过第三机架F3和第五机架F5，轧成厚度为16.0～18.0mm的钢板12，轧制凸度为56～60μm；钢板12的精轧出口温度FDT=890～900℃，钢板12的轧制出口速度为3.3～3.8m/s；钢板12经层流冷却后由地下卷取机（9）卷成钢卷，卷取温度CT=570～580℃。
5.根据权利要求1或2-4中的任一项所述的一种用表面控粉法生产6～18mm汽车结构钢板的工艺，其特征在于：在钢板12的抗拉强度Rm大于等于400MPa又小于500MPa时，连铸板坯10出加热炉（1）的出炉温度DOT≥1160℃；而当钢板12的Rm≥500MPa时，连铸板坯10出加热炉（1）的出炉温度DOT≥1190℃，最高出炉温度DOT≤1230℃。
6.根据权利要求1或2-5中的任一项所述的一种用表面控粉法生产6～18mm汽车结构钢板的工艺，其特征在于：当钢板12的屈服强度Re1≥500MPa时，七机架精轧机（8）与地下卷取机（9）的张力设定值提高20%。
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