CN111575465A - 一种防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法 - Google Patents

一种防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法，包括如下工艺控制：冶炼；板坯加热：板坯总在炉时间为170～220min，加热炉炉温控制为1280～1350℃；热轧粗轧：控制终轧温度为1050～1110℃；热轧精轧：第一机架至第四机架均采用高速钢轧辊；层流冷却；卷取：钢卷经层流冷却后在620～680℃温度下卷曲；酸洗：钢卷经连续酸洗槽进行酸洗，酸洗温度为70～85℃，酸洗槽内HCl浓度为80～200g/L，酸洗时钢带带速控制在120～180m/min范围内；烘干。本发明在适当提高热轧酸洗钢高温抗氧化特性基础上，通过合理的工艺控制，避免表面产生发黑缺陷。

Description

一种防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法
技术领域
本发明涉及一种轧钢生产控制技术方法，具体涉及一种防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法，属于轧钢生产技术领域。
背景技术
热轧酸洗钢是介于热轧板与冷轧板之间的中间产品，其质量要求高于热轧板，部分热轧酸洗钢甚至需按照冷轧板的质量要求进行生产。与普通热轧板相比，热轧酸洗板去除了表面的氧化铁皮，表面质量得到了提升，便于焊接、涂油及电泳、喷漆。使用热轧酸洗板代替相应冷轧板可以为企业节省生产成本。目前，热轧酸洗钢主要包括冷成形用钢、结构用钢、汽车结构用钢、搪瓷钢等，广泛应用于汽车、压缩机及通用机械等行业领域。
在热轧酸洗钢的开发及生产过程中发现，部分热轧带钢酸洗后表面存在发黑及色差缺陷，影响了成品的表面质量。此类缺陷经冷轧大压下率轧制后逐渐消失，对成品表面质量影响较小，但该缺陷对于“以热代冷”的热轧酸洗钢类产品影响较大。表面发黑及色差缺陷，不仅影响产品外观，还会对产品的后序加工及使用(冲压、焊接、涂装等)造成不良影响，带来客户应用过程中的一系列问题，引发用户抱怨，降低产品的市场竞争力。
一般来说，引起酸洗钢表面发黑的原因很多，比如“欠酸洗”，“过酸洗”，热轧带钢表面氧化铁皮缺陷(局部压入、红铁皮等)，带钢基体酸洗过程中发生组织选择性腐蚀等，但目前的相关研究并未对酸洗钢表面发黑缺陷的成因分类型进行机理分析并提出相对应的改善措施：其中，降低氧化铁皮厚度，改变氧化铁皮自身结构，提高氧化铁皮横向均匀性，在酸洗前对钢板进行平整、拉矫，带张力酸洗，降低酸洗速度等方法虽然可以对由于带钢“欠酸洗”引起的表面整体或局部发黑起到明显的改善作用，但这些措施对于因“过酸洗”、热轧带钢表面氧化铁皮缺陷(局部压入、红铁皮等)、带钢基体酸洗过程中发生组织选择性腐蚀等原因引起的表面发黑并没有改善效果，甚至还会进一步降低酸洗钢的表面质量，并降低酸洗工序的生产效率。而酸洗过程中加入缓蚀剂的措施，虽然能抑制带钢基体在酸液中的过度腐蚀，对带钢表面发黑、色差等缺陷起到改善作用，但缓蚀剂的加入会增加生产成本，降低酸洗速度，并可能对自然环境带来不利影响。因此，为改善酸洗钢产品表面发黑、色差等缺陷，提高产品表面质量，提升产品竞争力，研究酸洗钢表面发黑及色差的产生机理，并提出一种更有针对性的，更加高效、节能、环保的生产方法的工作亟待展开。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题，提供了一种防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法，在控制合金元素含量的基础上优化轧制、酸洗工艺，能够有效降低带钢表面发黑及色差缺陷的发生率。
本发明具体是这样实现的：
一种防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法，包括如下工艺控制：
冶炼；
板坯加热：板坯总在炉时间为170～220min，加热炉炉温控制为1280～1350℃；
热轧粗轧：控制终轧温度为1050～1110℃；
热轧精轧：第一机架至第四机架均采用高速钢轧辊；
层流冷却；
卷取：钢卷经层流冷却后在620～680℃温度下卷曲；
酸洗：钢卷经连续酸洗槽进行酸洗，酸洗温度为70～85℃，酸洗槽内HCl浓度为80～200g/L，酸洗时钢带带速控制在120～180m/min范围内；
烘干。
更进一步的方案是：
所述热轧酸洗钢包括如下质量百分比的各组分：
C:0.09～0.12％，Si:0～0.20％，Mn:1.35～1.50％，P:0～0.02％，余量为Fe和其它不可避免的杂质。
更进一步的方案是：
所述热轧酸洗钢包括如下质量百分比的各组分：
C:0.09～0.12％，Si:0.001～0.20％，Mn:1.35～1.50％，P:0.001～0.02％，Cr:0.001～0.01％；余量为Fe和其它不可避免的杂质。
研究发现适当含量的Cr元素及Si元素有利于提高热轧酸洗钢的高温抗氧化特性，而适当含量的Si元素有利于控制热轧酸洗钢的高温氧化速度，然而Si含量过高时，热轧带钢表面会生成一层黏附力很高的，主要成分为FeO/Fe2SiO4的共晶混合物，该混合物在后序酸洗过程中难以去除，容易导致酸洗钢表面整体或局部发黑。另外，Si、Mn含量过高还会导致热轧带钢在热轧精轧过程中轧制力过大，引起轧辊表面氧化膜破损脱落压入带钢基体，导致酸洗后带钢表面出现整体或局部发黑或麻面缺陷。
更进一步的方案是：
所述热轧酸洗钢包括如下质量百分比的各组分：
C:0.1％，Si:0.05％，Mn:1.35％，P:0.005％，Cr:0.008％；余量为Fe和其它不可避免的杂质。
本发明中，控制终轧温度为1050～1110℃。这是因为当粗轧终轧温度过高时，会导致带钢在进入精轧区域后，由于温度过高，表面生成的三次氧化铁皮过厚，在后序的除鳞过程中难以彻底清除。与此同时，表面氧化铁皮过厚还会导致氧化铁皮的破碎、脱落，从而加速精轧工作辊氧化膜的磨损。一旦工作辊辊面氧化膜过度磨损出现剥落，剥落的辊面氧化膜容易黏附在热轧带钢表面，在后续机架中被碾入带钢表面而形成三次氧化铁皮缺陷，在后序的酸洗过程中会造成酸洗钢表面局部酸洗效果差，引起酸洗后带钢表面出现整体或局部发黑或麻面缺陷。另一方面，如果粗轧终轧温度过低，会导致精轧阶段轧制负荷(尤其是F1～F3机架)过大，同样会造成精轧工作辊辊面氧化膜磨损、剥落从而黏附在热轧带钢表面，引起酸洗后带钢表面出现整体或局部发黑或麻面缺陷。
本发明中，热轧带钢卷曲温度的控制为本发明的关键技术要点之一。研究发现，热轧带钢卷取后的冷却过程中，表面氧化铁皮将继续生长和并发生相结构转变。如果卷曲温度过高，一方面，因带钢具有一定的凸度，边部薄，中部厚，在钢卷边部会形成一定的空隙，空隙处供氧充分，边部氧化铁皮于是会继续氧化生长，易在带钢边部形成难以酸洗去除的Fe2O3，酸洗后带钢边部易产生黑色带状缺陷；另一方面，在钢卷的中心部位，由于钢卷卷取紧密，此处供氧受到严重限制，带钢中心部位氧化铁皮将发生一系列相结构转变，在后序的酸洗过程中，钢卷基体中的晶界部位容易发生选择性腐蚀，造成酸洗钢表面整体发黑。因此，在保证带钢机械性能的前提下，尽可能降低卷曲温度，能有效防止带钢酸洗后表面整体或局部产生发黑缺陷。
本发明中，酸洗过程中带钢的速度控制为本发明的关键技术要点之一。酸洗时带速过快，会导致热轧带钢表面的氧化铁皮无法彻底清除，即发生所谓钢带的“欠酸洗”，表面氧化铁皮清除不彻底，不但会造成酸洗钢表面发黑，影响产品外观，还会导致用户使用中焊接、涂装、电泳工序中的一系列问题。另一方面，如果酸洗时带速过慢，容易引发带钢基体表面晶界的过度腐蚀，从而造成酸洗钢表面整体或局部发黑，并且随着酸洗带速的进一步降低，不但影响酸洗生产效率，还会导致带钢基体表面晶界的选择性腐蚀进一步加剧，酸洗钢表面发黑的程度会更加严重。
更进一步的方案是：
所述板坯加热中，板坯总在炉时间为180～200min。
必须要控制板坯在炉时间，如果加热时间太长会导致钢坯表面氧化铁皮过厚，后续除鳞困难，从而导致酸洗后带钢表面出现发黑或者带状色差缺陷，影响酸洗钢表面质量。同时，将加热炉炉温控制为1280～1350℃，Si:0.001～0.20％，Cr:0.001～0.01％；将钢坯表面氧化铁皮控制在2.0mm以内。具备该厚度的氧化铁皮在轧制时通过除鳞均匀去除并降低表面粗糙度。
更进一步的方案是：
所述热轧精轧工艺中，控制高速钢轧辊使用次数≤2次。
更进一步的方案是：
所述烘干工艺中烘干机气体温度为110～130℃。
本发明至少具有如下的有益效果：
1、本发明公开了一种防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法，该方法通过将合金元素控制在合理范围，具体的Si:0.001～0.20％，P:0.001～0.02％，Cr:0.001～0.01％，在适当提高热轧酸洗钢高温抗氧化特性基础上，使得带钢氧化铁皮的黏附力明显下降，氧化铁皮酸洗时容易去除从而避免表面产生发黑缺陷；
2、本发明设计的方法在上述合金元素含量控制基础上，结合具体工艺控制，如对板坯加热温度，加热时间，热轧粗轧终轧温度，精轧工艺，特别是卷曲温度进行严格控制，再结合酸洗工艺参数，特别是酸洗时带速的严格控制后，酸洗钢表面出现局部或整体发黑缺陷的几率大大降低；
3、本发明设计的方法可在现有热连轧产线及酸洗产线上实现，无需新的设备投入，并且有效提高了酸洗工序的生产效率；所得产品厚度规格覆盖部分冷轧产品，因此具有替代部分冷轧产品的应用前景，可为用户大幅降低生产成本；经该方法所述生产和加工的热轧酸洗钢产品表面质量良好，对用户冲压成形、喷漆、电泳等工序无不良影响，加工得到的零件表面质量良好；
4、该方法酸洗工序中无须酸洗缓蚀剂的加入，在提高酸洗生产效率，降低生产成本的同时还减少了对自然环境的不良影响。
附图说明
图1为本发明实施例1所得酸洗钢表面宏观形貌图；
图2为本发明实施例1所得酸洗钢表面微观形貌图；
图3为本发明实施例2所得酸洗钢表面宏观形貌图；
图4为本发明实施例2所得酸洗钢表面微观形貌图；
图5为本发明对比例1所得酸洗钢表面宏观形貌图；
图6为本发明对比例1所得酸洗钢表面微观形貌图；
图7为本发明对比例2所得酸洗钢表面宏观形貌图；
图8为本发明对比例2所得酸洗钢表面微观形貌图；
图9为本发明对比例3所得酸洗钢表面宏观形貌图；
图10为本发明对比例3所得酸洗钢表面微观形貌图；
图11为本发明对比例4所得酸洗钢表面宏观形貌图；
图12为本发明对比例4所得酸洗钢表面微观形貌图。
具体实施方式
本发明公开了一种防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法，包括如下具体工艺控制：
冶炼；
板坯加热：板坯总在炉时间为170～220min，加热炉炉温控制为1280～1350℃；
热轧粗轧：控制终轧温度为1050～1110℃；
热轧精轧：第一机架至第四机架均采用高速钢轧辊，控制高速钢轧辊使用次数≤2次；
层流冷却；
卷曲：钢卷经层流冷却后在620～680℃温度下卷曲；
酸洗：钢卷经连续酸洗槽进行酸洗，酸洗温度为70～85℃，酸洗槽内HCl浓度为80～200g/L，酸洗时钢带带速控制在120～180m/min范围内；
烘干：烘干机气体温度为110～130℃。
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
本实施例公开了一种防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法，其中所述热轧酸洗钢包括如下质量百分比的各组分：
C:0.09％，Si:0.10％，Mn:1.35％，P:0.005％，Cr:0.001％；余量为Fe和其它不可避免的杂质。
其中，具体工艺控制如表1；
实施例2
本实施例公开了一种防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法，其中所述热轧酸洗钢包括如下质量百分比的各组分：
C:0.12％，Si:0.20％，Mn:1.45％，P:0.02％，Cr:0.01％；余量为Fe和其它不可避免的杂质。
其中，具体工艺控制如表1；
对比例1
本实施例公开了一种防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法，其中所述热轧酸洗钢包括如下质量百分比的各组分：
C:0.12％，Si:0.50％，Mn:1.50％，P:0.02％，Cr:0.01％；余量为Fe和其它不可避免的杂质。
其中，具体工艺控制如表1；
对比例2
本实施例公开了一种防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法，其中所述热轧酸洗钢包括如下质量百分比的各组分：
C:0.12％，Si:0.20％，Mn:1.40％，P:0.015％，Cr:0.01％；余量为Fe和其它不可避免的杂质。
其中，具体工艺控制如表1；
对比例3
本实施例公开了一种防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法，其中所述热轧酸洗钢包括如下质量百分比的各组分：
C:0.12％，Si:018％，Mn:1.45％，P:0.02％，Cr:0.01％；余量为Fe和其它不可避免的杂质。
其中，具体工艺控制如表1；
对比例4
本实施例公开了一种防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法，其中所述热轧酸洗钢包括如下质量百分比的各组分：
C:0.12％，Si:0.18％，Mn:1.50％，P:0.02％，Cr:0.01％；余量为Fe和其它不可避免的杂质。
其中，具体工艺控制如表1；
表1实施例及对比例工艺控制列表
Figure BDA0002490644440000061
Figure BDA0002490644440000071
由上述表1中的实施例1、2可知，按照本发明设计方法所得的热轧酸洗钢表面质量良好，无发黑或色差缺陷，产品外观质量良好，并可以满足用户冲压成形、电泳、涂装等使用条件。
其中，上述实施例1、2所得热轧酸洗钢表面宏观照片及微观形貌图分别如图1-4所示，由图1-4可见，酸洗钢表面呈银亮色且无发黑、麻面或色差缺陷，即表面质量较好。并且由右图中微观形貌可见，酸洗钢表面微观形貌平滑，连续。
上述对比例1所得酸洗钢表面宏观照片及表面微观形貌图如图5、6所示，由图5、6可知，酸洗钢表面发暗，呈灰色，由微观形貌图可见表面较粗糙，且部分区域晶界处有孔洞和沟壑产生。这可能是因为钢中Si含量过高，热轧带钢表面生成了一层黏附力很高的，主要成分为FeO/Fe2SiO4的共晶混合物，该混合物在后序酸洗过程中难以彻底去除，容易导致酸洗钢表面整体或局部发黑。
上述对比例2所得酸洗钢表面宏观照片及表面微观形貌图如图7、8所示，由图7、8可知，酸洗钢表面有麻面缺陷产生，由微观形貌图可见带钢基体表面有大量的细小氧化物内嵌。这可能是因为粗轧终轧温度过高，导致带钢在进入精轧区域后，由于温度过高，表面生成的三次氧化铁皮过厚，由于氧化铁皮的破碎、脱落，加速了精轧工作辊氧化膜的磨损。当工作辊辊面氧化膜过度磨损出现剥落后，剥落的辊面氧化膜容易黏附在热轧带钢表面，在后续机架中被碾入带钢表面，在后序的酸洗过程中引起酸洗钢表面出现麻面缺陷。
上述对比例3所得酸洗钢表面宏观照片及表面微观形貌图如图9、10所示，由图9、10可知，酸洗钢表面呈灰色，由微观形貌图可见晶界腐蚀程度较严重，形成沟壑状形貌。这可能是因为卷曲温度过高，带钢表面氧化铁皮在冷却过程中发生一系列相结构转变，在后序的酸洗过程中，带钢基体中的晶界部位由于发生选择性腐蚀，造成酸洗钢表面整体发黑。
上述对比例4所得酸洗钢表面宏观照片及表面微观形貌图如图11、12所示，由图11、12可知，酸洗钢表面呈灰黑色，由微观形貌图可见晶界腐蚀程度严重，形成沟壑状形貌，而晶粒表面也有大量的微观孔洞产生。这可能是因为酸洗时带速过慢，容易引发带钢基体表面晶界的过度腐蚀，从而造成酸洗钢表面整体或局部发黑，并且随着酸洗带速的进一步降低，还会导致带钢基体表面晶界的选择性腐蚀进一步加剧，酸洗钢表面发黑的程度会更加严重。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (7)

1.一种防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法，其特征在于包括如下工艺控制：
冶炼；
板坯加热：板坯总在炉时间为170～220 min，加热炉炉温控制为1280～1350℃；
热轧粗轧：控制终轧温度为1050～1110℃；
热轧精轧：第一机架至第四机架均采用高速钢轧辊；
层流冷却；
卷取：钢卷经层流冷却后在620～680℃温度下卷曲；
酸洗：钢卷经连续酸洗槽进行酸洗，酸洗温度为70～85℃，酸洗槽内HCl浓度为80～200g/L，酸洗时钢带带速控制在120～180 m/min范围内；
烘干。
2.根据权利要求1所述防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法，其特征在于：
所述热轧酸洗钢包括如下质量百分比的各组分：
C:0.09～0.12%，Si:0～0.20%，Mn:1.35～1.50%，P:0～0.02%，余量为Fe和其它不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法，其特征在于：
所述热轧酸洗钢包括如下质量百分比的各组分：
C:0.09～0.12%，Si:0.001～0.20%，Mn:1.35～1.50%，P:0.001～0.02%，Cr:0.001～0.01%；余量为Fe和其它不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法，其特征在于：
所述热轧酸洗钢包括如下质量百分比的各组分：
C:0.1%，Si:0.05%，Mn:1.35%，P:0.005%，Cr:0.008%；余量为Fe和其它不可避免的杂质。
5.根据权利要求1至4任一权利要求所述防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法，其特征在于：
所述板坯加热中，板坯总在炉时间为180～200 min。
6.根据权利要求1至4任一权利要求所述防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法，其特征在于：
所述热轧精轧工艺中，控制高速钢轧辊使用次数≤2次。
7.根据权利要求1至4任一权利要求所述防止热轧酸洗钢表面发黑的生产方法，其特征在于：
所述烘干工艺中烘干机气体温度为110～130℃。
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