CN113020266B - 一种薄板坯连铸连轧产线生产45Mn热轧卷板方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢铁生产方法，为一种连铸连轧产线生产45Mn热轧卷板方法，工艺流程包括炼钢、连铸、粗轧、精轧、层流冷却、卷取、酸洗及平整，所述的连铸工序中，结晶器采用漏斗型薄铜板，冷却方式为结晶器强冷，宽面水修正；控制连铸拉速；二冷区高压中间水量修正分；所述的粗轧工序中，R1断面温差控制在50℃以内；进钢后延迟开启除鳞水；所述的精轧终轧温度800‑860℃；卷取温度控制在630~700℃。与现有技术相比较，本发明可以利用薄板坯连铸连轧产线生产45Mn热轧卷板，产品表面质量良好，成分及性能均匀，板形控制、尺寸公差良好。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢铁生产方法，特别是一种适用基于连铸连轧产线生产45Mn热轧卷板的高拉速连续式方法。
背景技术
随着国家环保调控以及终端冷轧客户对自身产品的品级提升等因素，高碳钢卷板在市场占有率逐步提升。45Mn卷板在后续加工过程中还要进行酸洗、热处理等工艺，所以对其成分、板形要求较高。45Mn要求具有高的洁净度和成分均匀性，须严格控制表面脱碳，要求均匀的组织及性能，否则会引起卷板的性能不均匀，影响产品的后续加工工艺性能。
传统45Mn生产技术如中国发明专利《高碳热轧钢板及其制造方法》(CN200510052823.X)公开：成分含有C：0.1～0.7％、Si：2.0％以下、Mn：0.20～2.0％、P：0.03％以下、S：0.03％以下、Sol.Al：0.1％以下、N：0.01％以下余量：铁和不可避免的杂质；制造方法具有热轧工序、冷却工序、保温工序、卷取工序、酸洗工序和退火工序。但该种生产方法进行热轧和退火，生产过程存在铸坯中元素的偏析、钢板表面脱碳层严重、板材头尾尺寸公差波动大、性能稳定性差等缺点，这些问题直接影响了钢板后工序热处理过程的品质问题，导致钢板退火或调质处理后钢板退火球化不完全、淬火硬度不均匀等问题，工艺时间长能耗大，不利于生产。
随着工艺进步，薄板坯连铸连轧产线生产技术广泛应用于热轧钢板领域，短流程生产工艺省去了传统工艺的加热炉，产品无脱碳层，高碳钢产品的以热带冷的推广提供了先决条件，且可以稳定批量生产极薄规格，减少下游客户轧制退火工序，提高客户生产效率。如我公司授权发明《基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产薄规格高碳钢的方法》(CN201611258861.5)中公开的技术，C含量为0.48～0.54％，虽然经过ESP连铸连轧可以制成不同厚度的热轧带钢，但实际操作过程中，这种套用0.3％的开浇来实现0.48～0.54％的生产模式废次降大，单浇次会伴随生产3件废品、1件次品，废品与正品差价1000元/吨，严重影响生产效益。
此外，45Mn目前传统生产装备水平极限规格为2.0mm，对于2.0mm以下的产品需求，需要通过冷轧工序来实现，影响客户生产效率，提高了加工成本。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种基于薄板坯连铸连轧产线生产45Mn热轧卷板方法，实现1.5-4.0mm规格45Mn热轧卷板的生产。
本发明解决其技术问题的技术方案是：一种连铸连轧产线生产45Mn热轧卷板方法，工艺流程包括炼钢、连铸、粗轧、精轧、层流冷却、卷取、酸洗及平整，其特征在于：所述的连铸工序中，结晶器采用漏斗型薄铜板，宽面厚度110-113mm，窄面厚度130-132mm；冷却方式为结晶器强冷，宽面水修正+5～+10％，窄面水不做修正；控制连铸拉速为4.5-4.8m/min；二冷区高压中间水量修正+2％～+5％，边部水修正-3％～-8％，气雾区修正-20％～-30％；结晶器振动曲线振幅7mm，振频280次/分；所述的粗轧工序中，在R1二冷区控制配水水量，实现R1断面温差控制在50℃以内；进钢后延迟到F1压下时开启除鳞水；R3温度控制860-940℃；铸坯感应加热时间15-24s，感应加热炉出口温度1150-1180℃；所述的精轧工序中，控制终轧温度800-860℃；所述的层流冷却工序中，卷取温度控制在630～700℃。
上述的连铸工序中：中包钢水温度：1509-1519℃。
上述的层流冷却工序中，张力≥40Mpa。
上述的层流冷却工序中，还包括下线后缓冷库缓冷24h。
与现有技术相比较，本发明具有以下突出的有益效果：
1、利用薄板坯连铸连轧产线生产45Mn热轧卷板，产品厚度1.5-4.0mm，产品性能σb≥620MPa，δ≥15％，可应用于链条、五金配件行业。
2、产品表面质量良好，成分及性能均匀，板形控制、尺寸公差良好。
3、较现有技术，在节能降耗、批量生产稳定性等方面成绩显著，每年约可增效数百万元，经济效益、社会效益显著，填补国内此类薄规格45Mn热轧卷板生产的空白。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明是一种连铸连轧产线生产45Mn热轧卷板方法。
本发明工艺流程路线为：炼钢→连铸→粗轧→精轧→层流冷却→卷取→酸洗及平整。
1、炼钢
本工艺成分及设计范围为：C 0.43-0.47％、Si 0.20-0.26％、Mn 0.85-0.95％、P≤0.017％、S≤0.003％、Alt 0.008-0.020％、Cr≤0.03％、Ni≤0.03％、Cu≤0.03％、[N]≤0.0050％以及余量的Fe和不可避免的杂质，并且所述45Mn卷板成品的金相组织为索氏体+珠光体+铁素体。
按照成分设计的材料配比经过转炉、LF炉、RH炉冶炼，得到所需成分的钢水；
2、连铸
(1)结晶器采用薄铜板
铜板要求：宽面厚度110-113mm，窄面厚度130-132mm。
冷却方式：结晶器强冷，宽面水修正+5～+10％，窄面水不做修正。
其主要原因为：原有结晶器为漏斗型结晶器，45Mn由于在结晶器中收缩小，C含量高，传热效率差，因此本发明采用漏斗型薄铜板，且增加宽面水量，提升冷却效率，增加坯壳厚度，避免粘黏漏钢，保证稳定生产。
(2)控制连铸拉速
控制连铸拉速：4.5-4.8m/min。
优化方案中，开浇拉速提至4.3m/min进钢，第一炉拉速提至4.5m/min，第二炉拉速提至4.8m/min，后期拉速稳定4.8m/min，直到停浇。
二冷区高压中间水量修正+2％～+5％，边部水修正-3％～-8％，气雾区修正-20％～-30％；
中包钢水温度：1509-1519℃。
45Mn液相线低及凝固特性冷却强度大，易导致铸坯断面温差大及边部裂纹；二冷区若采用弱冷，过热度高，铸坯液芯长度易出扇形段，由于钢水静压力作用，易在扇形段出口发送鼓肚，造成生产事故。
(3)结晶器振动曲线
4.5-4.8m/min拉速范围内，振幅7mm，振频280次/分。
3、粗轧
(1)R1配水调整控制
现有技术，轧钢在轧制薄规格过程中，连铸通过优化二冷区配水，45Mn铸坯断面温度仍存在局部高点，铸坯断面温差70-100℃，造成轧钢轧制过程中心线跑偏，板形及辊形较差，影响薄规格轧制。
因此，本发明在二冷区9-11#扇形段间隙对应铸坯高点位置增加附加水喷枪，通过调整附加水阀开度，控制水量，实现R1断面温差控制在50℃以内。
(2)除鳞水的开启时间
现有工艺为开浇直接开启，但是高碳钢头部温度低，直接开启造成硌伤轧辊，因此本工艺中，进钢后延迟到F1压下时开启，可保证头部温度，避免硌伤轧辊。
(3)其他控制
R3温度控制860-940℃，中间坯厚度11-20mm，4.5-4.8m/min拉速，铸坯感应加热时间15-24s，感应加热炉出口温度1150-1180℃，表面无脱碳层。
4、精轧
控制终轧温度800-860℃。
5、层流冷却、卷取、酸洗及平整
层冷具体为空冷，卷取温度控制在630～700℃，并采用大单位张力≥40Mpa，卷取生成的金相组织为索氏体+珠光体+铁素体。
下线后缓冷库缓冷24h。
最终所得45Mn卷板的宽度为1250～1500mm，厚度1.5-4.0mm。
以上工艺中，仅对于改良部分进行了详述，对于未提及部分沿用现在有的薄板坯连铸连轧产线相关技术。
为了更好地比较本申请配方和现有技术，进行了对比试验。
实施例1～3以及对比例1～2的成分比例(％)如下表：
| 目标厚度 | C | Si | Mn | P | S | Alt | Cr | Ni | Cu | [N] | |
| 实施例1 | 1.5mm | 0.431 | 0.203 | 0.874 | 0.0170 | 0.0001 | 0.010 | 0.030 | 0.021 | 0.030 | 0.0037 |
| 实施例2 | 1.5mm | 0.448 | 0.255 | 0.948 | 0.0164 | 0.0006 | 0.008 | 0.026 | 0.015 | 0.020 | 0.0037 |
| 实施例3 | 4mm | 0.469 | 0.215 | 0.851 | 0.0086 | 0.0007 | 0.019 | 0.029 | 0.014 | 0.024 | 0.0029 |
| 对比例1 | 1.5mm | 0.448 | 0.255 | 0.948 | 0.0164 | 0.0006 | 0.008 | 0.026 | 0.015 | 0.020 | 0.0037 |
| 对比例2 | 4mm | 0.469 | 0.215 | 0.851 | 0.0086 | 0.0007 | 0.019 | 0.029 | 0.014 | 0.024 | 0.0029 |
实施例1～3以及对比例1～2工艺流程路线为：炼钢→连铸→粗轧→精轧→层流冷却→卷取→酸洗及平整。具体参数如下：
1、炼钢
按照成分设计的材料配比经过转炉、LF炉、RH炉冶炼，得到所需成分的钢水。
2、连铸
实施例1～3以及对比例1～2连铸参数见下表：
实施例1～3以及对比例1～2，45Mn液相线均为1494℃；拉速4.5-4.8m/min下的振幅为7mm，振频280次/分。
实施例1～3以及对比例1～2水修正参数见下表：
| 中间水量修正 | 边部水修正 | 气雾区修正 | 中包钢水温度℃ | |
| 实施例1 | +2％ | -8％ | -30％ | 1510 |
| 实施例2 | +5％ | -3％ | -20％ | 1519 |
| 实施例3 | +3％ | -4％ | -20％ | 1512 |
| 对比例1～2 | +10％ | -2％ | -10％ | 1522 |
3、粗轧
实施例1～3以及对比例1～2粗轧、精轧、卷取温度参数见下表：
| R1 | R3 | 中间坯厚度 | 轧机进钢 | 加热时间 | IH | 精轧 | 卷取 | |
| 断面温差最大值℃ | 温度℃ | mm | 拉速m/min | s | 出口温度℃ | 终轧温度℃ | 温度℃ | |
| 实施例1 | 30-40 | 882-889 | 11 | 4.8 | 14.8 | 1160-1168 | 838-846 | 650-662 |
| 实施例2 | 35-42 | 932-940 | 12 | 4.8 | 16.5 | 1172-1179 | 854-859 | 672-695 |
| 实施例3 | 42-46 | 860-867 | 20 | 4.5 | 23.9 | 1150-1156 | 802-815 | 630-637 |
| 对比例1 | 70-90 | 910 | 12 | 4.8 | 15.5 | 1164 | 822 | 641 |
| 对比例2 | 80-100 | 910 | 20 | 4.5 | 25.3 | 1135-1145 | 785-792 | 612-623 |
4、精轧
实施例1～3以及对比例1～2精轧工艺中，未提及部分沿用现在有的薄板坯连铸连轧产线相关技术。
5、层流冷却、卷取、酸洗及平整
此外，层冷为空冷，并采用大单位张力≥40Mpa卷取，生成的金相组织为索氏体+珠光体+铁素体。
实施例1～3以及对比例2终产品性能结果显示：
| 冶金长度m | 液芯长度m | 断面温差℃ | 中心线偏差mm | |
| 实施例1 | 20.14 | 19.52 | 30-40 | ±7mm |
| 实施例2 | 20.14 | 19.64 | 35-42 | ±10mm |
| 实施例3 | 20.14 | 19.56 | 42-46 | ±13mm |
| 对比例2 | 20.14 | 19.89 | 80-100 | ±30mm |
实施例1～3经统计，液芯长度短，断面温差≤50℃，中心线加减偏差为7～13mm，断面温差及带钢中心线控制良好，无废钢现象，保证1.5-4.0mm热轧45Mn稳定生产，产品表面质量良好，成分及性能均匀，板形控制、尺寸公差良好。并且，产品性能σb≥620MPa，δ≥15％，可应用于链条、五金配件行业。
对比例1多次无法达到目标拉速4.8m/min，层冷双边浪，后期中间浪，卷形存在错层，导致无法实现1.5mm薄规格轧制。
对比例2过热度偏高，铸坯存在鼓肚风险，二冷区水量较大，易产生边部裂纹，连铸出口铸坯断面温差80-100℃，轧钢中心线跑偏严重，需增大张力控制中心线，造成板形较差，且存在废钢风险，生产过程中造成2次废钢。
由此可见：本发明工艺方法采用薄板坯、附加水喷枪、断面温差控制、感应加热升温等工艺，可生产1.5-4.0mm规格45Mn热轧卷板，在节能降耗、成分控制、表面脱碳层、尺寸精度、板形控制、批量生产极限薄规格等方面成绩显著。
需要说明的是，本发明的特定实施方案已经对本发明进行了详细描述，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种薄板坯连铸连轧产线生产45Mn热轧卷板方法，工艺流程包括炼钢、连铸、粗轧、精轧、层流冷却、卷取、酸洗及平整，其特征在于：
所述的连铸工序中，结晶器采用漏斗型薄铜板，宽面厚度110-113mm，窄面厚度130-132mm；冷却方式为结晶器强冷，宽面水修正+5~+10%，窄面水不做修正；控制连铸拉速为4.5-4.8m/min；二冷区高压中间水量修正+2%~+5%，边部水修正-3%~-8%，气雾区修正-20%~-30%；结晶器振动曲线振幅7mm，振频280次/分；
所述的粗轧工序中，在R1二冷区控制配水水量，实现R1断面温差控制在50℃以内；进钢后延迟到F1压下时开启除鳞水；R3温度控制860-940℃；铸坯感应加热时间15-24s，感应加热炉出口温度1150-1180℃；
所述的精轧工序中，控制终轧温度800-860℃；
所述的层流冷却工序中，卷取温度控制在630~700℃。
2.根据权利要求1所述的一种薄板坯连铸连轧产线生产45Mn热轧卷板方法，其特征在于：所述的连铸工序中：中包钢水温度：1509-1519℃。
3.根据权利要求1所述的一种薄板坯连铸连轧产线生产45Mn热轧卷板方法，其特征在于：所述的层流冷却工序中，张力≥40Mpa。
4.根据权利要求1所述的一种薄板坯连铸连轧产线生产45Mn热轧卷板方法，其特征在于：所述的层流冷却工序中，还包括下线后缓冷库缓冷24h。
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Denomination of invention: A method for producing 45Mn hot-rolled coils on a thin slab continuous casting and rolling production line Effective date of registration: 20231215 Granted publication date: 20230310 Pledgee: Rizhao Bank Co.,Ltd. Pledgor: RIZHAO STEEL HOLDING GROUP Co.,Ltd. Registration number: Y2023980072204 |
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