CN113235011B - 减少550MPa级低合金高强钢表面发黑缺陷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种减少550MPa级低合金高强钢表面发黑缺陷的方法，包括：将钢水冶炼和连铸，获得铸坯；所述连铸中加入含有质量分数为5～6％F元素的连铸保护渣；所述铸坯中Nb和Ti的总质量分数控制在Nb+Ti≤0.04％；将所述铸坯进行轧前加热、粗轧、精轧和轧后冷却，获得精轧板；将所述精轧板在520～580℃下卷取，获得热轧卷；将所述热轧卷拉伸弯曲矫直，后酸洗、冷轧和光整，获得表面质量佳的550MPa级低合金高强钢。本发明将Nb和Ti的总质量分数控制在Nb+Ti≤0.04％并将卷取温度控制在520～580℃可减少550MPa低合金高强钢发黑缺陷问题，提高550MPa低合金高强钢表面质量。

Description

减少550MPa级低合金高强钢表面发黑缺陷的方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，特别涉及一种减少550MPa级低合金高强钢表面发黑缺陷的方法。
背景技术
低合金高强度钢是在普通碳素钢基础上发展起来的，由于其强度适中、加工性好且经济适用而在汽车、船舶与海洋工程以及桥梁等基础设施建设方面得到了广泛的应用。
全流程从炼钢到冷轧工序众多，造成产品表面质量的控制难度加大，冷轧酸洗环节，会将热轧原料的表面氧化铁皮去除，从而暴露出各种酸洗缺陷，其中低合金高强钢的酸洗后表面条带状发黑现象的出现，见图1所示，对产品质量造成了巨大的威胁，后续冷轧退火无法有效消除，常规方法只注重热轧表面铁皮的改善，并不能完全消除。
因此，如何开发一种减少550MPa级低合金高强钢表面发黑缺陷的方法，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明目的是提供一种减少550MPa级低合金高强钢表面发黑缺陷的方法，减少了550MPa低合金高强钢酸洗板表面发黑缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供了一种减少550MPa级低合金高强钢表面发黑缺陷的方法，所述方法包括：
将钢水冶炼和连铸，获得铸坯；所述连铸中加入含有质量分数为5～6％F元素的连铸保护渣；所述铸坯中Nb和Ti的总质量分数控制在Nb+Ti≤0.04％；
将所述铸坯进行轧前加热、粗轧、精轧和轧后冷却，获得精轧板；
将所述精轧板在520～580℃下卷取，获得热轧卷；
将所述热轧卷拉伸弯曲矫直，后酸洗、冷轧和光整，获得表面质量佳的550MPa级低合金高强钢。
进一步地，所述钢的化学成分以质量分数计为：C：0.06～0.1％，Mn：1.2～1.6％，Si：0.08～0.13％，Nb+Ti≤0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质。
进一步地，所述轧前加热包括：加热段和均热段，所述加热段为以室温升温至均热温度1180～1220℃，所述均热段为在均热温度1180～1220℃下保温；所述轧前加热的总时间为130～160min。
进一步地，所述粗轧中，采用3+3道次进行轧制，控制轧制速度为2～5m/s，控制粗轧总变形量为75～85％，控制粗轧进口温度为1140～1170℃。
进一步地，所述精扎中，采用6道次进行轧制，控制轧制速度为8～12mm/s，控制精轧总变形量为85～95％，控制精轧入口温度为1000～1040℃，控制精轧终轧温度为900～920℃。
进一步地，所述轧后冷却采用稀疏冷却工艺，以30～50℃/s的速度冷却至500～530℃。
进一步地，所述拉伸弯曲矫直中，采用两弯一矫矫直机，矫直量为10～15mm；所述两弯一矫矫直机包括第一弯曲单元和第二弯曲单元，所述第一弯曲单元***深度为15～20mm，所述第二弯曲单元***深度20～25mm。
进一步地，所述酸洗中，所述酸洗温度为75～90℃，所述酸洗速度为40～220m/min。
进一步地，所述冷轧中，控制冷轧压下率为60～95％。
进一步地，所述光整延伸率为0.2％～0.4％。
本发明还提供了一种所述方法制备得到的550MPa低合金高强钢。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供的一种减少550MPa级低合金高强钢表面发黑缺陷的方法，所述方法包括：将钢水冶炼和连铸，获得铸坯；所述连铸中加入含有质量分数为5～6％F元素的连铸保护渣；所述铸坯中Nb和Ti的总质量分数控制在Nb+Ti≤0.04％；将所述铸坯进行轧前加热、粗轧、精轧和轧后冷却，获得精轧板；将所述精轧板在520～580℃下卷取，获得热轧卷；将所述热轧卷拉伸弯曲矫直，后酸洗、冷轧和光整，获得表面质量佳的550MPa级低合金高强钢。本发明实施例将Nb和Ti的总质量分数控制在Nb+Ti≤0.04％并将卷取温度控制在520～580℃可以在不增加设备的条件下较容易的减少550MPa低合金高强钢发黑缺陷问题，提高550MPa低合金高强钢表面质量；方法简单，经济高效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为现有技术中表面发黑缺陷形貌图；
图2为对比例1钢坯成分中Nb+Ti＝0.045％情况下酸洗表面形貌图；
图3为实施例1中一种实施方式的钢坯成分中Nb+Ti＝0.035％情况下酸洗表面形貌图；
图4为对比例2中保护渣中F-含量12％情况下酸洗表面形貌图；
图5为实施例1中一种实施方式的保护渣中F-含量6％情况下酸洗表面形貌图；
图6为对比例3中卷取温度660℃情况下情况下酸洗表面形貌图；
图7为实施例1中一种实施方式的卷取温度560℃情况下酸洗表面形貌图；
图8为对比例4中拉矫工艺H1＞H2情况下酸洗表面形貌图；
图9为实施例1中一种实施方式的拉矫工艺H1＜H2情况下酸洗表面形貌图；
图10为本发明实施例提供的一种减少550MPa级低合金高强钢表面发黑缺陷的方法的流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
根据本发明实施例一种典型的实施方式，提供一种减少550MPa级低合金高强钢表面发黑缺陷的方法，如图10所示，包括：
S1、将钢水冶炼和连铸，获得铸坯；所述连铸中加入含有质量分数为5～6％F元素的连铸保护渣；所述铸坯中Nb和Ti的总质量分数控制在Nb+Ti≤0.04％；
具体地，所述钢的化学成分以质量分数计为：C：0.06～0.1％，Mn：1.2～1.6％，Si：0.08～0.13％，Nb+Ti≤0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本申请通过实验发现：
①连铸保护渣粘度会影响铸坯表面质量，保护渣粘度不够会到导致结晶器壁与初生坯壳之间的渣膜不均匀，导热不均匀，使得初生坯壳厚度、强度不均，在结晶器振动过程中，坯壳受到的作用力不稳定，初生坯壳局部微区破裂，最终导致铸坯缺陷的产生。通过将连铸保护渣中F-的含量控制在5～6％，提高保护渣的黏度，促使液渣均匀流入到初始坯壳与结晶器壁之间的间隙内，形成分布厚度均匀的渣膜从而达到改善铸坯表面质量。连铸保护渣具体主要成分可包括CaO：30～35％，MgO：6.2～7.2％，Na2O：8.1～9.1％，SiO2:24～28％，Li2O：0.4～1％，F：4.2～7.1％，Al2O3：5～6％，Cfree:4～5％。
②连铸过程中低合金高强钢中合金元素Nb、Ti的含量如果过高，尤其当钢坯中Nb和Ti的含量超过0.045％的时候易出现铸坯裂纹的产生和铸坯内部成分偏析等铸坯质量问题。将Nb和Ti的总质量分数控制在Nb+Ti≤0.04％；
综上可知，通过控制低合金高强钢的合金成分及保护渣的化学成分,保护渣中F-降至8％以下，其黏度可有效提高，渣膜的均匀性得到改善，铸坯表层缺陷的明显减少，从而后续轧制过程中带钢表面条状缺陷的大幅度减轻。
S2、将所述铸坯进行轧前加热、粗轧、精轧和轧后冷却，获得精轧板；
作为可选的实施方式之一，所述轧前加热包括：加热段和均热段，所述加热段为以室温升温至均热温度1180～1220℃，所述均热段为在均热温度1180～1220℃下保温；所述轧前加热的总时间为130～160min。有利于保证板坯头尾组织均匀性。
作为可选的实施方式之一，所述粗轧中，采用3+3道次进行轧制，控制轧制速度为2～5m/s，控制粗轧总变形量为75～85％，控制粗轧进口温度为1140～1170℃。这样设置有利于控制粗轧过程温降，保证热卷头尾组织性能均匀性。
作为可选的实施方式之一，所述精扎中，采用6道次进行轧制，控制轧制速度为8～2mm/s，控制精轧总变形量为85～95％。这样设置有利于控制精轧过程温降，保证热卷头尾组织性能均匀性。
作为可选的实施方式之一，所述轧后冷却采用稀疏冷却工艺，以30～50℃/s的速度冷却至500～530℃。本申请在热轧过程研究发现，精轧出口至卷取机之间为带钢层流冷却装置，对低合金高强钢来说，控制不同的层流冷却模式也影响带钢表面组织的偏析程度，导致带状组织的出现，偏析程度越严重，在酸洗过程中更易出现发黑缺陷。实际工业试制发现，稀疏冷却较前段集中冷却相比，冷却相对更加均匀，配合合适的卷取温度，偏析可有效减轻。
S3、将所述精轧板在520～580℃下卷取，获得热轧卷；
本申请经实验发现：卷取温度对氧化铁皮的控制有很大作用，若卷取温度低于520℃.不利于微合金碳化物的析出；若卷取温度过高，铁皮过，铁皮结构不合理，卷取温度超过600℃，铁皮和基体界面的非金属氧化物明显增多，另外铁皮界面也更不平滑，在酸洗过程中，更难酸洗，容易出现发黑缺陷。
S4、将所述热轧卷拉伸弯曲矫直，后酸洗、冷轧和光整，获得表面质量佳的550MPa级低合金高强钢。
作为一种可选的实施方式，所述拉伸弯曲矫直中，采用两弯一矫矫直机，矫直量为10～15mm；所述两弯一矫矫直机包括第一弯曲单元和第二弯曲单元，所述第一弯曲单元***深度为15～20mm，所述第二弯曲单元***深度20～25mm。
拉伸弯曲矫直机位于酸洗槽前，通过拉伸、弯曲鳞化钢带表面的氧化铁皮层，提高酸洗质量，拉伸弯曲矫直机采用两弯一矫工艺，在总***深度相对固定的情况下，两组弯曲辊***深度的合理设置对拉矫机除鳞效果有着重大影响，2号***量大于1号***量，且两者***深度差值小于10mm可获得最优的破鳞效果。具体的参数为1号弯曲辊***深度H1＝15～20mm，二号弯曲辊***深度H2＝20～25mm，矫直量10～15mm。
作为一种可选的实施方式，所述酸洗中，所述酸洗温度为75～90℃，所述酸洗速度为40～220m/min。
作为一种可选的实施方式，所述光整延伸率为0.2％～0.4％。
下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请的一种减少550MPa级低合金高强钢表面发黑缺陷的方法进行详细说明。
S1、将铁水经过转炉冶炼，采用连铸方式获得550MPa低合金高强钢的铸坯；实际化学成分如表1所示。
表1-550MPa低合金高强钢化学成分(wt％)
组别 C Mn Si Nb+Ti
实施例1 0.090％ 1.38％ 0.08％ 0.035％
实施例2 0.060％ 1.20％ 0.10％ 0.040％
实施例3 0.010％ 1.60％ 0.13％ 0.030％
对比例1 0.082％ 1.46％ 0.09％ 0.045％
对比例2 0.090％ 1.38％ 0.08％ 0.035％
对比例3 0.090％ 1.38％ 0.08％ 0.035％
对比例4 0.090％ 1.38％ 0.08％ 0.035％
S2、将所述铸坯进行轧前加热、粗轧、精轧和轧后冷却，获得精轧板；将所述铸坯进行轧前加热、粗轧、精轧和轧后冷却，获得精轧板；
S3、将所述精轧板卷取，获得热轧卷；
S4、将所述热轧卷拉伸弯曲矫直，后酸洗、冷轧和光整，获得表面质量佳的550MPa级低合金高强钢。
各实施例和各对比例的参数具体如表2所示，其他未列出的参数大致相同。
表2-工艺参数
Figure BDA0003022167560000061
对各组别550MPa低合金高强钢酸洗板表面的表面发黑的严重程度进行统计，结果见表3。其中发黑的严重程度按严重程度从高到低依次分为发黑严重、发黑较严重、发黑较轻和不发黑。
表3
组别 发黑的严重程度
实施例1 不发黑
实施例2 不发黑
实施例3 不发黑
对比例1 发黑严重
对比例2 发黑较严重
对比例3 发黑较严重
对比例4 发黑较严重
由表3的数据可知：
对比例1中，Nb+Ti＝0.045％，大于本发明实施例Nb+Ti≤0.04％的范围，表面形貌图如图2所示，表面发黑严重；
对比例2中，连铸保护渣中F含量为12％，大于本发明实施例5～6％的范围，表面形貌图如图4所示，表面发黑严重；
对比例3中，卷取温度为660℃，大于本发明实施例520～580℃的范围，表面形貌图如图6所示，表面发黑严重；
对比例4中，拉矫工艺为：H1＞H2，1号弯曲辊***深度H1＝23mm，二号弯曲辊***深度H1＝18mm，矫直量12mm；表面形貌图如图8所示，表面发黑严重；
实施例1-实施例3中无发黑缺陷问题，550MPa低合金高强钢的表面质量好。
附图2-9说明：
图2-3为实施例1和对比例1在其它工艺相同的情况下，采用两种不同的合金成分，对比热卷酸洗后表面情况，通过对比可以看出，随着微合金Nb/Ti元素的减少，酸洗表面的条状缺陷严重程度明显减轻，说明控制微合金成分可有效减轻酸洗发黑缺陷；
图4-5为实施例1和对比例2在钢坯Nb+Ti成分小于0.04％条件下，选用F含量12％和6％的保护渣对比得到的表面情况，通过对比可以看出，降低保护渣中F含量6％可以减轻表面发黑的严重程度；
图6-7为实施例1和对比例3在钢坯Nb+Ti成分小于0.04％的条件下，其它工艺相同的情况下，层冷选用析出冷却模式，并分别选用660℃和560℃的两种卷取温度对比，得到的表面情况，通过对比可以看出，降低卷取温度至560℃可以进一步减轻表面发黑的严重程度。
图8-9为实施例1和对比例4在钢坯Nb+Ti成分小于0.04％的条件下，选用两种拉矫工艺对比，工艺1：H1＞H2，1号弯曲辊***深度H1＝23mm，二号弯曲辊***深度H1＝18mm，矫直量12mm；工艺2：H1＜H2，1号弯曲辊***深度H1＝16mm，二号弯曲辊***深度H2＝24mm，矫直量14mm得到的表面情况，通过对比可以看出，在总拉矫量相当的情况下，控制***量H2略大于H1的拉矫工艺可获得更好的表面质量。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种减少550MPa级低合金高强钢表面发黑缺陷的方法，其特征在于，所述方法包括：
将钢水冶炼和连铸，获得铸坯；所述连铸中加入含有质量分数为5～6% F元素的连铸保护渣；所述铸坯的化学成分以质量分数计为：C：0.06～0.1％，Mn：1.2～1.6％，Si：0.08～0.13％，Nb+Ti≤0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质；
将所述铸坯进行轧前加热、粗轧、精轧和轧后冷却，获得精轧板，所述轧后冷却采用稀疏冷却工艺，以30～50℃/s的速度冷却至500～530℃；
将所述精轧板在520～580℃下卷取，获得热轧卷；
将所述热轧卷拉伸弯曲矫直，后酸洗、冷轧和光整，获得表面质量佳的550MPa级低合金高强钢，所述拉伸弯曲矫直中，采用两弯一矫矫直机，矫直量为10～15mm；所述两弯一矫矫直机包括第一弯曲单元和第二弯曲单元，所述第一弯曲单元***深度为15～20mm，所述第二弯曲单元***深度20～25mm。
2.如权利要求1所述的一种减少550MPa级低合金高强钢表面发黑缺陷的方法，其特征在于，所述轧前加热包括：加热段和均热段，所述加热段为以室温升温至均热温度1180～1220℃，所述均热段为在均热温度1180～1220℃下保温；所述轧前加热的总时间为130～160min。
3.如权利要求1所述的一种减少550MPa级低合金高强钢表面发黑缺陷的方法，其特征在于，所述粗轧中，采用3+3道次进行轧制，控制轧制速度为2～5m/s，控制粗轧总变形量为75～85%，控制粗轧进口温度为1140～1170℃。
4.如权利要求1所述的一种减少550MPa级低合金高强钢表面发黑缺陷的方法，其特征在于，所述精轧中，采用6道次进行轧制，控制轧制速度为8～12mm/s，控制精轧总变形量为85～95%，控制精轧入口温度为1000～1040℃，控制精轧终轧温度为900～920℃。
5.如权利要求1所述的一种减少550MPa级低合金高强钢表面发黑缺陷的方法，其特征在于，所述酸洗中，所述酸洗温度为75～90℃，所述酸洗速度为40～220m/min。
6.如权利要求1所述的一种减少550MPa级低合金高强钢表面发黑缺陷的方法，其特征在于，所述冷轧中，控制冷轧压下率为60～95%。
7.如权利要求1所述的一种减少550MPa级低合金高强钢表面发黑缺陷的方法，其特征在于，所述光整延伸率为0.2％～0.4％。
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