CN114054515A - 一种控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法 - Google Patents
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Abstract
一种控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，包括以下步骤：加热保温、炉后除鳞、粗轧除鳞、粗轧、中间坯破鳞、精轧除鳞、精轧、层流冷却、卷取，层流冷却步骤设置多排底喷水嘴，采用稀疏冷却和集中冷却两段式冷却方式，其中稀疏冷却方式以20～30℃/s的冷却速度将热轧带钢冷却到780～820℃，层流冷却水压力控制在4.7～5.3bar；集中冷却方式以40～50℃/s的冷却速度冷却，层流冷却水压力控制在6.8～7.2bar，热轧带钢冷却到560～600℃后进入卷取步骤。采用本发明方法，检查成品带钢表面干净光洁，均未产生氧化铁皮缺陷，经检测氧化铁皮厚度仅为6～8μm，跟踪客户酸洗，酸洗速度可提高至180m/min，酸洗板板面光洁，不存在酸洗不净问题，完全满足用户的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种轧钢方法，尤其是控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法。
背景技术
热轧板带是所有钢材产品中应用最广泛、产量规模最大的品种之一。随着 现代化工业经济的高速蓬勃发展，生产企业对钢铁产品的使用要求也越来越高， “以热代冷”的热轧带钢成为钢铁行业的发展趋势，更多的用户开始使用热轧 钢板代替冷轧钢板使用，如家电、汽车、建筑等行业，越来越多的热轧带钢正 逐步代替同规格的冷轧产品，同时要求用热轧产品来制作外观结构件的需求也 不断增多，因而市场和用户对热轧带钢产品的表面质量要求越来越高，对高附 加值钢铁产品的要求也日趋苛刻。冷轧基料是指热轧之后再到冷轧厂进行冷轧 加工的热轧带钢。热轧带钢的表面质量缺陷有多种，如结疤、翘皮、夹杂、划伤、辊印、氧化铁皮压入等，其中氧化铁皮压入缺陷是热轧带钢产品中非常普 遍且对下游用户的使用有重大影响的质量缺陷。通常情况下氧化铁皮的厚度为 12-16μm，边板黑斑处氧化铁皮厚度可达20μm。对于严重的氧化铁皮缺陷， 不仅后续酸洗处理难以完全去除，甚至在冷轧后仍有残留的氧化铁皮缺陷，进 而影响到下游工序的冲压、涂镀等深加工生产。鉴于此，如何协调好控轧控冷 工艺与过程中氧化铁皮形态结构的控制工艺，是提高热轧带钢表面质量的关键 和难点。
发明内容
本发明提供一种控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，所述方法通过对热轧 工艺进行调整，改变轧后冷轧基料表面氧化铁皮组分，达到减少氧化铁皮生成 量及提高酸洗效率的目的。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：
一种控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，包括以下步骤：加热保温、炉后 除鳞、粗轧除鳞、粗轧、中间坯破鳞、精轧除鳞、精轧、层流冷却、卷取，所 述层流冷却步骤设置多排底喷水嘴，采用稀疏冷却和集中冷却两段式冷却方式， 具体操作如下：前三排底喷水嘴关闭，自第三排至前三分之二排的底喷水嘴采 用隔排关闭的稀疏冷却方式；后三分之一排的底喷水嘴除最后三排外采用全部 水嘴开启的集中冷却方式，最后三排水嘴关闭；其中稀疏冷却方式以20～30℃ /s的冷却速度将热轧带钢冷却到780～820℃，层流冷却水压力控制在4.7～ 5.3bar；集中冷却方式以40～50℃/s的冷却速度冷却，层流冷却水压力控制在6.8～7.2bar，热轧带钢冷却到560～600℃后进入卷取步骤。
上述控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，所述中间坯破鳞步骤设有破鳞装 置，破鳞装置在精轧机架前飞剪与除鳞箱之间，破鳞装置设置两根集水管，各 集水管上均布一排破鳞水嘴，破鳞水嘴的轴线与中间坯的角度A为70°-75°。
上述控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，各破鳞水嘴均设有异形喷口，异 形喷口为枣核形，异形喷口相对水平面倾角B为12°-15°。
上述控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，层流冷却步骤的底喷水嘴成排安 装在各排水嘴架上，每六排底喷水嘴为一个冷却单元，每个冷却单元中相邻排 的底喷水嘴交错分布，各冷却单元中的每排底喷水嘴依次向同一方向位移一段 距离，相邻冷却单元的中各排底喷水嘴的依次位移的方向相反，位移的距离相 同。
上述控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，每个冷却单元端部的底喷水嘴距 带钢护板的最近距离为为25-40毫米，最远距离为90-102毫米，同一冷却单元 中相邻排底喷水嘴位移量为L,L为10-17毫米。
上述控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，破鳞装置还包括第一热金属检测 器和第二热金属检测器，第一热金属检测器位于飞剪前，第二热金属检测器位 于飞剪与集水管之间。
上述控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，所述中间坯破鳞步骤的破鳞水压 力为1.2～1.5MPa。
上述控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，粗轧除鳞步骤中，所有轧制道次 全部开启高压水除鳞，粗轧出口温度范围为1000℃～1030℃。
上述控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，加热保温步骤中，钢坯加热温度 范围为1240℃～1250℃，一段空燃比控制在0.8～1.0，二段空燃比控制在0.6～ 0.8，均热段空煤比控制在0.4～0.6，炉压控制在11～13Pa。
上述控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，精轧入口温度控制在940～ 1000℃，精轧速度控制在630～660m/min，精轧出口温度范围为890℃～920℃。
相比现有技术，本发明方法的主要优点如下：1、层流冷却采用前段稀疏+ 后段集中的分段型冷却方式，前段通过稀疏冷却来控制铁素体晶粒的大小，提 高热轧冷轧基料的韧性和冲压成型性能，同时生成单一的FeO；后段通过快速 冷却控制三次氧化铁皮FeO结构转变，并减少了冷却过程的氧化铁皮生成量， 抑制在卷取过程中发生先共析或共析反应转变成α-Fe和Fe3O4的混合物形成不 同结构的“四次氧化铁皮”，保证了氧化铁皮组分的一致性。2、在粗轧与精轧 除鳞之间破鳞装置，对粗轧中间坯进行破鳞处理，通过破鳞装置对氧化铁皮进 行强力***和冲击，使氧化层表面形成裂纹，然后在精轧高压水除鳞过程中， 高压水经裂纹进入到氧化层与钢坯基体的界面处，从而有效去除钢坯表面的二 次氧化铁皮，改善了中间坯的表面质量。3、对现有层流冷却底喷水嘴的设置方 式进行了改进，使带钢下表面整个宽度方向得到均匀而有效的冷却，带钢表面 横向冷却均匀性大幅提升，避免了横向因温度不均出现水印而引起产品表面的 色差，保证了层流冷却过程中生成的氧化铁皮的横向分布均匀性。4、控制粗轧 出口温度范围，将传统的奇数道次除鳞改进为5个轧制道次均开启高压水除鳞， 增加偶数道次除鳞后增强除鳞效果，避免轧制过程中压入型氧化铁皮缺陷的生 成，以进一步提高粗轧中间坯表面质量。5、控制加热温度范围，将炉内氧化气氛逐步降低，加一段空燃比控制在0.8～1.0，加二段空燃比控制在0.6～0.8， 均热段空煤比控制在0.4～0.6，炉压控制在11～13Pa。通过在板坯保温前温度 较低的前提下，减少氧化铁皮生成量，同时促使生成氧化铁皮的主要成分为易 清除的FeO。采用本发明方法，检查成品带钢表面干净光洁，均未产生氧化铁 皮缺陷，经检测氧化铁皮厚度仅为6～8μm较传统方法降低50％。跟踪客户酸 洗，酸洗速度可提高至180m/min，酸洗板板面光洁，不存在酸洗不净问题，完 全满足用户的使用要求。
附图说明
图1是层流冷却步骤中底喷水嘴设置示意图(图中显示了两个冷却单元)；
图2是破鳞装置安装位置示意图；
图3是图2的D向视图（未按比例）；
图4是图2侧视图（未按比例）；
图5是图4的 C向视图（未按比例）。
图中各标号清单为：1、冷却水塔，2、冷却水管道，3、带钢护板，4、水 嘴架，5、底喷水嘴，6、第一冷却单元，7、第二冷却单元；8、中间坯，9、 第一热金属检测器，10、飞剪，11、第二热金属检测器，12、集水管，13、破 鳞水嘴，13-1、异形喷口，14、除鳞箱，15、辊道。
具体实施方式
本发明所述冷轧基料的化学成分如下：C≤0.08％、Si≤0.03％、0.15％≤Mn ≤0.3％、P≤0.025％、S≤0.025％、0.02％≤Al≤0.055％、As≤0.008％、Ti≤0.02％， 余量为Fe及不可避免的杂质(Cr、Cu、Sn、V、Mo、Nb)。本发明所述方法包 括以下步骤：加热保温→炉后除鳞→粗轧除鳞→粗轧→中间坯破鳞→精轧除鳞 →精轧→层流冷却→卷取。
所述加热保温步骤将加热温度范围设定为1240℃～1250℃，将炉内氧化气 氛逐步降低，加一段空燃比控制在0.8～1.0，加二段空燃比控制在0.6～0.8， 均热段空煤比控制在0.4～0.6，炉压控制在11～13Pa。通过在板坯保温前温度 较低的前提下，减少氧化铁皮生成量，增强氧化气氛使介质充分燃烧，提高燃 烧效率，同时促使生成氧化铁皮的主要成分为易清除的FeO，在加热保温的过 程中，温度越高，单位时间内生成的氧化铁皮量越多。随着钢坯加热温度的升 高，各种成份的扩散加速，炉气和钢的化学反应平衡常数也有变化，为加速氧 化创造了条件，使钢的氧化加剧。加热温度与钢坯氧化烧损之间呈指数关系， 其速率的增加非常快。因此在保温段将炉内氧化气氛逐步降低，减少板坯氧化 程度，大幅减少磁性氧化铁皮Fe3O4的生成量，提高炉后除鳞效果。
所述粗轧除鳞步骤对粗轧除鳞道次进行改进，将传统的奇数道次除鳞改进 为5个轧制道次均开启高压水除鳞，增加偶数道次除鳞，增强除鳞效果，避免 轧制过程中压入型氧化铁皮缺陷的生成，以进一步提高粗轧中间坯表面质量。
本发明增设了中间坯破鳞步骤，其目的是解决中间坯氧化铁皮清除不净所 存在的氧化铁皮压入的问题进。参看图2-图5，在精轧机架前飞剪10与精轧除 鳞的除鳞箱14之间安装破鳞装置。粗轧中间坯8在往精轧输送的过程中，首先 通过破鳞装置对氧化铁皮进行***和冲击，使中间坯表面产生裂纹，然后进入 除鳞箱除鳞。在除鳞箱高压水通过氧化层表面冲击产生的裂纹进入到氧化层与 钢坯基体的界面处，从而有效去除钢坯表面的二次氧化铁皮。改善了中间坯的 表面质量，使氧化铁皮压入缺陷得到了有效控制，有利于提高带钢表面质量。 破鳞装置设置两根集水管12，各集水管上均布一排破鳞水嘴13，破鳞水嘴的轴 线与中间坯的角度A为70°-75°。各破鳞水嘴均设有异形喷口13-1，异形喷 口为枣核形，异形喷口相对水平面倾角B为12°-15°，构成了类似刃口的出 水口。异形喷口的长度L为8-10毫米、宽度H为3毫米，异形喷口的长向与中 间坯的宽向一致，由异形喷口喷射出的水流呈扇面分布，覆盖整个中间坯板面。 破鳞水压力为1.2～1.5Mpa。破鳞装置还包括第一热金属检测器9和第二热金 属检测器11，第一热金属检测器位于飞剪前，第二热金属检测器位于飞剪与集 水管之间。安装两个热金属检测器是因为第一金属检测器和飞剪时联动的，就 是检测带钢信号，证明带钢过来了，线路就闭合了；第二金属检测器接通接通， 开始喷水。当第一、第二热金属检测器检测到中间坯信号后，连接集水管的电 磁阀得电，破鳞水嘴开始喷射水流，对中间坯氧化铁皮进行***和冲击；当带 钢轧制到F7精轧机(末架精轧机)时，负荷信号接通，电磁阀失电，破鳞水嘴 停止喷射。
层流冷却步骤是本发明改进的重要步骤，本发明层流冷却采用前段稀疏+ 后段集中的分段型冷却方式。所述层流冷却步骤设置多排底喷水嘴，具体操作 如下：前三排底喷水嘴关闭，自第三排至前三分之二排(取整)的底喷水嘴采 用隔排关闭的稀疏冷却方式；后三分之一排(取整)的底喷水嘴除最后三排外 采用全部水嘴开启的集中冷却方式，最后三排水嘴关闭；其中稀疏冷却方式以 20～30℃/s的冷却速度将热轧带钢冷却到780～820℃，层流冷却水压力控制在 4.7～5.3bar；集中冷却方式以40～50℃/s的冷却速度冷却，层流冷却水压力 控制在6.8～7.2bar，热轧带钢冷却到560～600℃后进入卷取步骤，最后通过空冷10个小时冷却到室温。前段通过稀疏冷却来控制铁素体晶粒的大小，提高 热轧冷轧基料的韧性和冲压成型性能，同时生成单一的FeO。后段通过快速冷 却控制三次氧化铁皮FeO结构转变，并减少了冷却过程的氧化铁皮生成量，抑 制在卷取过程中发生先共析或共析反应转变成α-Fe和Fe3O4的混合物形成不同 结构的“四次氧化铁皮”，保证了氧化铁皮组分的一致性。在低氧化铁皮生成 量及氧化铁皮组分高一致性的优化特征作用下，提升了后续酸洗工序的效率， 并保证了下游冷轧产品的表面质量。关闭前三排底喷水嘴的目的如下：一是使 晶粒有一个长大过程，避免出现细晶；二是避免冷却水倒流影响仪表检查精度。 关闭后三排底喷水嘴的目的如下：防止冷却水流进卷取机，导致钢带性能不均 匀。
参看图1，层流冷却的底喷水嘴5成排安装在各排水嘴架4上，冷却水塔1 经冷却水管道2连通多个底喷水嘴5。每六排底喷水嘴为一个冷却单元，每个 冷却单元中相邻排的底喷水嘴交错分布，各冷却单元中的每排底喷水嘴依次向 同一方向位移一段距离，相邻冷却单元的中各排底喷水嘴的依次位移的方向相 反，位移的距离相同。每个冷却单元端部的底喷水嘴距带钢护板3的最近距离 为为25-40毫米，最远距离为90-102毫米，同一冷却单元中相邻排底喷水嘴位 移量为L,L为10-17毫米。层流冷却的底喷水嘴共设置168排，图1中显示了 第一冷却单元6和第二冷却单元7的结构设置，其它冷却单元按照图1所示的 设置顺序排列。本发明将传统底喷水嘴居中对齐排列设计改进为错位排列，改 进后在层流冷却过程中，使带钢下表面整个宽度方向得到均匀而有效的冷却， 带钢表面横向冷却均匀性大幅提升，避免了横向因温度不均出现水印而引起产 品表面的色差，保证了层流冷却过程中生成的氧化铁皮的横向分布均匀性，对 减少带钢边部氧化铁皮效果明显。
以下提供实施例：
热轧冷轧基料钢水化学成分为：C≤0.08％、Si≤0.03％、0.15％≤Mn≤0.3％、 P≤0.025％、S≤0.025％、0.02％≤Al≤0.055％、As≤0.008％、Ti≤0.02％，余量 为Fe及不可避免的杂质(Cr、Cu、Sn、V、Mo、Nb)。
浇铸成10200mm×1010mm×200mm、10200mm×920mm×200mm的连铸坯。通 过加热炉中进行加热保温，均热温度为1240℃～1250℃，经过炉后20MPa高压 水除鳞后送粗轧机轧制五道次，每个道次开启20MPa高压水除鳞；中间坯厚度 38mm。通过中间辊道送至精轧，飞剪前经过1.2Mpa破鳞水进行破鳞，然后通过 七架精轧机组进行轧制，入口温度控制在940～1000℃，精轧速度控制在630～ 660m/min，出口温度控制在890℃～920℃；层流冷却共设置底喷水嘴168排， 前三排、后三排关闭，第四排至第112排水嘴隔排开启，以20～30℃/s的冷却 速度冷却到780～820℃；第113排至第165排以40～50℃/s的冷却速度冷却 到560～600℃进行卷取。最后通过空冷10个小时冷却到室温。通过检查成品 带钢表面干净光洁，均未产生氧化铁皮缺陷，经检测氧化铁皮厚度仅为6～8μ m，跟踪客户酸洗，酸洗速度可提高至180m/min，酸洗板板面光洁，不存在酸 洗不净问题，完全满足用户的使用要求。
详细工艺参数见表1，表面质量跟踪情况见表2，力学性能见表3。
表1工艺参数控制情况
表2表面质量跟踪情况
表3力学性能统计
| 序号 | 屈服强度(MPa) | 抗拉强度(MPa) | 延伸率(％) | 屈强比 | 冷弯性能 |
| 1 | 254 | 334 | 49 | 0.7 | 良好 |
| 2 | 260 | 338 | 50.5 | 0.75 | 良好 |
| 3 | 256 | 333 | 49 | 0.74 | 良好 |
| 4 | 239 | 322 | 49 | 0.78 | 良好 |
| 5 | 265 | 331 | 49.5 | 0.75 | 良好 |
| 6 | 255 | 334 | 52 | 0.72 | 良好 |
| 7 | 259 | 342 | 51 | 0.76 | 良好 |
| 8 | 265 | 347 | 50 | 0.78 | 良好 |
Claims (10)
1.一种控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，其特征在于：包括以下步骤：加热保温、炉后除鳞、粗轧除鳞、粗轧、中间坯破鳞、精轧除鳞、精轧、层流冷却、卷取，所述层流冷却步骤设置多排底喷水嘴，采用稀疏冷却和集中冷却两段式冷却方式，具体操作如下：前三排底喷水嘴关闭，自第三排至前三分之二排的底喷水嘴采用隔排关闭的稀疏冷却方式；后三分之一排的底喷水嘴除最后三排外采用全部水嘴开启的集中冷却方式，最后三排水嘴关闭；其中稀疏冷却方式以20～30℃/s的冷却速度将热轧带钢冷却到780～820℃，层流冷却水压力控制在4.7～5.3bar；集中冷却方式以40～50℃/s的冷却速度冷却，层流冷却水压力控制在6.8～7.2bar，热轧带钢冷却到560～600℃后进入卷取步骤。
2.根据权利要求1所述的控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，其特征在于：所述中间坯破鳞步骤设有破鳞装置，破鳞装置在精轧机架前飞剪与除鳞箱之间，破鳞装置设置两根集水管，各集水管上均布一排破鳞水嘴，破鳞水嘴的轴线与中间坯的角度A为70°-75°。
3.根据权利要求2所述的控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，其特征在于：各破鳞水嘴均设有异形喷口，异形喷口为枣核形，异形喷口相对水平面倾角B为12°-15°。
4.根据权利要求3所述的控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，其特征在于：层流冷却步骤的底喷水嘴成排安装在各排水嘴架上，每六排底喷水嘴为一个冷却单元，每个冷却单元中相邻排的底喷水嘴交错分布，各冷却单元中的每排底喷水嘴依次向同一方向位移一段距离，相邻冷却单元的中各排底喷水嘴的依次位移的方向相反，位移的距离相同。
5.根据权利要求4所述的控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，其特征在于：每个冷却单元端部的底喷水嘴距带钢护板的最近距离为为25-40毫米，最远距离为90-102毫米，同一冷却单元中相邻排底喷水嘴位移量为L,L为10-17毫米。
6.根据权利要求5所述的控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，其特征在于：破鳞装置还包括第一热金属检测器和第二热金属检测器，第一热金属检测器位于飞剪前，第二热金属检测器位于飞剪与集水管之间。
7.根据权利要求6所述的控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，其特征在于：所述中间坯破鳞步骤的破鳞水压力为1.2～1.5MPa。
8.根据权利要求7所述的控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，其特征在于：粗轧除鳞步骤中，所有轧制道次全部开启高压水除鳞，粗轧出口温度范围为1000℃～1030℃。
9.根据权利要求8所述的控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，其特征在于：加热保温步骤中，钢坯加热温度范围为1240℃～1250℃，一段空燃比控制在0.8～1.0，二段空燃比控制在0.6～0.8，均热段空煤比控制在0.4～0.6，炉压控制在11～13Pa。
10.根据权利要求9所述的控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法，其特征在于：精轧入口温度控制在940～1000℃，精轧速度控制在630～660m/min，精轧出口温度范围为890℃～920℃。
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