專利名稱：熱軋帶鋼表面氧化鐵皮柔性化控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種熱軋帶鋼表面氧化鐵皮柔性化控制方法。
背景技術(shù)：
我國冶金行業(yè)由于長期對普通碳鋼熱軋鋼材表面質(zhì)量缺乏關(guān)注，這些產(chǎn)品經(jīng)常因 表面鐵皮控制不當(dāng)而出現(xiàn)紅銹和鐵皮壓入等問題，引發(fā)眾多質(zhì)量異議甚至退貨，嚴(yán)重阻礙 了產(chǎn)品檔次的提升。因此，為在競爭激烈的國際市場占據(jù)一席之地，必須開發(fā)出解決我國熱 軋鋼材表面質(zhì)量問題的專有技術(shù)。同時，為適應(yīng)節(jié)能減排的基本方針，國家對給生態(tài)環(huán)境造 成根本性破壞的廢酸排放的懲治力度正在空前加大，下游生產(chǎn)企業(yè)迫切需要表面氧化鐵皮 能適應(yīng)減酸洗甚至免酸洗的鋼材產(chǎn)品。目前關(guān)于清理鋼板表面氧化鐵皮措施很多，但多數(shù)方法清除的是爐生氧化鐵皮、 一次氧化鐵皮以及精軋前二次氧化鐵，而對于如何控制三次氧化鐵皮厚度和結(jié)構(gòu)這一影響 鋼表面質(zhì)量的關(guān)鍵性問題還缺乏系統(tǒng)的研究。申請的中國專利名稱為“中薄板坯連鑄連軋 帶鋼表面氧化鐵皮控制方法”，申請?zhí)枮?00710010183. 5中公開了針對中薄板坯熱軋帶鋼 包括成分設(shè)計(jì)、除鱗工藝、軋制和冷卻工藝在內(nèi)的氧化鐵皮的控制方法，但主要針對的是中 薄板坯短流程生產(chǎn)線，主要解決的是如何除去表面紅銹，而對氧化鐵皮結(jié)構(gòu)和其致密性并 未有介紹。日本專利(專利號為06-033449)中公開的技術(shù)為了得到致密的氧化鐵皮，需使 熱軋卷冷速在1°C /s以上，自然冷卻不能滿足要求，這就需要通過工業(yè)風(fēng)扇和水冷噴淋冷 卻，增加了設(shè)備投資。另外，這項(xiàng)技術(shù)中關(guān)于氧化鐵皮的結(jié)構(gòu)是Fe304-Fe0-Fe304三層結(jié)構(gòu)， 這樣得到的鋼板在深加工的場合，氧化鐵皮密著性還有待考證。針對汽車大梁鋼在后續(xù)深加工過程中，不同的深加工工藝對于氧化鐵皮要求不 同，有涂油工序的加工過程，從保護(hù)沖壓磨具的角度出發(fā)，要求氧化鐵皮在沖壓過程中呈細(xì) 粉末脫落，與油混合形成油泥可起到加工過程潤滑劑的作用。對于沒有涂油工序的加工企 業(yè)，更加關(guān)注工作環(huán)境的改善，要求氧化鐵皮具有更好的粘附力，在矯直過程中氧化鐵皮能 隨鋼板基體發(fā)生塑性變形而不發(fā)生剝落。不同結(jié)構(gòu)的氧化鐵皮在后續(xù)深加工過程中表現(xiàn)出 不同的加工特性，如何根據(jù)下游生產(chǎn)企業(yè)的深加工工藝特點(diǎn)和要求對應(yīng)不同結(jié)構(gòu)的氧化鐵 皮，同時通過鋼廠自身的工藝調(diào)整實(shí)現(xiàn)氧化鐵皮的柔性化控制是一個亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對下游企業(yè)不同深加工不同工藝流程和要求，提供一種熱軋帶 鋼表面氧化鐵皮柔性化控制方法，通過調(diào)整熱軋生產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)鋼材表面氧化鐵皮的柔性化 控制；旨旨在提供一種無需增加設(shè)備和投資，不增加生產(chǎn)成本，充分利用現(xiàn)有設(shè)備和工藝， 根據(jù)下游生產(chǎn)企業(yè)加工工藝特點(diǎn)和要求，采用了高溫快軋的技術(shù)路線，通過合理控制冷卻 速度和卷取溫度達(dá)到氧化鐵皮結(jié)構(gòu)的合理控制。本發(fā)明的方法按以下步驟進(jìn)行
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1、冶煉鋼水并連鑄成板坯，其成分按重量百分比為C 0. 02 0. 15%, Si 0. 02 0.3%、Mnl.2 1.6%、P<0.02%、S<0.01%、Al 0. 015 0. 05%、Nb 0. 015 0. 065%、 V ^ 0. 018%,Ti 彡 0. 025%、余量為鐵。2、將板坯加熱至1200 1250°C，保溫時間20-60min。然后用高壓水除鱗，除鱗溫 度為1100 1200°C，要求除鱗時水壓至少20MPa。3、將除鱗后的板坯進(jìn)行粗軋，開軋溫度為1150 1250°C，終軋溫度為1000 1150°C，累計(jì)壓下量為78 85%。4、將粗軋后的板坯進(jìn)行精軋前除鱗，除鱗溫度為1000 1150°C，二次除鱗時水壓 至少20MPa ；然后進(jìn)行精軋，精軋開軋溫度為1020 1070°C，終軋溫度為870 920°C，精 軋累計(jì)壓下量為75 95%，精軋時的軋制速度為3. 5 12m/s。5、精軋結(jié)束后以8 25°C /s的速度冷卻至500 650°C，然后卷??；獲得的熱軋
帶鋼表面氧化鐵皮中Fe304的含量至少40%。上述方法獲得的熱軋帶鋼表面的氧化鐵皮的厚度為5 15 y m。上述方法中，當(dāng)精軋開軋溫度為1020 1050°C，終軋溫度為870 900°C，精軋累 計(jì)壓下量為75 95%，精軋時的軋制速度為3. 5 12m/s ；并且精軋后以12 25°C /s的 速度冷卻至500 560°C，然后卷??；獲得的熱軋帶鋼表面氧化鐵皮中Fe304的含量在70% 以上。上述方法中，當(dāng)精軋開軋溫度為1040 1070°C，終軋溫度為880 920°C，精軋累 計(jì)壓下量為75 95%，精軋時的軋制速度為3. 5 12m/s ；并且精軋后以8 20°C /s的 速度冷卻至560 650°C，然后卷取；獲得的熱軋帶鋼表面氧化鐵皮中Fe304的含量為40 70%。本發(fā)明針對企業(yè)鋼材加工的不同深加工工藝流程和要求，造成了對氧化鐵皮結(jié)構(gòu) 的要求不同，有些深加工工藝流程有涂油工序，從保護(hù)沖壓磨具的角度出發(fā)，要求氧化鐵皮 在沖壓過程中呈細(xì)粉末脫落，與油混合形成油泥可起到加工過程潤滑劑的作用；對于沒有 涂油工序的加工企業(yè)，更加關(guān)注工作環(huán)境的改善，要求氧化鐵皮具有更好的粘附力，在矯直 過程中氧化鐵皮能隨鋼板基體發(fā)生塑性變形而不發(fā)生剝落。本發(fā)明的方法采用的原理是，在570°C左右，F(xiàn)eO會發(fā)生共析反應(yīng)生成Fe304和Fe， 如何合理控制冷卻速度和卷取溫度來達(dá)到控制氧化鐵皮結(jié)構(gòu)是本發(fā)明一個突出特點(diǎn)；本發(fā) 明的熱軋鋼板表面氧化鐵皮的結(jié)構(gòu)為內(nèi)層是疏松多孔的FeO細(xì)結(jié)晶組織，中間層是致密 而無裂紋的呈玻璃狀斷口的Fe304，外層是柱狀結(jié)晶構(gòu)造的Fe203 ；在熱軋條件下，氧化鐵皮 相中的FeO具有一定的塑性，而Fe304和Fe203塑性很差，F(xiàn)e203為紅色氧化鐵皮，是必須清除 的，因此提出的氧化鐵皮結(jié)構(gòu)控制以避免出現(xiàn)Fe203為前提；采用“高溫快軋”的工藝路線可 以有效的降低氧化鐵皮厚度提高氧化鐵皮的粘附力。本發(fā)明的突出特點(diǎn)和顯著的效果主要體現(xiàn)在1、本發(fā)明提出的“高溫快軋”工藝可以有效的降低軋制過程中FeO破碎，避免后續(xù) 紅色氧化鐵皮的產(chǎn)生，同時能有效的降低氧化鐵皮厚度。2、本發(fā)明針對下游企業(yè)不同深加工工藝流程和要求控制不同的氧化鐵皮結(jié)構(gòu)。 對于深加工過程有涂油工序，從保護(hù)沖壓磨具的角度來看，允許氧化鐵皮在沖壓過程中呈 細(xì)粉末狀脫落，與油混合形成油泥可起到深加工過程中潤滑劑的作用，其氧化鐵皮結(jié)構(gòu)以Fe304為主，其含量要超過70% ；對于深加工過程沒有涂油工序，從關(guān)注工作環(huán)境改善的角度 出發(fā)，要求氧化鐵皮具有較好的粘附力，在矯直過程中隨基體發(fā)生塑性變形而不發(fā)生剝落， 其氧化鐵皮結(jié)構(gòu)中Fe304含量為40-70%，且FeO在Fe304中成均勻的島狀分布。3、本發(fā)明針對不同氧化鐵皮結(jié)構(gòu)提出了熱軋工藝調(diào)整方案，控制冷卻速度和卷取 溫度通過控制FeO的共析反應(yīng)程度來達(dá)到氧化鐵皮結(jié)構(gòu)的合理控制，既補(bǔ)償產(chǎn)品因高溫軋 制而造成的力學(xué)性能損失，又可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)用戶需要來調(diào)控氧化鐵皮結(jié)構(gòu)。4、本發(fā)明利用鋼廠現(xiàn)有設(shè)備和工藝條件，既不增加投資和生產(chǎn)成本，又提高了生 產(chǎn)效率，保證鋼板的表面質(zhì)量和力學(xué)性能，最終實(shí)現(xiàn)了氧化鐵皮控制的柔性化生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明的鐵氧相共析原理圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例中采用的鐵皮剝落試驗(yàn)裝置原理示意圖；圖中a、原始帶鋼， b、彎曲后的帶鋼，c沖頭，d沖壓磨具，圖3為Fe304含量小于30%的帶鋼氧化鐵皮斷面形貌顯微圖。圖4為Fe304含量小于30%的帶鋼氧化鐵皮剝落特征圖。圖5為本發(fā)明Fe304含量在40 70%的帶鋼氧化鐵皮斷面形貌顯微圖。圖6為本發(fā)明Fe304含量40 70%的帶鋼氧化鐵皮剝落特征圖。圖7為本發(fā)明Fe304含量大于70%的帶鋼氧化鐵皮斷面形貌顯微圖。圖8為本發(fā)明Fe304含量大于70%的帶鋼氧化鐵皮剝落特征圖。圖9為本發(fā)明Fe304含量在40 70%的帶鋼氧化鐵皮斷面形貌顯微圖。圖10為本發(fā)明Fe304含量40 70%的帶鋼矯直后實(shí)物照片圖。圖11為本發(fā)明Fe304含量大于70%的帶鋼氧化鐵皮斷面形貌顯微圖。圖12為本發(fā)明Fe304含量大于70%的帶鋼氧化鐵皮矯直后實(shí)物照片圖。圖13為本發(fā)明實(shí)施例1的帶鋼產(chǎn)品氧化鐵皮斷面形貌顯微圖。圖14為本發(fā)明實(shí)施例1的帶鋼產(chǎn)品實(shí)物照片圖。圖15為本發(fā)明實(shí)施例2的帶鋼產(chǎn)品氧化鐵皮斷面形貌顯微圖。圖16為本發(fā)明實(shí)施例2的帶鋼產(chǎn)品實(shí)物照片圖。圖17為本發(fā)明實(shí)施例3的帶鋼產(chǎn)品氧化鐵皮斷面形貌顯微圖。圖18為本發(fā)明實(shí)施例3的帶鋼產(chǎn)品實(shí)物照片圖。圖19為本發(fā)明實(shí)施例4的帶鋼產(chǎn)品氧化鐵皮斷面形貌顯微圖。圖20為本發(fā)明實(shí)施例4的帶鋼產(chǎn)品實(shí)物照片圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例中制備的帶鋼表面氧化鐵皮的厚度為5 15 y m。實(shí)施例1冶煉鋼水并連鑄成板坯，其成分按重量百分比為C 0. 098%, Si 0. 23%,Mn 1. 26%, P0. 016%, SO. 002%, A1 0. 032%, Nb 0. 020%, V0. 001%, TiO. 003%、余量為鐵。將板坯加熱至1220°C，保溫40min。然后用高壓水除鱗，除鱗溫度為1200°C，要求 除鱗時水壓20MPa。
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將除鱗后的板坯進(jìn)行粗軋，開軋溫度為1150°C，終軋溫度為1030°C，累計(jì)壓下量 為 78%。將粗軋后的板坯進(jìn)行精軋前除鱗，除鱗溫度為1050°C，二次除鱗時水壓至少 18MPa;然后進(jìn)行精軋，精軋開軋溫度為1020°C，終軋溫度為870°C，精軋累計(jì)壓下量為 75%，精軋時的軋制速度為3. 5m/s ；并且精軋后以25°C /s的速度冷卻至500°C，然后卷取； 獲得的熱軋帶鋼表面氧化鐵皮中Fe304的重量含量為78% ；氧化鐵皮斷面顯微結(jié)構(gòu)如圖13 所示，矯直后外觀如圖14所示，在矯直后鐵皮成粉末狀脫落，可以在后續(xù)沖壓過程中形成 很好的潤滑作用，提高磨具的使用壽命。實(shí)施例2冶煉鋼水并連鑄成板坯，其成分按重量百分比為C 0.071%、Si 0. 131%,Mn 1. 485%, P0. 006%, SO. 003%, A1 0. 044%, Nb 0. 062%, V0. 016%, TiO. 002%、余量為鐵。將板坯加熱至1250°C，保溫40min。，然后用高壓水除鱗，除鱗溫度為1220°C，要求 除鱗時水壓20MPa。將除鱗后的板坯進(jìn)行粗軋，開軋溫度為1180°C，終軋溫度為1060°C，累計(jì)壓下量 為 85%。將粗軋后的板坯進(jìn)行精軋后除鱗，除鱗溫度為1080°C，除鱗時水壓至少18MPa ；然 后進(jìn)行精軋，精軋開軋溫度為1040°C，終軋溫度為880°C，精軋累計(jì)壓下量為75%，精軋時 的軋制速度為3. 5m/s ；并且精軋后以8°C /s的速度冷卻至650°C，然后卷??；獲得的熱軋帶 鋼表面氧化鐵皮中Fe304的重量含量為48%。氧化鐵皮斷面顯微結(jié)構(gòu)如圖15所示，矯直后 外觀如圖16所示，F(xiàn)eO成均勻的島狀分布，經(jīng)過矯直后未出現(xiàn)鐵皮脫落情況。實(shí)施例3冶煉鋼水并連鑄成板坯，其成分按重量百分比為C 0. 089%, Si 0. 074%,Mn 1. 282%, P0. 007%, SO. 002%, A1 0. 041%,Nb 0. 020%、TiO. 001 %、余量為鐵。將板坯加熱至1230°C，保溫30min，然后用高壓水除鱗，除鱗溫度為1200°C，要求 除鱗時水壓20 25MPa。將除鱗后的板坯進(jìn)行粗軋，開軋溫度為1170°C，終軋溫度為1080°C，累計(jì)壓下量 為 83%。將粗軋后的板坯進(jìn)行精軋前除鱗，除鱗溫度為1100°C，除鱗時水壓至少18MPa ；然 后進(jìn)行精軋，精軋開軋溫度為1070°C，終軋溫度為920°C，精軋累計(jì)壓下量為95%，精軋時 的軋制速度為12m/s ；并且精軋后以20°C /s的速度冷卻至560°C，然后卷??；獲得的熱軋帶 鋼表面氧化鐵皮中Fe304的重量含量為60%。氧化鐵皮斷面顯微結(jié)構(gòu)如圖17所示，矯直后 外觀如圖18所示，F(xiàn)eO成均勻的島狀分布在其中。經(jīng)過矯直后未出現(xiàn)鐵皮脫落情況。實(shí)施例4冶煉鋼水并連鑄成板坯，其成分按重量百分比為C 0. 09%,Si 0. 15%,Mn 1. 4%, P 0. 01%, SO. 005%, A1 0. 037%, Nb 0. 02%、V0. 002%、TiO. 002%、余量為鐵。將板坯加熱至1240°C，保溫35min，然后用高壓水除鱗，除鱗溫度為1220°C，要求 除鱗時水壓20MPa。將除鱗后的板坯進(jìn)行粗軋，開軋溫度為1200°C，終軋溫度為1080°C，累計(jì)壓下量 為 81%。
將粗軋后的板坯進(jìn)行精軋前除鱗，除鱗溫度為1090°C，二次除鱗時水壓至少 18MPa;然后進(jìn)行精軋，精軋開軋溫度為1050°C，終軋溫度為900°C，精軋累計(jì)壓下量為 95%，精軋時的軋制速度為12m/s ；并且精軋后以12°C /s的速度冷卻至560°C，然后卷取； 獲得的熱軋帶鋼表面氧化鐵皮中Fe304的含量在為84%，氧化鐵皮斷面顯微結(jié)構(gòu)如圖19所 示，矯直后外觀如圖20所示，在矯直后鐵皮成粉末狀脫落，可以在后續(xù)沖壓過程中形成很 好的潤滑作用，提高磨具的使用壽命。實(shí)施例5冶煉鋼水并連鑄成板坯，其成分按重量百分比為C 0. 025%, Si 0. 29%,Mn 1. 58%, P0. 011%, SO. 006%,A1 0. 015%, Nb 0. 015%、V0. 008%、余量為鐵。將板坯加熱至1220°C，保溫30min，然后用高壓水除鱗，除鱗溫度為1200°C，要求 除鱗時水壓25MPa。將除鱗后的板坯進(jìn)行粗軋，開軋溫度為1170°C，終軋溫度為1080°C，累計(jì)壓下量 為 80%。將粗軋后的板坯進(jìn)行精軋前除鱗，除鱗溫度為1070°C，二次除鱗時水壓至少 18MPa;然后進(jìn)行精軋，精軋開軋溫度為1030°C，終軋溫度為890°C，精軋累計(jì)壓下量為 86%，精軋時的軋制速度為5m/s ；并且精軋后以18°C /s的速度冷卻至540°C，然后卷?。猾@ 得的熱軋帶鋼表面氧化鐵皮中Fe304的重量含量為89%。實(shí)施例6冶煉鋼水并連鑄成板坯，其成分按重量百分比為C 0. 14%, Si 0. 03%,Mn 1. 34%, P 0. 02%, SO. 005%, A1 0. 048%, Nb 0. 043%、V0. Oil%、TiO. 013%、余量為鐵。將板坯加熱至1250°C，保溫40min，然后用高壓水除鱗，除鱗溫度為1230°C，要求 除鱗時水壓25MPa。將除鱗后的板坯進(jìn)行粗軋，開軋溫度為1180°C，終軋溫度為1100°C，累計(jì)壓下量 為 82%。將粗軋后的板坯進(jìn)行精軋前除鱗，除鱗溫度為1090°C，除鱗時水壓至少20MPa ；然 后進(jìn)行精軋，當(dāng)精軋開軋溫度為1060°C，終軋溫度為900°C，精軋累計(jì)壓下量為85%，精軋 時的軋制速度為8m/s ；并且精軋后以10°C /s的速度冷卻至600°C，然后卷?。猾@得的熱軋
帶鋼表面氧化鐵皮中Fe304的重量含量為68%。
權(quán)利要求
一種熱軋帶鋼表面氧化鐵皮柔性化控制方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行(1)冶煉鋼水并連鑄成板坯，其成分按重量百分比為C 0.02～0.15％、Si 0.02～0.3％、Mn1.2～1.6％、P≤0.02％、S≤0.01％、Al 0.015～0.05％、Nb 0.015～0.065％、V≤0.018％、Ti≤0.025％、余量為鐵；(2)將板坯加熱至1200～1250℃，保溫時間20-60min；然后用高壓水除鱗，除鱗溫度為1100～1200℃，要求除鱗時水壓至少20MPa；(3)將除鱗后的板坯進(jìn)行粗軋，開軋溫度為1150～1250℃，終軋溫度為1000～1150℃，累計(jì)壓下量為78～85％；(4)將粗軋后的板坯進(jìn)行精軋前除鱗，除鱗溫度為1000～1150℃，除鱗時水壓至少18MPa；然后進(jìn)行精軋，精軋開軋溫度為1020～1070℃，終軋溫度為870～920℃，精軋累計(jì)壓下量為75～95％，精軋時的軋制速度為3.5～12m/s；(5)精軋結(jié)束后以8～25℃/s的速度冷卻至500～650℃，然后卷?。猾@得的熱軋帶鋼表面氧化鐵皮中Fe3O4的重量含量至少40％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱軋帶鋼表面氧化鐵皮柔性化控制方法，其特征在于當(dāng) 步驟⑷中精軋開軋溫度為1020 1050°C，終軋溫度為870 900°C，精軋累計(jì)壓下量為 75 95%，精軋軋制速度為3. 5 12m/s時，并且步驟(5)中精軋后以12 25°C /s的速 度冷卻至500 560°C時，獲得的熱軋帶鋼表面氧化鐵皮中Fe304的重量含量在70%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱軋帶鋼表面氧化鐵皮柔性化控制方法，其特征在于當(dāng) 步驟⑷中精軋開軋溫度為1040 1070°C，終軋溫度為880 920°C，精軋累計(jì)壓下量為 75 95%，精軋軋制速度為3. 5 12m/s時，并且步驟(5)精軋后以8 20°C /s的速度冷 卻至560 650°C時，獲得的熱軋帶鋼表面氧化鐵皮中Fe304的重量含量為40 70%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的一種熱軋帶鋼表面氧化鐵皮柔性化控制方法，其特征 在于熱軋帶鋼表面氧化鐵皮的厚度為5 15 y m。
全文摘要
一種熱軋帶鋼表面氧化鐵皮柔性化控制方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，按以下步驟進(jìn)行冶煉鋼水并連鑄成板坯，將板坯加熱保溫處理后除鱗，進(jìn)行粗軋；再進(jìn)行精軋前除鱗，然后精軋，開軋溫度為1020～1070℃，終軋溫度為870～920℃，壓下量75～95％，軋制速度為3.5～12m/s；再以8～25℃/s的速度冷卻至500～650℃后卷取。本發(fā)明針對不同氧化鐵皮結(jié)構(gòu)提出了熱軋工藝調(diào)整方案，控制冷卻速度和卷取溫度通過控制FeO的共析反應(yīng)程度來達(dá)到氧化鐵皮結(jié)構(gòu)的合理控制，補(bǔ)償產(chǎn)品因高溫軋制而造成的力學(xué)性能損失，利用鋼廠現(xiàn)有設(shè)備和工藝條件，提高了生產(chǎn)效率，在保證鋼板的力學(xué)性的前提下提高表面質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)氧化鐵皮控制的柔性化生產(chǎn)。
文檔編號C22C38/14GK101856669SQ201010189410
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者劉振宇, 孫彬, 崔天燮, 曹光明, 李成剛, 王國棟, 王立新, 石發(fā)才, 賈濤 申請人:東北大學(xué)