一種制備鋼板厚度在8~20mm的低應(yīng)力熱軋高強(qiáng)鋼的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)方法，具體地屬于一種低應(yīng)力厚規(guī)格高強(qiáng)鋼的生產(chǎn) 方法，特別適用于降低屈服強(qiáng)度大于500MPa、厚度為8. 0~20mm，內(nèi)應(yīng)力低的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱軋帶鋼板形是用戶要求越來(lái)越高的一個(gè)質(zhì)量指標(biāo)。其板形的好壞，會(huì)影響帶鋼 開(kāi)平、切條及其后續(xù)焊接過(guò)程的加工效率及其最終的產(chǎn)品質(zhì)量，尤其是高強(qiáng)工程機(jī)械用鋼、 船板、鍋爐容器鋼和汽車大梁板等，需要進(jìn)行后續(xù)加工的高強(qiáng)度厚規(guī)格熱軋產(chǎn)品，對(duì)產(chǎn)品的 板形更是提出了嚴(yán)格的要求。而存在于鋼板內(nèi)部的殘余應(yīng)力與板形有著非常密切的關(guān)系。 殘余應(yīng)力的存在將影響板料的成形性能和產(chǎn)品質(zhì)量，殘余應(yīng)力的松弛還影響板料尺寸的穩(wěn) 定性。當(dāng)對(duì)鋼板進(jìn)行裁剪加工時(shí)，由于金屬板件內(nèi)的殘余應(yīng)力得到釋放，將使金屬板件出現(xiàn) 變形，從而導(dǎo)致下游用戶使用時(shí)損傷加工設(shè)備、焊接困難、延遲生產(chǎn)，甚至無(wú)法正常生產(chǎn)。因 此，解決厚規(guī)格高強(qiáng)鋼中的殘余應(yīng)力問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)低應(yīng)力高強(qiáng)鋼的制造具有重要的現(xiàn)實(shí)意義 和經(jīng)濟(jì)意義。
[0003] 近年來(lái)，鋼材高強(qiáng)化的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，需求量也持續(xù)增加。鋼材的強(qiáng)度越高、厚 度越厚，帶鋼的殘余應(yīng)力越大，存在潛在板形的風(fēng)險(xiǎn)越高，在后續(xù)的裁剪加工和使用過(guò)程中 容易出現(xiàn)較大的變形。
[0004] 經(jīng)檢索，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01010162933. 2的文獻(xiàn)，公開(kāi)了一種熱軋高強(qiáng)鋼殘余 應(yīng)力的消除方法。對(duì)于厚度大于8_的鋼卷入緩冷坑進(jìn)行緩冷處理，而對(duì)于厚度小于8_ 的鋼卷則進(jìn)行空冷，冷卻至室溫后，再進(jìn)行平整軋制。采用輥式矯直機(jī)對(duì)上述進(jìn)行過(guò)處理的 高強(qiáng)鋼卷進(jìn)行矯直開(kāi)平，橫切成鋼板，利用輥底式熱處理爐對(duì)開(kāi)平后的鋼板進(jìn)行去應(yīng)力退 火，出爐后堆垛冷卻進(jìn)行緩冷，最后再用矯直機(jī)組對(duì)鋼板進(jìn)行矯直，使得高強(qiáng)鋼獲得良好的 板形，滿足用戶的使用要求。其不足是不僅需要有專門(mén)的緩冷坑，還需要進(jìn)行兩次矯直并要 熱處理，導(dǎo)致工序多、流程長(zhǎng)，成本高。
[0005] 中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?007100112265. 3的文獻(xiàn)，其公開(kāi)了一種消除鋼中殘余應(yīng)力的 方法，對(duì)具有殘余應(yīng)力的鋼進(jìn)行脈沖電流處理，其特點(diǎn)是脈沖處理后的材料在保持所需微 結(jié)構(gòu)的同時(shí)部分甚至完全消除了材料中的殘余應(yīng)力。其存在的問(wèn)題是需要專門(mén)的電脈沖設(shè) 備，投資成本高，且不適合鋼廠的大規(guī)模批量化生產(chǎn)。
[0006] 中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?00910093663. 1的文獻(xiàn)，其公開(kāi)了一種消除熱軋高強(qiáng)鋼板形 缺陷的方法，將平整軋制、罩式退火與輥式矯直工藝相結(jié)合，以消除高強(qiáng)鋼內(nèi)應(yīng)力。存在的 問(wèn)題是僅適合薄規(guī)格熱軋產(chǎn)品，另外需要進(jìn)行罩式退火，工序復(fù)雜且顯著增加了成本。
[0007] 中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?00810246327. 1的文獻(xiàn)，公開(kāi)了一種采用熱軋平整機(jī)組減小 帶鋼殘余應(yīng)力的方法，其特征在于在熱軋平整機(jī)組上采用矯直機(jī)對(duì)帶鋼進(jìn)行彎曲，同時(shí)在 矯直機(jī)的后側(cè)沿帶鋼長(zhǎng)度方向上施加與帶鋼運(yùn)動(dòng)方向相反的張力、在矯直機(jī)的前側(cè)沿帶鋼 長(zhǎng)度方向上施加與帶鋼運(yùn)動(dòng)方向一致的張力，使帶鋼沿板長(zhǎng)方向上的變形趨同。存在的問(wèn) 題是僅適合薄規(guī)格熱軋產(chǎn)品，對(duì)于厚規(guī)格產(chǎn)品，張力的作用不明顯。
[0008] 中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?00910061349. 5的文獻(xiàn)，公開(kāi)了一種微應(yīng)力熱軋板的生產(chǎn)方 法及其設(shè)備。該方法的主要步驟如下：第一步，將熱軋板鋼卷開(kāi)卷，并對(duì)開(kāi)卷后的熱軋板進(jìn) 行常溫矯直；第二步，將常溫矯直后得到的平直熱軋板送至電磁感應(yīng)爐中進(jìn)行回火熱處理； 第三步，對(duì)經(jīng)過(guò)電磁感應(yīng)加熱回火處理的熱處理板帶進(jìn)行室溫矯直；最后對(duì)矯直后的熱軋 板帶進(jìn)行定尺橫切，并將裁剪后的熱軋板堆垛。其雖然在矯直工序中加入回火處理工序，可 保證熱軋板板形平直，但回火處理工序的引入，也會(huì)增加制造成本。
[0009] 中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01010200305. 9的文獻(xiàn)，公開(kāi)了一種低合金高強(qiáng)鋼在控制冷 卻階段的板形控制方法，通過(guò)控制鋼板冷卻過(guò)程中上下水比、邊部遮擋和鋼板經(jīng)過(guò)冷卻區(qū) 的速度來(lái)控制鋼板控制冷卻后的板形。其存在的問(wèn)題是對(duì)于厚規(guī)格高強(qiáng)鋼，在冷卻過(guò)程中 表觀板形的表現(xiàn)并不明顯，因此其調(diào)控作用有限。
[0010] 中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?00810141499. 2的文獻(xiàn)，公開(kāi)了一種高強(qiáng)鋼板的板形控制方 法，其主要特征是通過(guò)控制加熱溫度、乳制壓力、乳制溫度、單道次壓下量、乳制速度和冷卻 溫度等，以獲得良好板形。其存在的問(wèn)題是主要針對(duì)表觀板形，對(duì)殘余應(yīng)力的控制作用弱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種在保證鋼板力學(xué)性能的前提下，使鋼 板橫向任意兩點(diǎn)之間的殘余應(yīng)力之差的絕對(duì)值不超過(guò)75MPa，鋼板形狀平直穩(wěn)定，滿足更高 客戶端要求的制備鋼板厚度在8~20_的低應(yīng)力熱軋高強(qiáng)鋼的方法。
[0012] 實(shí)現(xiàn)上述目的的措施： 一種制備鋼板厚度在8~20mm的低應(yīng)力熱軋高強(qiáng)鋼的方法，其制備工藝：連鑄坯加熱 -粗軋一精軋一軋后冷卻一卷取一空冷至室溫一重新開(kāi)卷一粗矯一橫切一精矯一鋼板堆 垛； 其中：熱軋過(guò)程采用微中浪方法軋制，鋼板的中部平直度控制在10~30IU ; 熱軋后的鋼板采用加密型層流冷卻方式，并控制上下水比在I :1. 2~1. 5,側(cè)向噴嘴的 高壓水流噴射方向與軋制方向成95° ~100°夾角噴射冷卻； 在粗矯階段，通過(guò)調(diào)整輥縫及粗矯輥的傾斜度在〇. 05~0. 1_，使鋼板兩端的翹曲值控 制在 100~300_ ; 在精矯階段，通過(guò)調(diào)整輥縫及精矯輥的傾斜度在I. 1~1. 8mm，使鋼板兩端的翹曲值控制 在0~2mm，過(guò)載系數(shù)的取值范圍在3~10,并控制鋼板的厚度方向塑性變形比例不低于80%。
[0013] 優(yōu)選地：在精矯階段過(guò)載系數(shù)的取值范圍在6. 5~7. 5。
[0014] 本發(fā)明之所以在軋制后的冷卻中，控制上下水比在I :1. 2~1. 5,側(cè)向噴嘴的高壓 水流噴射方向與軋制方向成95° ~100°夾角噴射冷卻，是因?yàn)橥ㄟ^(guò)上下水比的控制和提 高側(cè)向水流的噴射效果，可以提高鋼板在層流冷卻過(guò)程中的溫度均勻性，從而減少熱應(yīng)力 和組織應(yīng)力的產(chǎn)生。
[0015] 本發(fā)明之所以在粗矯階段，通過(guò)調(diào)整輥縫及粗矯輥的傾斜度，使鋼板兩端的翹曲 值在100~300_，是由于在粗矯過(guò)程通過(guò)相對(duì)較大的變形，可以使鋼板內(nèi)部的殘余應(yīng)力通過(guò) 大變形由不均勻分布向均勻分布轉(zhuǎn)變，改善矯直效果。
[0016] 本發(fā)明之所以在精矯階段，通過(guò)調(diào)整輥縫及精矯輥的傾斜度，使鋼板兩端的翹曲 值在0~2mm，過(guò)載系數(shù)的取值范圍在3~10,并控制鋼板的厚度方向塑性變形比例不低于 80%，其在于在保證精矯出口板形基本平直的前提下，通過(guò)相對(duì)較大的矯直變形，降低鋼板 內(nèi)部殘余應(yīng)力，從而改善鋼板的潛在板形，避免鋼板后續(xù)進(jìn)一步切割分條后出現(xiàn)的翹曲現(xiàn) 象。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在保證鋼板力學(xué)性能的前提下，使鋼板橫向任意兩點(diǎn)之 間的殘余應(yīng)力之差的絕對(duì)值不超過(guò)75MPa，鋼板形狀平直穩(wěn)定，完全能滿足更高端客戶的要 求。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本發(fā)明在生產(chǎn)的鋼板橫向檢測(cè)殘余應(yīng)力的測(cè)試點(diǎn)的布局示意圖； 圖2為本發(fā)明生產(chǎn)的屈服強(qiáng)度700MPa高強(qiáng)鋼卷取前帶鋼橫向溫度分布情況； 圖3為本發(fā)明生產(chǎn)的屈服強(qiáng)度650MPa高強(qiáng)鋼卷取前帶鋼橫向溫度分布情況。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面對(duì)本發(fā)明予以詳細(xì)描述： 實(shí)施例1 一種制備鋼板規(guī)格：厚度為8 mm，寬度為1800mm，屈服強(qiáng)度為700MPa，其制備工藝： 連鑄坯加熱一粗軋一精軋一軋后冷卻一卷取一空冷至室溫一重新開(kāi)卷一粗矯一橫切 -精矯一鋼