一种控制轧后冷轧基料氧化铁皮的方法与流程

1.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：

2.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。


技术实现要素：

3.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。
4.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：
5.一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。
6.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
°
。
7.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
°
。
8.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。
9.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。
10.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。
11.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。
12.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℃。
13.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。
14.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℃。
15.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 行强力爆破和冲击，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
16.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)；
17.图2是破鳞装置安装位置示意图；
18.图3是图2的d向视图（未按比例）；
19.图4是图2侧视图（未按比例）；
20.图5是图4的 c向视图（未按比例）。
21.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
22.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。
23.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。
24.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。
25.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爆破和冲击，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爆破和冲击；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。
26.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。
27.参看图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。
28.以下提供实施例：
29.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)。
30.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。
31.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。
32.表1工艺参数控制情况
[0033][0034]
表2表面质量跟踪情况
[0035][0036]
[0037]
表3力学性能统计
[0038]
序号屈服强度(mpa)抗拉强度(mpa)延伸率(％)屈强比冷弯性能1254334490.7良好226033850.50.75良好3256333490.74良好4239322490.78良好526533149.50.75良好6255334520.72良好7259342510.76良好8265347500.78良好