专利名称：一种减酸洗钢的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种减酸洗钢的生产方法，属金属轧制技术领域。
背景技术：
目前，钢铁企业生产冷轧备料时，通过控制后续酸洗过程来达到提高酸洗带钢表面质量的目的，造成后续酸洗过程中用酸量过高、对环境造成沉重的负荷。热轧带钢典型的氧化铁皮结构由最外层较薄的狗203层、中间!^e3O4层和靠近基体侧的FeO层组成。根据 I^e-O平衡相图，在570-1371°C时，FeO处于稳定状态；在570°C以下时，FeO发生共析反应 4FeO — a-Fe+Fe304。酸洗过程中，FeO最容易被还原分解，Fe3O4次之，Fe2O3最难被酸还原分解。因此，控制热轧板带的氧化铁皮结构使之生成较多的 ^Ο同时避免生成!^e2O3，是减少酸洗用酸量、提高酸洗效率的重要途径，也是本领域亟待解决的技术问题之一。
发明内容
本发明提供一种减酸洗钢的生产方法，优化热轧工艺，在线控制热轧氧化铁皮微观结构，来实现冷轧备料钢种后续易酸洗的目的，
该技术达到控制生成氧化铁皮微观结构中狗0和!^e3O4百分含量的目的，使后续酸洗过程中酸洗速度提高10%，降低吨钢酸耗量7. 5%。本发明技术方案是
一种减酸洗钢的生产方法，首先，通过对目标钢种热轧过程中氧化铁皮微观结构中狗0 共析反应曲线，具体步骤如下①进行测定目标钢种氧化动力学实验，评价各个钢种的氧化速度，测定氧化增重与时间的关系曲线，为估算氧化皮生长情况提供基础数据；②进行狗0 共析反应研究，通过热模拟实验手段，研究不同温度和等温时间条件下低碳钢表面形成的 FeO层的等温转变行为，得出氧化铁皮微观结构中FeO共析反应曲线；然后，根据目标钢种热轧过程中氧化铁皮微观结构中FeO共析反应曲线，控制优化调整轧制工艺；通过改变氧化铁皮的微观结构，降低难以酸洗的狗203的生成量，提高酸洗过程中酸洗速度，降低吨钢酸耗量，实现减酸洗钢。所说的根据目标钢种热轧过程中氧化铁皮微观结构中FeO共析反应曲线，控制优化调整轧制工艺，具体步骤如下①通过冶炼得到纯净的钢水，后经过连铸机连铸成铸坯，其成分重量百分比范围为C :0. 025%-0. 065%, Si ^ 0. 045%, Mn :0. 15%-0. 25%, P (0. 025，S 彡 0. 01，Als :0. 015%_0· 025% ；②将铸坯加热到 1180_1220°C，保温 20_60min， 然后除鳞高压水全部打开，除鳞水压力为18-20 Mpa，清除彻底表面炉生氧化皮；③经过除鳞后的铸坯进行粗轧，粗轧开轧温度为1150-1250°C，粗轧终轧温度为1000-1070°C，保证二次除鳞水压力大于18-20Mpa;出粗轧机后保温罩全部打开，精轧入口的温度设定值为1030-980°C，机架间冷却水打开3-4组，精轧出口的温度波动范围为870-890°C，避免高温阶段生成过多的氧化铁皮；④提高精轧出口速度，经过加速轧制后，带钢尾部的最高速度达到7-14m/s ；⑤冷却和卷取，冷却采用前端冷却和均勻冷却两种方式，卷取温度为6000C -650"C。采用本发明工艺，热轧带钢氧化铁皮结构以共析组织狗304+狗为主，含量百分比达到80-95%，仅在基体与氧化铁皮界面处局部有极少量的FeO存在，其含量为5-20%之间。 冷轧备料带钢边部与中部的氧化铁皮厚度比较均勻，且结构基本一致，氧化铁皮厚度基本控制在6-10 μ m范围内，边部氧化铁皮较薄，氧化铁皮平均厚度由14 μ m下降到8 μ m。本发明的技术特点(1)本发明精轧出口速度与普通工艺相比提高5%_10%，氧化铁皮厚度明显降低，另外，通过氧化铁皮结构的检测，边部、1/4处、中心处的氧化铁皮结构和厚度都比较均勻，这是提高酸洗速率，酸洗后表面明显改善的一个主要思路。( 控制生成较多!^0和!^e3O4含量的关键工艺技术是合理利用TMCP工艺，包括加热、除鳞、粗轧、精轧工艺(轧制温度、变形量、轧制速度)、层流冷却、卷曲工艺的有效结合，但是最核心的工艺就是控制卷曲温度，以便使卷曲后的带钢发生FeO氧化共析反应，使最终氧化铁皮微观结构在线控制为容易酸洗的结构。本发明的积极效果本发明使热轧过程中氧化铁皮得到了很好的控制，大大提高了热轧产带卷的表面质量和劳动生产率；同时通过改变氧化铁皮的微观结构，降低难以酸洗的!^e2O3的生成量，后续酸洗过程中酸洗速度提高10%，降低吨钢酸耗量7. 5%。本发明大大减轻了过多废酸排放对环境造成的压力，节能减排，社会效益巨大。
图1是本发明实施例SPHC的氧化增重曲线； 图2是本发明实施例350 °C时FeO层的等温转变断面形貌
(c) 10000s ；
图3是本发明实施例450°C时FeO层的等温转变断面形貌 (c) 10000s ；
图4是本发明实施例500°C时FeO层的等温转变断面形貌 (c) 10000s ；
图5是本发明实施例550 °C时FeO层的等温转变断面形貌 (c) 10000s ；
图6是本发明实施例600°C时FeO层的等温转变断面形貌 (c)10000s ；
图7是本发明实施例650°C时FeO层的等温转变断面形貌 (c)10000s ；
图8是本发明实施例FeO层的等温转变曲线。
具体实施例方式以下通过实施例，对本发明作进一步说明。一种减酸洗钢的生产方法，首先，通过对目标钢种热轧过程中氧化铁皮微观结构中FeO共析反应曲线，具体步骤如下
步骤1 测定目标钢种氧化动力学实验
进行氧化动力学实验的目的是评价各个钢种的氧化速度，测定氧化增重与时间的
(a)100s(b)1000s
(a)100s(b)1000s
(a)100s(b)1000s
(a)100s(b)1000s
(a)100s(b)1000s
(a)100s(b)1000s关系曲线，为估算氧化皮生长情况提供基础数据，实验钢种为SPHC冷轧备料；等温氧化温度为 500"C、600"C、700"C、800"C、900"C、1000"C、1100°C，氧化时间为 60min ；
SPHC热轧用钢在空气中氧化增重与时间的关系曲线如图1所示。从图中可以看出， SPHC在700°C时，基本呈现直线关系；在700°C以上时呈现抛物线关系；
氧化速度是由氧化铁皮与基体间的狗2+和02_的扩散控制的；当氧化在高温发生时，或者氧化铁皮较薄时，Fe2+和02_的扩散速度较高。；
因此，在700°C以上时，氧化速度较快；随着氧化的进行，由于氧化铁皮增厚，使氧化曲线在后期呈现抛物线形；所以后续轧制工艺尽量避免终冷温度过高而带来的氧化铁皮过厚现象；
步骤2: FeO共析反应研究
通过热模拟实验手段，研究不同温度和等温时间条件下低碳钢表面形成的FeO层的等温转变行为，实验钢种为SPHC冷轧备料。为了与现场实际情况保持一致，热模拟实验仓内部为空气气氛，其中等温温度为650、600、550、500、450和350°C，等温时间分别为100 S、 1000 s和10000s。各个温度下FeO层的等温转变断面形貌如图Π所示；
350°C等温IOOs时氧化铁皮基本未发生太大变化，析出反应尚未发生；450°C等温IOOs 时FeO层中已经析出了大量先共析的狗304，并在氧化铁皮和基体的界面处出现了一层新相，当等温10000s时，片层状的混合物已经延伸到了氧化铁皮和基体的界面处，说明FeO层几乎全部发生了共析反；500°C等温1000s时，FeO共析反应的程度没有450°C时的大，只是在靠近基体侧有极少量的FeO残留；550°C等温10000s时，在靠近基体侧残留的FeO量明显比500°C时要多。600°C等温时，氧化铁皮中未出现析出物，仅由外侧的!^e3O4层和内侧的 FeO层组成；650°C等温10000s时，也没有产生析出，只是!^e3O4层和狗203层的厚度都明显地增加；
根据实验得到的氧化铁皮结构及共析反应情况，得到氧化铁皮层中FeO层的等温转变曲线如图8示出；可以看出450°C -550°C是FeO层的“鼻温”范围；在此温度范围内，FeO层转变的速率是最快的。 所说的根据目标钢种热轧过程中氧化铁皮微观结构中FeO共析反应曲线，控制优化调整轧制工艺，具体步骤如下
1、通过冶炼得到较纯净的钢水，后经过连铸机连铸成铸坯，其成分重量百分比范围为C :0. 025%-0. 065%, Si ^ 0. 045%, Mn :0. 15%-0. 25%, P ^ 0. 025，S ^ 0. 01, Als 0. 015%-0. 025% ；
2、将铸坯加热到1180-1220°C，保温20-60min，然后除鳞高压水全部打开，原有工艺为 15Mpa，新工艺除鳞水压力为18-20 Mpa，确保清除彻底表面炉生氧化皮；
3、经过除鳞后的铸坯进行粗轧，粗轧开轧温度为1150-1250°C，粗轧终轧温度为 1000-1070°C，保证二次除鳞水压力大于18-20Mpa;出粗轧机后保温罩全部打开，精轧入口的温度设定值为1030-980°C，机架间冷却水打开3-4组。精轧出口的温度波动范围为 870-890°C，在保证性能的提前下比原有工艺温度降低10-25°C，避免高温阶段生成过多的氧化铁皮；
4、精轧出口速度
根据实验方案要求，需要尽量提高精轧F7的出口速度。现场通过手动操作，精轧出口速度比原有工艺提高了 5-15%。经过加速轧制后，带钢尾部的最高速度达到7-14m/s ； 5、冷却和卷取
冷却采用前端冷却和均勻冷却两种方式，前端冷却的目的主要是减少高温停留时间， 降低冷却段氧化铁皮的增厚。卷取温度为600°C _650°C，在保性能的基础上比原有工艺降低30-70°C，保证带钢在卷曲后能够在FeO共析反应鼻温温度450_550°C范围内缓慢冷却； 更具体的现场控制优化调整轧制工艺实施例如下
实施例1 :通过冶炼得到较纯净的钢水，后经过连铸机连铸成铸坯，其成分重量百分比为:C :0. 045%, Si 彡 0. 023%, Mn :0. 21%, P 彡 0. 015%, S 彡 0. 004%, Als :0. 02%。将铸坯加热到1190°C，保温30min，然后除鳞高压水全部打开，压力为19Mpa ；经过除鳞后的铸坯进行3+3次粗轧，粗轧开轧温度为1170°C，终轧温度为1020°C，保证二次除鳞水压力不小于ISMpa ；出粗轧机后保温罩全部打开，精轧入口的温度设定值为990°C，机架间冷却水打开3-4组。精轧出口的温度设定值为880°C，厚度范围4. 5-3. 5mm，精轧出口速度与原有工艺提高6%，经过加速轧制后，带钢尾部的最高速度达到8. lm/s ；层流冷却方式采取均勻冷却，卷取温度为600°C。获得的热轧带钢氧化铁皮结构以共析组织!^304+Fe为主，其百分含量为87%，其余为狗0，属于易酸洗组织，带钢边部与中部的氧化铁皮平均厚度为6. 7 μ m。后续酸洗过程中酸洗速度与原有工艺相比提高12. 4%，吨钢酸耗量降低8. H实施例2 :通过冶炼得到较纯净的钢水，后经过连铸机连铸成铸坯，其成分重量百分比为:C :0. 033%, Si :0. 015%, Mn :0. 22%, P 彡 0. 0104%, S 彡 0. 0156%, Als :0. 0189%。将铸坯加热到1180°C，保温40min，然后除鳞高压水全部打开，压力为20bar ；经过除鳞后的铸坯进行3+3次粗轧，粗轧开轧温度为1170°C，终轧温度为1010°C，保证二次除鳞水压力不小于19Mpa ；出粗轧机后保温罩全部打开，精轧入口的温度设定值为990°C，机架间冷却水打开3-4组。精轧出口的温度设定值为874°C，精轧出口的温度设定值为880°C， 厚度范围3. 5-3. 01 mm，精轧出口速度与原有工艺提高8%，经过加速轧制后，带钢尾部的最高速度达到10. 3m/s ；层流冷却方式采取均勻冷却，卷取温度为617°C。获得的热轧带钢氧化铁皮结构以共析组织!^304+Fe为主，其百分含量为82%，其余为狗0，属于易酸洗组织，带钢边部与中部的氧化铁皮平均厚度为7. 5 μ m。后续酸洗过程中酸洗速度与原有工艺相比提高11. 9%，吨钢酸耗量降低8. 0%。实施例3 通过冶炼得到较纯净的钢水，后经过连铸机连铸成铸坯，其成分重量百分比为:C :0. 032%, Si ^ 0. 011%, Mn :0. 177%, P :0. 0087%, S :0. 010%, Als :0. 0209%。将铸坯加热到1200°C，保温20min，然后除鳞高压水全部打开，压力为20 Mpa ；经过除鳞后的铸坯进行3+5次粗轧，粗轧开轧温度为1180°C，终轧温度为1020°C，保证二次除鳞水压力不小于20Mpa ；出粗轧机后保温罩全部打开，精轧入口的温度设定值为1100°C，机架间冷却水打开3-4组。精轧出口的温度设定值为890°C，厚度范围3. 0-2. 5 mm,精轧出口速度与原有工艺提高9%，经过加速轧制后，带钢尾部的最高速度达到ll.Om/s ；层流冷却方式采取均勻冷却，卷取温度为630°C。获得的热轧带钢氧化铁皮结构以共析组织!^304+Fe 为主，其百分含量为86%，其余为狗0，属于易酸洗组织，带钢边部与中部的氧化铁皮平均厚度为7. 9 μ m。后续酸洗过程中酸洗速度与原有工艺相比提高11. 2%，吨钢酸耗量降低7. 8%。实施例4 通过冶炼得到较纯净的钢水，后经过连铸机连铸成铸坯，其成分重量百分比为:C :0. 029%, Si :0. 0098%, Mn :0. 20%, P :0. 00712%, S :0. 0068%, Als :0. 0343%。
将铸坯加热到1200°C，保温35min，然后除鳞高压水全部打开，压力为20bar ；经过除鳞后的铸坯进行3+5次粗轧，粗轧开轧温度为1175°C，终轧温度为1050°C，保证二次除鳞水压力不小于19Mpa ；出粗轧机后保温罩全部打开，精轧入口的温度设定值为990°C，机架间冷却水打开3-4组。精轧出口的温度设定值为870°C，厚度范围2. 5-2.01 mm，精轧出口速度与原有工艺提高8%，经过加速轧制后，带钢尾部的最高速度达到11.3m/s ；层流冷却方式采取均勻冷却，卷取温度为630°C。获得的热轧带钢氧化铁皮结构以共析组织i^304+Fe 为主，其百分含量为90%，其余为狗0，属于易酸洗组织，带钢边部与中部的氧化铁皮平均厚度为8. 0 μ m。后续酸洗过程中酸洗速度与原有工艺相比提高10%，吨钢酸耗量降低7. 4%。实施例5 通过冶炼得到较纯净的钢水，后经过连铸机连铸成铸坯，其成分重量百分比为:C :0. 032%, Si :0. 015%, Mn :0. 192%, P :0. 0103%, S :0. 0083%, Als :0. 0201%。将铸坯加热到1200°C，保温30min，然后除鳞高压水全部打开，压力为20bar ；经过除鳞后的铸坯进行3+5次粗轧，粗轧开轧温度为1170°C，终轧温度为1050°C，保证二次除鳞水压力不小于19Mpa ；出粗轧机后保温罩全部打开，精轧入口的温度设定值为1000°C，机架间冷却水打开3-4组。精轧出口的温度设定值为890°C，厚度范围2. 0-1. 2 mm，精轧出口速度与原有工艺提高7%，经过加速轧制后，带钢尾部的最高速度达到12. 3m/s;层流冷却方式采取均勻冷却，卷取温度为645°C。获得的热轧带钢氧化铁皮结构以共析组织!^304+Fe为主，其百分含量为90%，其余为狗0，属于易酸洗组织，带钢边部与中部的氧化铁皮平均厚度为8. 3 μ m。后续酸洗过程中酸洗速度与原有工艺相比提高9. 5%，吨钢酸耗量降低7. 4%。
权利要求
1.一种减酸洗钢的生产方法，其特征在于首先，通过对目标钢种热轧过程中氧化铁皮微观结构中FeO共析反应曲线，具体步骤如下①进行测定目标钢种氧化动力学实验，评价各个钢种的氧化速度，测定氧化增重与时间的关系曲线，为估算氧化皮生长情况提供基础数据；②进行FeO共析反应研究，通过热模拟实验手段，研究不同温度和等温时间条件下低碳钢表面形成的FeO层的等温转变行为，得出氧化铁皮微观结构中FeO共析反应曲线 ’然后，根据目标钢种热轧过程中氧化铁皮微观结构中FeO共析反应曲线，控制优化调整轧制工艺；通过改变氧化铁皮的微观结构，降低难以酸洗的!^e2O3的生成量，提高酸洗过程中酸洗速度，降低吨钢酸耗量，实现减酸洗钢。
2.根据权利要求1所述之减酸洗钢的生产方法，其特征在于所说的根据目标钢种热轧过程中氧化铁皮微观结构中FeO共析反应曲线，控制优化调整轧制工艺，具体步骤如下①通过冶炼得到纯净的钢水，后经过连铸机连铸成铸坯，其成分重量百分比范围为C :0. 025%-0. 065%, Si ^ 0. 045%, Mn :0. 15%-0. 25%, P ^ 0. 025，S ^ 0. 01, Als 0. 015%-0· 025% ；②将铸坯加热到1180-1220°C，保温20_60min，然后除鳞高压水全部打开，除鳞水压力为18-20 Mpa，清除彻底表面炉生氧化皮；③经过除鳞后的铸坯进行粗轧， 粗轧开轧温度为1150-1250°C，粗轧终轧温度为1000-1070°C，保证二次除鳞水压力大于 18-20Mpa ；出粗轧机后保温罩全部打开，精轧入口的温度设定值为1030-980°C，机架间冷却水打开3-4组，精轧出口的温度波动范围为870-890°C，避免高温阶段生成过多的氧化铁皮；④提高精轧出口速度，经过加速轧制后，带钢尾部的最高速度达到7-14m/s ；⑤冷却和卷取，冷却采用前端冷却和均勻冷却两种方式，卷取温度为600°C -650°C。
3.根据权利要求2所述之减酸洗钢的生产方法，其特征在于精轧出口速度与普通工艺相比提高5%-10%。
全文摘要
本发明涉及一种减酸洗钢的生产方法，属金属轧制技术领域，技术方案是通过对目标钢种热轧过程中氧化铁皮微观结构中FeO共析反应曲线；然后，根据目标钢种热轧过程中氧化铁皮微观结构中FeO共析反应曲线，控制优化调整轧制工艺；通过改变氧化铁皮的微观结构，降低难以酸洗的Fe2O3的生成量，提高酸洗过程中酸洗速度，降低吨钢酸耗量，实现减酸洗钢。本发明的积极效果本发明使热轧过程中氧化铁皮得到了很好的控制，大大提高了热轧产带卷的表面质量和劳动生产率；同时通过改变氧化铁皮的微观结构，降低难以酸洗的Fe2O3的生成量，后续酸洗过程中酸洗速度提高10%，降低吨钢酸耗量7.5%。本发明大大减轻了过多废酸排放对环境造成的压力，节能减排，社会效益巨大。
文档编号C22C38/06GK102266868SQ20111022371
公开日2011年12月7日 申请日期2011年8月5日 优先权日2011年8月5日
发明者刘红艳, 吝章国, 吴增强, 孙洪利, 年保国, 彭兆丰, 李守华, 杨志敏, 许斌, 贾耿伟 申请人:河北钢铁股份有限公司邯郸分公司