一种热轧马氏体不锈钢带钢横向翘曲控制方法

一种热轧马氏体不锈钢带钢横向翘曲控制方法
【专利摘要】一种热轧马氏体不锈钢带钢横向翘曲控制方法，属金属板的无切削加工领域。其在层流冷却工序中，按照下列步骤来进行的横向翘曲控制：实测不同钢种/规格的带钢横向翘曲量hc；根据实测得到的带钢横向翘曲量，确定所需上、下层流冷却水量的比例；采用关闭每组冷却段部分集管的方式，使上、下冷却水量达到所需比例；通过控制上、下层流冷却水量的比例，保证下冷却水量大于上冷却水量，以达到相同的冷却能力，避免由于厚度方向温度不均带来不锈钢带钢的横向翘曲。其通过合理设定层流冷却上、下冷却水量比例的控制方法，改善带钢产品的横向翘曲，来提高马氏体不锈钢带钢的板形质量。可广泛用于马氏体不锈钢带钢产品的制造和生产工艺过程控制领域。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属板的无切削加工或处理领域，尤其涉及一种用于热轧带钢产品的 板形控制方法。 一种热轧马氏体不锈钢带钢横向翘曲控制方法

【背景技术】
[0002] 马氏体不锈钢具备高强度和耐蚀性，可以用来制造机器零件如蒸汽涡轮的叶片、 蒸汽装备的轴和拉杆，以及在腐蚀介质中工作的零件，碳含量较高的钢号则适用于制造医 疗器械、餐刀、测量用具、弹簧等。
[0003] 热轧马氏体不锈钢生产过程主要包括加热、粗轧、精轧、层流冷却、卷取、钢卷库冷 却、退火、酸洗等工艺过程，如图1所示。
[0004] 板形(主要指平直度）是热轧马氏体不锈钢带钢产品的重要质量指标。
[0005] 所谓板形外观上是指带钢的波浪或瓢曲，其实质是带钢内部残余应力的不均匀分 布。
[0006] 带钢横向翘曲是热轧马氏体不锈钢生产中一种常见板形缺陷，如图2所示，图中X 代表长度方向，y代表宽度方向，z代表厚度方向。
[0007] 带钢横向翘曲不利于卷取咬钢，也不利于酸洗生产，容易造成表面擦划伤。同时， 横向翘曲影响用户使用，加工过程容易产生工件旁弯、飘曲等问题。
[0008] 在整个热轧马氏体不锈钢生产过程中，需要经历形状尺寸、温度、微观组织的不断 变化，由此引起的应力应变也在不断变化。由于沿带钢宽度与厚度方向不均匀的变形、温度 分布及组织变化，将导致相应应力应变的不均匀分布，并可能最终带来带钢的板形缺陷，如 横向翘曲。为了满足用户对产品质量日益严格的要求，也为了提高热轧成材率和企业经济 效益，需要寻求采取措施，改善热轧马氏体不锈钢横向翘曲缺陷，提高产品板形质量。
[0009] 针对热轧带钢生产中出现的横向翘曲问题，日本专利JP2003071513A和 JP2004154817A公开了一种控制方法，是基于带钢横向翘曲量在线检测结果，调整层流冷却 上、下冷却水量比例，改善横向翘曲。专利JP11290933A公开了一种控制方法，是在热轧线 上安装切水和矫正装置，及时清除表面积水并对横向翘曲进行矫正。上述两种方法需要安 装检测装置，增加投资。专利JP4639777B2公开了一种控制方法，是基于产品化学成分和和 轧制条件，预测带钢横向翘曲量，依此为基础设定层流冷却上、下冷却水量比例，改善横向 翘曲。由于横向翘曲的产生机理复杂，且与冷却条件密切相关，仅依据化学成分和轧制条件 难以准确确定冷却水量比例。


【发明内容】

[0010] 本发明所要解决的技术问题是提供一种热轧马氏体不锈钢带钢横向翘曲控制方 法，其通过合理设定层流冷却上、下冷却水量比例的控制方法，改善带钢产品的横向翘曲， 来提高马氏体不锈钢带钢的板形质量。
[0011] 本发明的技术方案是：提供一种热轧马氏体不锈钢带钢横向翘曲控制方法，包括 在层流冷却工序对不锈钢带钢进行冷却，其所述的层流冷却工序包括多个冷却段，在每个 冷却段设置有多组冷却集管，每组冷却集管由上集管和下集管构成，其特征是在所述的层 流冷却工序中，按照下列步骤来进行的横向翘曲控制：
[0012] A、实测不同钢种/规格的带钢横向翘曲量h。；
[0013] B、根据实测得到的带钢横向翘曲量，确定所需上、下层流冷却水量的比例；
[0014] C、采用关闭每组冷却段部分集管的方式，使上、下冷却水量达到所需比例；
[0015] D、通过控制上、下层流冷却水量的比例，保证下冷却水量大于上冷却水量，以达到 相同的冷却能力，避免由于厚度方向温度不均带来不锈钢带钢的横向翘曲。
[0016] 具体的，其所述的实测不同钢种/规格的带钢横向翘曲量，通过下列方式获得：
[0017] 将一段带钢置于平台上，测量带钢中心的高度，实测不同钢种/规格的带钢横向 翘曲量h。，根据测定的横向翘曲量，采用下列公式，确定出该钢种/规格带钢所需的上、下冷 却水量比例： _8] K = K0+a(h/f (1)
[0019] 其中，Κ为确定的上下冷却水量比例，1为原上下冷却水量比例，t为带钢厚度，α 为常数，取值为〇. 01。
[0020] 进一步的，其所述关闭每组冷却段部分集管的方式，包括关闭每组冷却段的部分 上集管。
[0021] 具体的，在所述的关闭每组冷却段的部分上集管时，每个冷却段的第一组上集管 不关闭，以防止穿带中带钢头部被下喷水吹起。
[0022] 其所述的上、下冷却水量达到所需比例是指在带钢钢板的下表面采用更大的冷却 水量，即带钢钢板下表面的冷却水量要大于上表面的冷却水量。
[0023] 其所述的横向翘曲控制方法基于不同钢种/规格带钢的实测翘曲量，结合具体生 产条件，考虑厚度方向温度不均对热轧马氏体不锈钢横向翘曲的影响，通过合理设定层流 冷却上、下冷却水量比例，改善不锈钢带钢的横向翘曲缺陷，提高产品的板形质量。
[0024] 其所述上、下层流冷却水量的比例控制范围为0. 600?0. 833。
[0025] 与现有技术比较，本发明的优点是：
[0026] 1.考虑厚度方向温度不均对热轧马氏体不锈钢横向翘曲的影响，根据实测带钢横 向翘曲量确定上下层流冷却水量比例，通过合理设定层流冷却上、下冷却水量比例，改善不 锈钢带钢的横向翘曲缺陷，提高产品的板形质量；
[0027] 2.通过关闭层流冷却工序的部分上冷却集管，来实现按一定比例保证下冷却水量 大于上冷却水量，简便易行，便于控制；
[0028] 3.每个冷却段的第一组上集管不关闭，可防止穿带中带钢头部被下喷水吹起。

【专利附图】

【附图说明】
[0029] 图1是现有热轧马氏体不锈钢生产流程的示意图；
[0030] 图2是带钢横向翘曲的示意图；
[0031] 图3是冷却段冷却过程示意图；
[0032] 图4是带钢横向翘曲量示意图；
[0033] 图5是每个冷却段冷却集管布局的示意图；
[0034] 图6为本发明控制方法的方框图。
[0035] 图中F7为精轧机机架，FDT为终轧温度检测装置，CT为卷取温度检测装置，DC1为 卷取机，A为带钢，JS1为上集水管，JS2为下集水管，R为托辊。

【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
[0037] 图3中，现有生产工艺在层流冷却工序对不锈钢带钢A进行冷却，其层流冷却工序 包括多个冷却段（bank)，一个完整的层流冷却工序通常包括或划分为三个冷却区域/冷却 段（图中以Normal、主冷区和精冷区表示)。
[0038] 在精轧机最后一组机架（图中以F7表示)与层流冷却工序之间，设置有终轧温度检 测装置FDT，用于检测带钢的终轧温度。
[0039] 在层流冷却工序与卷曲机DC1之间，设置有卷取温度检测装置CT，用于测量带钢 的卷取温度。
[0040] 在每个冷却段设置有多组冷却集管（图中以数字编号1?17来代表)，每组冷却集 管由上集管和下集管构成(参见图5中所示)。
[0041] 本发明的技术方案提供了一种热轧马氏体不锈钢带钢横向翘曲控制方法，其在所 述的层流冷却工序中，按照下列步骤来进行的横向翘曲控制：
[0042] A、实测不同钢种/规格的带钢横向翘曲量h。；
[0043] B、根据实测得到的带钢横向翘曲量，确定所需上、下层流冷却水量的比例；
[0044] C、采用关闭每组冷却段部分集管的方式，使上、下冷却水量达到所需比例；
[0045] D、通过控制上、下层流冷却水量的比例，保证下冷却水量大于上冷却水量，以达到 相同的冷却能力，避免由于厚度方向温度不均带来不锈钢带钢的横向翘曲。
[0046] 图4中，为了合理确定层流冷却中上、下冷却水量的比例，需要实测不同钢种/规 格的带钢横向翘曲量h。。
[0047] 所述的实测不同钢种/规格的带钢横向翘曲量，通过下列方式获得：
[0048] 将一段带钢置于平台上，测量带钢中心的高度，实测不同钢种/规格的带钢横向 翘曲量h。，根据测定的横向翘曲量，采用下列公式，确定出该钢种/规格带钢所需的上、下冷 却水量比例：
[0049] K = K,+a(hff i 1
[0050] 其中，K为确定的上下冷却水量比例，为原上下冷却水量比例(通常为1. 0? 1. 6), t为带钢厚度，α为常数，取值为〇.〇1。
[0051] 图5中，一组完整的冷却段部分包括数组上集管JS1和下集管JS2,所述的上集管 组设置在带钢的上方，用于提供沿托辊R前行的带钢Α之上表面的冷却水(简称为上冷却水 或上表面冷却水）；所述的下集管位于带钢的下方，为带钢之下表面提供冷却水(简称为下 冷却水或下表面冷却水)。
[0052] 在层流冷却过程中，上、下表面的冷却条件是不同的。上表面积水的排出需要一定 的时间，下表面水喷射到钢板表面后会离开钢板而散落下来。
[0053] 为了达到相同的冷却能力，避免由于厚度方向温度不均带来横向翘曲，需要在钢 板的下表面采用更大的冷却水量，即下表面冷却水量要大于上表面冷却水量。
[0054] 在本技术方案中，为了达到上述的"下表面冷却水量要大于上表面冷却水量"的控 制效果，采用"关闭每组冷却段的部分集管"的方式来实现。
[0055] 其所述关闭每组冷却段部分集管的方式，包括关闭每组冷却段的部分上集管。
[0056] 进一步的，在所述的关闭每组冷却段的部分上集管时，每个冷却段的第一组上集 管不关闭，以防止穿带中带钢头部被下喷水吹起。
[0057] 其所述的横向翘曲控制方法基于不同钢种/规格带钢的实测翘曲量，结合具体生 产条件，考虑厚度方向温度不均对热轧马氏体不锈钢横向翘曲的影响，通过合理设定层流 冷却上、下冷却水量比例，改善不锈钢带钢的横向翘曲缺陷，提高产品的板形质量。
[0058] 其上、下层流冷却水量的比例控制范围为0. 600?0. 833。
[0059] 本发明为了改善热轧马氏体不锈钢横向翘曲问题，基于不同钢种规格带钢的实测 翘曲量，结合具体生产条件，通过合理设定层流冷却上、下冷却水量比例，提出一种横向翘 曲控制方法，用于改善热轧马氏体不锈钢带钢的板形质量。
[0060] 由于沿厚度方向不均匀的温度分布及组织变化，导致相应应力应变的不均匀分 布，并最终带来带钢的横向翘曲板形缺陷。
[0061] 图6中，本发明提出的热轧马氏体不锈钢带钢横向翘曲控制方法具体方案如下：
[0062] ( 1)层流冷却中按一定比例保证下冷却水量大于上冷却水量；
[0063] 在层流冷却过程中，上、下表面的冷却条件是不同的。上表面积水的排出需要一定 的时间，下表面水喷射到钢板表面后会离开钢板而散落下来。为了达到相同的冷却能力，避 免由于厚度方向温度不均带来横向翘曲，需要在钢板的下表面采用更大的冷却水量，即下 表面冷却水量要大于上表面。本技术方案方法中，米用关闭每冷却段部分集管的方式，使上 下冷却水量达到一定比例。
[0064] 为了防止穿带中带钢头部被下喷水吹起，每个冷却段的第一组上集管不关闭。
[0065] (2)根据实测带钢横向翘曲量确定上下层流冷却水量比例：
[0066] 为了合理确定层流冷却中上下冷却水量的比例，需要实测不同钢种规格的的带钢 横向翘曲量h。。具体方法是将一段带钢置于平台上，测量带钢中心的高度，如下图3所示。 根据测定的横向翘曲量，采用一定的理论或经验方法，确定出上下冷却水量的比例。
[0067] 在热轧马氏体不锈钢带钢生产中，由于沿厚度方向不均匀的温度分布及组织变 化，导致相应应力应变的不均匀分布，并最终带来带钢的横向翘曲板形缺陷，影响下游工序 操作和用户使用。针对热轧不锈钢生产中存在的此类问题，基于不同钢种/规格带钢的实 测翘曲量，结合具体生产条件，通过合理设定层流冷却上下冷却水量比例，收到了良好效 果，改善了横向翘曲缺陷，提高了产品的板形质量。
[0068] 实施例：
[0069] 实施例一：
[0070] 对某马氏体不锈钢带钢产品，其规格为3. 5X1150mm，终轧温度980°C，卷取温度 750。。。
[0071] 原始上下冷却水量比例为0. 621，原始翘曲度平均为45. 0mm，采用本技术方案的 控制方法进行热轧生产。
[0072] 根据公式（1)可以计算出所需的冷却水量比例为0. 703。
[0073] 表1所示为采用新方法与不采用新方法条件下的产品横向翘曲量。
[0074] 表1旧方法和新方法下横向翘曲量 序| 一" +、+ |横向翘曲量 u 米用方法 ，、 号 (mm)
[0075] --- 1 新方法__12.4 2 旧方法 45.0
[0076] 实施例二：
[0077] 对某马氏体不锈钢带钢产品，其规格为6. 5X1310mm，终轧温度960°C，卷取温度 750。。。
[0078] 原始上下冷却水量比例为0. 621，原始翘曲度平均为42. 1mm，采用本技术方案的 控制方法进行热轧生产。
[0079] 根据公式（1)可以计算出所需的冷却水量比例为0.742。采用本技术方案的控制 方法进行热轧生产。
[0080] 表2所示为采用新方法与不采用新方法条件下的产品横向翘曲量。
[0081] 表2旧方法和新方法下横向翘曲量 序| 、、+ |横向翘曲量 ,, 米用万法 ，、 V (mm)
[0082] --- 1 新方法__14.6 2 旧方法 42.1
[0083] 实施例三：
[0084] 对某马氏体不锈钢带钢产品，其规格为7. IX 1460mm，终轧温度980°C，卷取温度 750。。。
[0085] 原始上下冷却水量比例为0. 621，原始翘曲度平均为46. 6mm，采用本技术方案的 控制方法进行热轧生产。
[0086] 根据公式（1)可以计算出所需的冷却水量比例为0.754。采用本技术方案的控制 方法进行热轧生产。
[0087] 表3所示为采用新方法与不采用新方法条件下的产品横向翘曲量。
[0088] 表3旧方法和新方法下横向翘曲量 ? |采用方法卜向翘曲量 巧 (mm)
[0089] --- 1 新方法__18.9 2 旧方法__46.6
[0090] 综上，考虑厚度方向温度不均对热轧马氏体不锈钢横向翘曲的影响，本发明的技 术方案旨在提出一种通过合理设定层流冷却上下水量的方法，以改善带钢产品的横向翘 曲，其主要包括以下技术要点：
[0091] 1)为了保证厚度方向的温度均匀性，通过关闭层流冷却部分上冷却集管，按一定 比例保证下冷却水量大于上冷却水量；
[0092] 2)为了防止穿带中带钢头部被下喷水吹起，每个冷却段的第一组上集管不关闭；
[0093] 3)根据实测带钢横向翘曲量和公式（1)确定上下层流冷却水量比例。
[0094] 该方法适用于热轧带钢生产工艺，其带钢宽度为600?2200mm，厚度为4?12mm， 卷取温度在600?850°C的范围。
[0095] 本方法可用于改善热轧马氏体不锈钢生产过程中由于厚度方向温度不均造成的 横向翘曲问题。对于国内外存在带钢产品横向翘曲问题的热轧生产线，该方法均可适用，具 有较好的推广应用前景。
[0096] 本发明可广泛用于马氏体不锈钢带钢产品的制造和生产工艺过程控制领域。
【权利要求】
1. 一种热轧马氏体不锈钢带钢横向翘曲控制方法，包括在层流冷却工序对不锈钢带钢 进行冷却，其所述的层流冷却工序包括多个冷却段，在每个冷却段设置有多组冷却集管，每 组冷却集管由上集管和下集管构成，其特征是在所述的层流冷却工序中，按照下列步骤来 进行的横向翘曲控制： A、 实测不同钢种/规格的带钢横向翘曲量h。； B、 根据实测得到的带钢横向翘曲量，确定所需上、下层流冷却水量的比例； C、 采用关闭每组冷却段部分集管的方式，使上、下冷却水量达到所需比例； D、 通过控制上、下层流冷却水量的比例，保证下冷却水量大于上冷却水量，以达到相同 的冷却能力，避免由于厚度方向温度不均带来不锈钢带钢的横向翘曲。
2. 按照权利要求1所述的热轧马氏体不锈钢带钢横向翘曲控制方法，其特征是所述的 实测不同钢种/规格的带钢横向翘曲量，通过下列方式获得： 将一段带钢置于平台上，测量带钢中心的高度，实测不同钢种/规格的带钢横向翘曲 量h。，根据测定的横向翘曲量，采用下列公式，确定出该钢种/规格带钢所需的上、下冷却水 量比例： Κ = Κη+α(?ι/} (1) 其中，Κ为确定的上下冷却水量比例，&为原上下冷却水量比例，t为带钢厚度，α为 常数，取值为〇.〇1。
3. 按照权利要求1所述的热轧马氏体不锈钢带钢横向翘曲控制方法，其特征是所述关 闭每组冷却段部分集管的方式，包括关闭每组冷却段的部分上集管。
4. 按照权利要求4所述的热轧马氏体不锈钢带钢横向翘曲控制方法，其特征是在所述 的关闭每组冷却段的部分上集管时，每个冷却段的第一组上集管不关闭，以防止穿带中带 钢头部被下喷水吹起。
5. 按照权利要求1所述的热轧马氏体不锈钢带钢横向翘曲控制方法，其特征是所述的 上、下冷却水量达到所需比例是指在带钢钢板的下表面采用更大的冷却水量，即带钢钢板 下表面的冷却水量要大于上表面的冷却水量。
6. 按照权利要求1所述的热轧马氏体不锈钢带钢横向翘曲控制方法，其特征是所述的 横向翘曲控制方法基于不同钢种/规格带钢的实测翘曲量，结合具体生产条件，考虑厚度 方向温度不均对热轧马氏体不锈钢横向翘曲的影响，通过合理设定层流冷却上、下冷却水 量比例，改善不锈钢带钢的横向翘曲缺陷，提高产品的板形质量。
7. 按照权利要求1所述的热轧马氏体不锈钢带钢横向翘曲控制方法，其特征是所述 上、下层流冷却水量的比例控制范围为0. 600?0. 833。
【文档编号】B21B37/44GK104117541SQ201310151414
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年4月27日 优先权日:2013年4月27日
【发明者】张国民, 陈龙夫, 张所全, 秦斌 申请人:宝山钢铁股份有限公司, 宝钢不锈钢有限公司