500MPa级低合金高强钢板的轧制过程板型控制方法与流程

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种500mpa级低合金高强钢板的轧制过程板型控制方法。

背景技术：

随着国内建筑业、工程机械、压力容器等多种行业的不断发展，对钢种的强度要求也在不断升高，尤其近二三十年来陆续引进国外制造技术，我国工业用钢以q235和q345低级别钢为主的状态逐渐不能满足社会需求。目前，已开发出了多个级别的高强度钢，最高强度更是要求达到1000mpa以上，500mpa以上钢种占到全部份额的10%以上。高强钢不仅将强度性能指标提升到新的高度，在板型方面仍要求严格遵守国家标准gb/t709-2006的要求。

为获得较高的强度指标，除在继续沿用使用固溶强化作用外，还更多的依靠细晶强化和沉淀强化作用来增加钢板强度，因此高强中厚板在轧钢生产时，采用大变形量轧制加工和轧制后控制冷却措施。由于轧制变形过程中不均匀金属流变以及在控制冷却过程中板材宽度和长度方向应力不均匀，导致板材发生变形，且由于成形板材的温降过程中变形抗力加大，在冷态后序矫直过程中矫直困难，难以达到国家标准中的板型要求，必要时需要进行大功率冷矫直机、压平机进行平整或者通过热处理去应力后再进行板型矫直，造成成本增加和物流负担，同时板型恶化直接影响到工程项目中技术要求。国内同行业企业高强钢板材由于板型原因判废率达到21%以上。

因此急需开发热轧状态板型良好的薄规格中厚板钢种的轧制生产方法。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种500mpa级低合金高强钢板的轧制过程板型控制方法。该发明在加热和轧制过程中充分考虑铸坯以及中间坯整体的温度均匀性，以及在发生相变后组织状态的均匀性，解决了中厚板钢种在轧制过程中由于工艺方面原因产生应力不均匀以及温度不均匀和组织差异产生应力而导致不规则形变的问题。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种500mpa级低合金高强钢板的轧制过程板型控制方法，所述板型控制方法包括加热、粗轧、精轧、控制冷却以及热矫直工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）加热工序：板坯加热温度为1100～1250℃，加热时间为7～12cm/min，坯料均热时间为1.6～2.5cm/min；加热完毕，坯料各点温差≤30℃；

（2）粗轧工序：开轧温度在980～1080℃，粗轧展宽道次使用mas轧制，楔形段△h高度与坯料厚度比为1:50～1:150，水平段l1长度为固定值400mm，楔形段l2长度200～600mm，展宽道次分2～6道次进行；纵轧分4～8道次，单道次压下率为12～25%，总压下率为50～70%；

（3）精轧工序：单道次压下率为5～20%，总压下率为30～50%；精轧最后三道次工作辊线速度≤1.5m/s，且变形速率≤1s-1，精轧后弛豫时间为10～50s；

（4）控制冷却工序：采用层流冷却工艺，终冷温度为450～650℃，冷却速率≤10℃/s；

（5）热矫直工序：矫直温度＞400℃，辊速0.24～1.2m/s，矫直机辊缝的设定保证轧件厚度方向上塑性变形深度≥70%。

本发明所述步骤（2），粗轧工作辊使用正凸度0.05～0.20mm。

本发明所述步骤（3），精轧工作辊使用平辊。

本发明所述步骤（3），在轧制低合金高强度钢种前，精轧工序中精轧机使用公里数控制在6～12㎞。

本发明所述步骤（4），板材进入冷却系统进行冷却采用头尾遮蔽功能，遮蔽长度0.3～1.0m，以减少板材头尾部与中间的温差。

本发明所述步骤（2），粗轧后使用水梁吹扫；所述步骤（3），精轧前使用水梁吹扫。

本发明所述步骤（4），辊道速度为0.35～1.0m/s，上、下水量比控制在1.6～2.4。

本发明所述步骤（5），矫直机辊缝控制在11.5～50mm。

本发明所述板型控制方法生产的钢板厚度12～50mm，钢板性能：屈服强度≥500mpa。

本发明所述板型控制方法钢板表面不平度为≤8mm/2m。

本发明设计思路：

为了减少中厚板钢种在轧制过程中由于工艺方面原因产生应力不均匀而导致板型产生不规则形变，同时考虑铸坯产生不规则形变的原因主要为温度不均匀以及组织差异产生应力而造成，因此在加热和轧制生产过程中充分考虑铸坯以及中间坯整体的温度均匀性，以及在发生相变后组织状态的均匀性。

坯料加热采用较长的加热系数和保温时间主要为减少坯料的各个方向温差，尽量实现在热变形过程中金属流动的均匀性，同时为防止在热轧过程中板面存水使板面区域温度降低，因此在双机架轧机后配备机后吹扫装置，粗轧机后、精轧机前均使用水梁吹扫，以减少板面水残留。

粗轧过程中采用mas轧制，使板材边部金属的“富余量”弥补板材边部自由宽展引起的不均匀变形。

精轧过程中采用较低的变形速率可以使板材积累晶粒变形的“畸变能”，使相变发生过程更加充分，以获得更加细小均匀的组织结构。

为防止出现较厚板材返红温度较高时板材在厚度方向出现较大组织和性能差异，采用较小的冷却速率、较低的终冷温度可以减少此方面差异，同时采用头尾遮蔽技术防止板材头尾与中间差异。

本发明低合金高强度钢板性能检测方法标准参考gb/t1591-2018；钢板表面不平度检测方法标准参考gb/t709-2006。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明坯料加热采用较长的加热系数和保温时间，减少了坯料的各个方向温差，实现在热变形过程中金属流动的均匀性。2、本发明粗轧过程中采用mas轧制，使板材边部金属的“富余量”弥补板材边部自由宽展引起的不均匀变形。3、本发明精轧过程中采用较低的变形速率可以使板材积累晶粒变形的“畸变能”，使相变发生过程更加充分，从而获得更加细小均匀的组织结构。4、本发明采用较小的冷却速率、较低的终冷温度，减少板材在宽度、长度方向出现较大组织和性能差异，同时采用头尾遮蔽技术防止板材头尾与中间差异。5、本发明控制方法生产的低合金高强度钢板表面不平度为≤8mm/2m。

附图说明

图1为mas轧制后宽度方向断面示意图，△h=1.5mm，l1=350mm，l2=400mm。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地说明。

实施例1

本实施例低合金高强度钢板厚度为20mm，连铸坯规格为280*1800*2800mm，低合金高强度钢板的轧制过程板型控制方法包括加热、粗轧、精轧、控制冷却以及热矫直工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）加热工序：板坯加热温度为1210℃，加热时间为7.5cm/min，坯料均热时间为1.8cm/min，加热完毕，坯料各点温差25℃；

（2）粗轧工序：开轧温度1063℃，粗轧展宽道次使用mas轧制，楔形段△h高度与坯料厚度比为1:90，水平段l1长度为固定值400mm，楔形段l2长度320mm，展宽道次分4道次进行，转钢道次使用单方向进行；展宽道次后纵轧分6道次，道次辊缝值设定为180mm、152mm、125mm、99mm、81mm、70mm，单道次压下率15%，总压下率69.75%；粗轧工作辊使用正凸度0.05mm；中间坯厚度为3倍于成品厚度60mm；粗轧后使用水梁吹扫；

（3）精轧工序：精轧前使用水梁吹扫，单道次压下率11%，总压下率31.25%；精轧最后三道次工作辊线速度1.25m/s，变形速率0.8s-1；精轧工作辊使用平辊，精轧机使用公里数为6㎞；轧机使用机后吹扫吹净板面残余水；精轧后弛豫时间为20s；

（4）控制冷却工序：采用层流冷却工艺，终冷温度为480℃，辊道速度为1m/s，上、下水量比控制在1.9，冷却速率5℃/s；板材进入冷却系统进行冷却采用头尾遮蔽功能，遮蔽长度1m，以减少板材头尾部与中间的温差；

（5）热矫直工序：矫直温度410℃，矫直机辊缝控制在18.9mm，辊速0.25m/s，矫直机辊缝的设定保证轧件厚度方向上塑性变形深度73%。

本实施例轧制后低合金高强度成品钢板规格为20*2200*12000mm，钢板性能：屈服强度560mpa；钢板经过表面检验，最大不平度为5mm/2m，完全符合国家标准要求。

实施例2

本实施例低合金高强度钢板厚度为16mm，连铸坯规格为250*2100*280mm，低合金高强度钢板的轧制过程板型控制方法包括加热、粗轧、精轧、控制冷却以及热矫直工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）加热工序：板坯加热温度为1210℃，加热时间为8.4cm/min，坯料均热时间为2.5cm/min，加热完毕，坯料各点温差21℃；

（2）粗轧工序：开轧温度1060℃，粗轧展宽道次使用mas轧制，楔形段△h高度与坯料厚度比为1:70，水平段l1长度为固定值400mm，楔形段l2长度430mm，展宽道次分4道次进行，转钢道次使用单方向进行；展宽道次后纵轧分6道次，道次辊缝值设定为170mm、142mm、115mm、99mm、78mm、56mm，单道次压下率22%，总压下率为67%；粗轧工作辊使用正凸度0.05mm；中间坯厚度为3.5倍于成品厚度56mm；粗轧后使用水梁吹扫；

（3）精轧工序：精轧前使用水梁吹扫，单道次压下率为10%，总压下率33%；精轧最后三道次工作辊线速度1.25m/s，变形速率0.6s-1；精轧工作辊使用平辊，精轧机使用公里数为6㎞；精轧后弛豫时间为15s；

（4）控制冷却工序：采用层流冷却工艺，终冷温度为510℃，辊道速度为1m/s，上、下水量比控制在1.9，冷却速率5℃/s；板材进入冷却系统进行冷却采用头尾遮蔽功能，遮蔽长度1m，以减少板材头尾部与中间的温差；

（5）热矫直工序：矫直温度420℃，矫直机辊缝控制在14.7mm，辊速0.25m/s，矫直机辊缝的设定保证轧件厚度方向上塑性变形深度71%。

本实施例轧制后低合金高强度成品钢板规格为16*2500*12000mm，钢板性能：屈服强度523mpa；钢板经过表面检验，最大不平度为6mm/2m，完全符合国家标准要求。

实施例3

本实施例低合金高强度钢板厚度为22mm，连铸坯规格为250*1800*2500mm，低合金高强度钢板的轧制过程板型控制方法包括加热、粗轧、精轧、控制冷却以及热矫直工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）加热工序：板坯加热温度为1130℃，加热时间为10cm/min，坯料均热时间为1.9cm/min，加热完毕，坯料各点温差28℃；

（2）粗轧工序：开轧温度1023℃，粗轧展宽道次使用mas轧制，楔形段△h高度与坯料厚度比为1:110，水平段l1长度为固定值400mm，楔形段l2长度370mm，展宽道次分2道次进行，转钢道次使用单方向进行；展宽道次后纵轧分4道次，道次辊缝值设定为180mm、152mm、125mm、99mm，单道次压下率为13%，总压下率为52%；粗轧工作辊使用正凸度0.08mm；中间坯厚度为3.5倍于成品厚度77mm；粗轧后使用水梁吹扫；

（3）精轧工序：精轧前使用水梁吹扫，单道次压下率为7%，总压下率为33%；精轧最后三道次工作辊线速度1.15m/s，变形速率0.9s-1；精轧工作辊使用平辊，精轧机使用公里数为10㎞；精轧后弛豫时间为30s；

（4）控制冷却工序：采用层流冷却工艺，终冷温度为550℃，辊道速度为0.6m/s，上、下水量比控制在1.7，冷却速率6℃/s；板材进入冷却系统进行冷却采用头尾遮蔽功能，遮蔽长度0.5m，以减少板材头尾部与中间的温差；

（5）热矫直工序：矫直温度405℃，矫直机辊缝控制在15.8mm，辊速0.30m/s，矫直机辊缝的设定保证轧件厚度方向上塑性变形深度72%。

本实施例轧制后低合金高强度成品钢板规格为22*2500*27000mm，钢板性能：屈服强度523mpa；钢板经过表面检验，最大不平度为5mm/2m，完全符合国家标准要求。

实施例4

本实施例低合金高强度钢板厚度为30mm，连铸坯规格为360*2100*2700mm，低合金高强度钢板的轧制过程板型控制方法包括加热、粗轧、精轧、控制冷却以及热矫直工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）加热工序：板坯加热温度为1170℃，加热时间为9.5cm/min，坯料均热时间为2.2cm/min，加热完毕，坯料各点温差23℃；

（2）粗轧工序：开轧温度1045℃，粗轧展宽道次使用mas轧制，楔形段△h高度与坯料厚度比为1:70，水平段l1长度为固定值400mm，楔形段l2长度510mm，展宽道次分5道次进行，转钢道次使用单方向进行；展宽道次后纵轧分7道次，道次辊缝值设定为180mm、152mm、125mm、112mm、99mm、81mm、70mm，单道次压下率为15%，总压下率为65%；粗轧工作辊使用正凸度0.10mm；中间坯厚度为3倍于成品厚度90mm；粗轧后使用水梁吹扫；

（3）精轧工序：精轧前使用水梁吹扫，单道次压下率为11%，总压下率为43%；精轧最后三道次工作辊线速度1.45m/s，变形速率0.5s-1；精轧工作辊使用平辊，精轧机使用公里数为9㎞；精轧后弛豫时间为35s；

（4）控制冷却工序：采用层流冷却工艺，终冷温度为580℃，辊道速度为0.5m/s，上、下水量比控制在2.3，冷却速率8℃/s；板材进入冷却系统进行冷却采用头尾遮蔽功能，遮蔽长度0.5m，以减少板材头尾部与中间的温差；

（5）热矫直工序：矫直温度425℃，矫直机辊缝控制在29.5mm，辊速0.4m/s，矫直机辊缝的设定保证轧件厚度方向上塑性变形深度75%。

本实施例轧制后低合金高强度成品钢板规格为30*2400*18000mm，钢板性能：屈服强度533mpa；钢板经过表面检验，最大不平度为6mm/2m，完全符合国家标准要求。

实施例5

本实施例低合金高强度钢板厚度为14mm，连铸坯规格为250*1800*2400mm，低合金高强度钢板的轧制过程板型控制方法包括加热、粗轧、精轧、控制冷却以及热矫直工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）加热工序：板坯加热温度为1195℃，加热时间为11.5cm/min，坯料均热时间为2.4cm/min，加热完毕，坯料各点温差13℃；

（2）粗轧工序：开轧温度1044℃，粗轧展宽道次使用mas轧制，楔形段△h高度与坯料厚度比为1:125，水平段l1长度为固定值400mm，楔形段l2长度535mm，展宽道次分3道次进行，转钢道次使用单方向进行；展宽道次后纵轧分8道次，道次辊缝值设定为180mm、152mm、142mm、135mm、125mm、99mm、81mm、70mm，单道次压下率为17%，总压下率为66%；粗轧工作辊使用正凸度0.12mm；中间坯厚度为4倍于成品厚度56mm；粗轧后使用水梁吹扫；

（3）精轧工序：精轧前使用水梁吹扫，单道次压下率为16%，总压下率为34%；精轧最后三道次工作辊线速度1.05m/s，变形速率0.7s-1；精轧工作辊使用平辊，精轧机使用公里数为7㎞；精轧后弛豫时间为25s；

（4）控制冷却工序：采用层流冷却工艺，终冷温度为620℃，辊道速度为0.8m/s，上、下水量比控制在2.1，冷却速率8℃/s；板材进入冷却系统进行冷却采用头尾遮蔽功能，遮蔽长度0.7m，以减少板材头尾部与中间的温差；

（5）热矫直工序：矫直温度422℃，矫直机辊缝控制在13.7mm，辊速0.5m/s，矫直机辊缝的设定保证轧件厚度方向上塑性变形深度76%。

本实施例轧制后低合金高强度成品钢板规格为14*2400*30500mm，钢板性能：屈服强度545mpa；钢板经过表面检验，最大不平度为7mm/2m，完全符合国家标准要求。

实施例6

本实施例低合金高强度钢板厚度为12mm，连铸坯规格为220*1600*2700mm，低合金高强度钢板的轧制过程板型控制方法包括加热、粗轧、精轧、控制冷却以及热矫直工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）加热工序：板坯加热温度为1235℃，加热时间为11.5cm/min，坯料均热时间为2.1cm/min，加热完毕，坯料各点温差22℃；

（2）粗轧工序：开轧温度1039℃，粗轧展宽道次使用mas轧制，楔形段△h高度与坯料厚度比为1:100，水平段l1长度为固定值400mm，楔形段l2长度230mm，展宽道次分5道次进行，转钢道次使用单方向进行；展宽道次后纵轧分8道次，道次辊缝值设定为180mm、152mm、142mm、135mm、1125mm、99mm、81mm、70mm，单道次压下率为17%，总压下率为60%；粗轧工作辊使用正凸度0.05mm；中间坯厚度为4倍于成品厚度60mm；粗轧后使用水梁吹扫；

（3）精轧工序：精轧前使用水梁吹扫，单道次压下率为8%，总压下率为40%；精轧最后三道次工作辊线速度0.85m/s，变形速率0.5s-1；精轧工作辊使用平辊，精轧机使用公里数为7㎞；精轧后弛豫时间为40s；

（4）控制冷却工序：采用层流冷却工艺，终冷温度为525℃，辊道速度为0.8m/s，上、下水量比控制在1.8，冷却速率4℃/s；板材进入冷却系统进行冷却采用头尾遮蔽功能，遮蔽长度0.7m，以减少板材头尾部与中间的温差；

（5）热矫直工序：矫直温度435℃，矫直机辊缝控制在14.7mm，辊速0.6m/s，矫直机辊缝的设定保证轧件厚度方向上塑性变形深度78%。

本实施例轧制后低合金高强度成品钢板规格为12*2200*25000mm，钢板性能：屈服强度549mpa；钢板经过表面检验，最大不平度为3mm/2m，完全符合国家标准要求。

实施例7

本实施例低合金高强度钢板厚度为40mm，连铸坯规格为480*1800*2700mm，低合金高强度钢板的轧制过程板型控制方法包括加热、粗轧、精轧、控制冷却以及热矫直工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）加热工序：板坯加热温度为1250℃，加热时间为7cm/min，坯料均热时间为2.5cm/min，加热完毕，坯料各点温差10℃；

（2）粗轧工序：开轧温度1080℃，粗轧展宽道次使用mas轧制，楔形段△h高度与坯料厚度比为1:50，水平段l1长度为固定值400mm，楔形段l2长度200mm，展宽道次分6道次进行，转钢道次使用单方向进行；展宽道次后纵轧分6道次，道次辊缝值设定为180mm、152mm、125mm、99mm、81mm、70mm，单道次压下率为25%，总压下率为70%；粗轧工作辊使用正凸度0.15mm；中间坯厚度为2.5倍于成品厚度100mm；粗轧后使用水梁吹扫；

（3）精轧工序：精轧前使用水梁吹扫，单道次压下率为20%，总压下率为50%；精轧最后三道次工作辊线速度1.50m/s，变形速率0.4s-1；精轧工作辊使用平辊，精轧机使用公里数为12㎞；精轧后弛豫时间为10s；

（4）控制冷却工序：采用层流冷却工艺，终冷温度为450℃，辊道速度为0.7m/s，上、下水量比控制在1.6，冷却速率10℃/s；板材进入冷却系统进行冷却采用头尾遮蔽功能，遮蔽长度0.4m，以减少板材头尾部与中间的温差；

（5）热矫直工序：矫直温度405℃，矫直机辊缝控制在50mm，辊速0.24m/s，矫直机辊缝的设定保证轧件厚度方向上塑性变形深度72.5%。

本实施例轧制后低合金高强度成品钢板规格为40*2400*14000mm，钢板性能屈服强528mpa；钢板经过表面检验，最大不平度为3mm/2m，完全符合国家标准要求。

实施例8

本实施例低合金高强度钢板厚度为50mm，连铸坯规格为580*1800*2800mm，低合金高强度钢板的轧制过程板型控制方法包括加热、粗轧、精轧、控制冷却以及热矫直工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）加热工序：板坯加热温度为1100℃，加热时间为12cm/min，坯料均热时间为1.6cm/min，加热完毕，坯料各点温差30℃；

（2）粗轧工序：开轧温度980℃，粗轧展宽道次使用mas轧制，楔形段△h高度与坯料厚度比为1:150，水平段l1长度为固定值400mm，楔形段l2长度600mm，展宽道次分4道次进行，转钢道次使用单方向进行；展宽道次后纵轧分6道次，道次辊缝值设定为180mm、152mm、142mm、135mm、1125mm、99mm，单道次压下率为12%，总压下率为50%；粗轧工作辊使用正凸度0.20mm；中间坯厚度为3倍于成品厚度150mm；粗轧后使用水梁吹扫；

（3）精轧工序：精轧前使用水梁吹扫，单道次压下率为5%，总压下率为30%；精轧最后三道次工作辊线速度1.0m/s，变形速率1.0s-1；精轧工作辊使用平辊，精轧机使用公里数为6㎞；精轧后弛豫时间为50s；

（4）控制冷却工序：采用层流冷却工艺，终冷温度为650℃，辊道速度为0.35m/s，上、下水量比控制在2.4，冷却速率4℃/s；板材进入冷却系统进行冷却采用头尾遮蔽功能，遮蔽长度0.3m，以减少板材头尾部与中间的温差；

（5）热矫直工序：矫直温度418℃，矫直机辊缝控制在11.5mm，辊速1.2m/s，矫直机辊缝的设定保证轧件厚度方向上塑性变形深度70%。

本实施例轧制后低合金高强度成品钢板规格为50*2200*20000mm，钢板性能：屈服强度502mpa；钢板经过表面检验，最大不平度为6mm/2m，完全符合国家标准要求。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。