一种利用宽厚板精轧机差温轧制厚度≥60mm优质碳素结构钢的生产方法与流程

本发明涉及钢铁材料技术领域，特别是一种利用宽厚板精轧机差温轧制厚度≥60mm优质碳素结构钢的生产方法。

背景技术：

厚度不小于60mm优质碳素结构钢属于特厚板范畴，即使在中厚板市场整体呈现过剩的情况下，其市场需求也一直旺盛。冶金企业的下游用户购得厚度不小于60mm优质碳素结构钢，往往还要进行二次加工后，再广泛应用于国民经济的诸多领域。冶金企业在生产厚度不小于60mm优质碳素结构钢特厚板的过程中，重点关注的是内部质量（无分层）、表面质量和成材率。

差温轧制技术是近几年发展起来的一种生产特厚钢板的轧制技术，它具有以下几方面的优点：1.减少了对厚规格坯料的依赖，较小的压缩比即可生产厚度不小于60mm的钢板；2.可以提高厚规格钢板心部变形量，改善内部质量，避免厚度不小于60mm优质碳素结构钢生产过程中常见的分层现象；3.减轻钢板边部鼓型，提高成材率；4.抑制优质碳素结构钢生产过程中因终轧温度较高而生成的氧化铁皮，改善钢板的表面质量，差温轧制方法生产的钢板表面的氧化铁皮均匀、连续，不容易剥落；表层和心部的力学性能都满足技术标准的要求，富裕量合理，且工艺性能良好。

近年来，关于差温轧制技术的文献、专利并不多见，目前已经公开的差温轧制工艺设计思路，均是以在轧制生产线上新增冷却装置，对坯料进行冷却以达到钢板表面温度与心部温度不同的目的，如：

cn204396487u“提高厚规格钢板热轧过程变形渗透性方法所用的冷却装置”及cn202824183u“用于铝合金中厚板差温轧制的冷却装置”，均是在轧制生产线上专设一个均匀快速的冷却装置，然后对冷却段长度、冷却喷嘴的布置形式及倾斜角度、甚至冷却水量进行了描述。

cn104588413a“差温及等温轧辊加热装置及轧制方法”中，对需要进行差温轧制使用的轧辊进行加热，对轧辊的加热范围进行了限定（室温-550℃之间），同时，对上下轧辊表面温度差异的控制范围（20-200℃）也进行了限定。该发明提供了一种差温及等温轧辊加热装置及轧制方法，通过对在线轧辊进行连续加热，以解决难成形金属材料在冷轧过程中变形抗力大和塑性差而难以完成轧制得的难题。该发明与本案虽然都采用“差温”的方法，但实现手段和应用领域完全不同。

cn104525588a“一种提高厚规格钢板热轧过程变形渗透性的方法”中新增了冷却装置并描述了配置参数，对坯料上下表面进行非对称快速均匀冷却，形成表面硬化层，与心部温度梯度达到2-3℃/mm，在冷却返红前尽快进行差温轧制，以此提高坯料的心部变形量。对于需要进行两阶段控制轧制的钢种，该发明申请涉及到的均匀快速冷却装置，可以替代中间冷却，缩短甚至消除待温时间，提高生产效率。该发明提供的技术方案，仍然是通过新增冷却装置来实现的，并且对新增的冷却总水量提出了要求，这势必要求轧钢厂的水处理装备扩大容量，增加了投资。

通过对现有技术进行研究对比，发现现有的差温轧制工艺均是在轧制工艺中新增冷却装置，对坯料进行快速冷却，形成表面硬化层，与心部形成温度差异，在坯料冷却返红前尽快进行差温轧制。虽然他们也都可以实现差温轧制，但是均需要增加冷却装置，并且均需要冷却待温时间，无论是从工艺简洁性上来讲，还是资源节约角度来讲，均没有达到工艺的最优化设计。因此，提供一种新的宽厚钢板差温轧制工艺，对于行业内差温轧制工艺技术的提高，具有非常重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对现有的差温轧制特厚钢板均需要额外增加冷却装置，且均需要待温时间，带来生产资源的浪费及生产效率低下的问题，提供一种利用宽厚板精轧机差温轧制厚度≥60mm优质碳素结构钢的生产方法。

本发明的一种利用宽厚板精轧机差温轧制厚度≥60mm优质碳素结构钢的生产方法，包括铸坯加热—粗轧—强制冷却—精轧工艺，特别是：

（1）所述铸坯加热，是将铸坯加热到1250±30℃，均热时间≥30min；

（2）所述粗轧，是根据铸坯厚度和需要轧制的成品厚度，将加热好的铸坯进行粗轧制成中间坯，具体中间坯的轧制要求是：

a.当成品厚度≥60～80mm时，中间坯厚度为成品厚度的1.5～2.0倍，粗轧后中间坯的温度为1050～1100℃；

b.当成品厚度≥80～120mm时，中间坯厚度为成品厚度的1.3～1.6倍，粗轧后中间坯的温度为1080～1130℃；

c.当成品厚度≥120～180mm时，中间坯厚度为成品厚度的1.1～1.4倍，粗轧后中间坯的温度为1100～1150℃；

（3）所述强制冷却，是利用宽厚板四辊可逆式精轧机自身的高压除鳞水，对中间坯进行高压水冷却，具体是：

a.当成品厚度≥60～80mm时，对中间坯喷3次高压除鳞水，每次喷水量为320～380m³，，控制每次喷水中间坯的降温为80～90℃，直至将中间坯表面温度降至780～860℃；

b.当成品厚度≥80～120mm时，对中间坯喷4次高压除鳞水，每次喷水量为280～360m³，，控制每次喷水中间坯的降温为70～80℃，直至将中间坯表面温度降至760～850℃；

c.当成品厚度≥120～180mm时，对中间坯喷5次高压除鳞水，240～300m³，，控制每次喷水中间坯的降温为60～70℃，直至将中间坯表面温度降至750～850℃；

（4）所述精轧，是在完成对中间坯的高压水冷却后，中间坯表面温度由1050～1150℃快速冷却到750～860℃，而中间坯心部温度基本不变，中间坯表面与心部存在240～350℃温度差异，此时快速进入精轧阶段轧制，具体是：

a.当成品厚度≥60～80mm时，精轧的第一道次压下量≥25mm；其后，轧件表面返温，心部温度下降到990～1040℃，随后完成成形道次轧制；

b.当成品厚度≥80～120mm时，精轧的第一道次压下量≥23mm；其后，轧件表面返温，心部温度下降到1030～1080℃，随后完成成形道次轧制；

c.当成品厚度≥120～180mm时，精轧的第一道次压下量≥20mm；其后，轧件表面返温，心部温度下降到1050～1100℃，随后完成成形道次轧制。

本发明采用两阶段轧制法，先将加热过的铸坯粗轧制成中间坯，再利用精轧机自身自带的高压除磷水系统对中间坯进行快速冷却后快速利用精轧机完成第二阶段的差温轧制。通过两阶段轧制过程中坯料的厚度控制、强制冷却时喷水的道次、喷水量，控制坯料表层温度与中心温度的温度差，及精轧第一道次轧制的压下量，达到差温轧制的目的，获得综合质量优良的厚度不小于60mm的优质碳素结构钢板。在差温轧制过程中，中间坯的表层与心部存在温度差异，差温轧制提高了中间坯心部的变形量，使得厚板中心缺陷更容易闭合，改善内部质量，避免分层现象，减少轧件侧向双鼓形等板形缺陷而提高成材率，表面质量优良，还通过缩短甚至消除待温时间而提高了生产效率。

本发明相对现有技术，具有如下优点：

（1）利用宽厚板精轧机自身的高压除鳞水系统实现差温轧制，不增加道次间冷却装置；

（2）改善内部质量，避免厚度≥60mm优质碳素结构钢生产过程中常见的分层现象；

（3）减少轧件侧向双鼓形等板形缺陷，提高成材率；

（4）抑制厚度≥60mm优质碳素结构钢生产过程中因终轧温度较高而生成的氧化铁皮，改善钢板的表面质量，差温轧制方法生产钢板的表面氧化铁皮均匀、连续，不容易剥落。

（5）表层和心部的力学性能都满足技术标准的要求，富裕量合理，且工艺性能良好。

附图说明

图1差温轧制118mm厚度优质碳素结构钢特厚钢板的中心缺陷评价（中心疏松0.5级）；

图2普通轧制118mm厚度优质碳素结构钢特厚钢板的中心缺陷评价（中心偏析1.0级）。

具体实施方式

为了更好地解释本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明，下述实施例仅仅是示例性的说明本发明的技术方案，并不以任何形式限制本发明。

下表1为本发明实施例1-6中各实施例的主要工艺参数取值列表，实施例1-6是采用厚度为250mm的铸坯进行轧制的。

下表2为本发明实施例7-12中各实施例的主要工艺参数取值列表，实施例7-12是采用厚度为300mm的铸坯进行轧制的。

下表3为本发明实施例1-12制得的成品钢板主要性能参数列表。

本发明各实施例的一种利用宽厚板精轧机差温轧制厚度≥60mm优质碳素结构钢的生产方法，包括铸坯加热—粗轧—强制冷却—精轧工艺，特别是：

（1）所述铸坯加热，是将铸坯加热到1250±30℃，均热时间≥30min；

（2）所述粗轧，是根据铸坯厚度和需要轧制的成品厚度，将加热好的铸坯进行粗轧制成中间坯，具体中间坯的轧制要求是：

a.当成品厚度≥60～80mm时，中间坯厚度为成品厚度的1.5～2.0倍，粗轧后中间坯的温度为1050～1100℃；

b.当成品厚度≥80～120mm时，中间坯厚度为成品厚度的1.3～1.6倍，粗轧后中间坯的温度为1080～1130℃；

c.当成品厚度≥120～180mm时，中间坯厚度为成品厚度的1.1～1.4倍，粗轧后中间坯的温度为1100～1150℃；

（3）所述强制冷却，是利用宽厚板四辊可逆式精轧机自身的高压除鳞水，对中间坯进行高压水冷却，具体是：

a.当成品厚度≥60～80mm时，对中间坯喷3次高压除鳞水，每次喷水量为320～380m³，控制每次喷水中间坯的降温为80～90℃，直至将中间坯表面温度降至780～860℃；

b.当成品厚度≥80～120mm时，对中间坯喷4次高压除鳞水，每次喷水量为280～360m³，控制每次喷水中间坯的降温为70～80℃，直至将中间坯表面温度降至760～850℃；

c.当成品厚度≥120～180mm时，对中间坯喷5次高压除鳞水，240～300m³，控制每次喷水中间坯的降温为60～70℃，直至将中间坯表面温度降至750～850℃；

（4）所述精轧，是在完成对中间坯的高压水冷却后，中间坯表面温度由1050～1150℃快速冷却到750～860℃，而中间坯心部温度基本不变，中间坯表面与心部存在240～350℃温度差异，此时快速进入精轧阶段轧制，具体是：

a.当成品厚度≥60～80mm时，精轧的第一道次压下量≥25mm；其后，轧件表面返温，心部温度下降到990～1040℃，随后完成成形道次轧制；

b.当成品厚度≥80～120mm时，精轧的第一道次压下量≥23mm；其后，轧件表面返温，心部温度下降到1030～1080℃，随后完成成形道次轧制；

c.当成品厚度≥120～180mm时，精轧的第一道次压下量≥20mm；其后，轧件表面返温，心部温度下降到1050～1100℃，随后完成成形道次轧制。

表1铸坯厚度为250mm时实施例1-6中各实施例的主要工艺参数取值列表

表2铸坯厚度为300mm时实施例7-12中各实施例的主要工艺参数取值列表

表3实施例1-12中制得的钢板的主要性能参数指标

从上表3可以看出，对实施例1-12制得的特厚钢板，除测试了冷弯性能外，还分别测试了表层和心部的力学性能，即屈服强度、抗拉强度和伸长率。所有实施例的冷弯性能都合格，表明实施例特厚板的表面质量优良，工艺性能良好。不论是表层，还是心部的力学性能都满足技术标准的要求，且富裕量合理。尤其是心部的力学性能，即使是按照特厚板特有的取样部位技术标准要求的力学性能合格指标来评价，心部的力学性能也是符合标准要求的，说明采用本发明方法进行差温轧制后，制得的钢板力学性能满足技术标准的要求，富裕量合理，且工艺性能良好。

对比例1

本实施例采用普通轧制工艺，轧制118mm厚度优质碳素结构钢特厚钢板。

借助yb/t4003《连铸钢坯缺陷硫印评级及非金属夹杂显微评定方法》，对采用本发明实施例4差温轧制工艺轧制的118mm厚度优质碳素结构钢特厚钢板和对比例1普通轧制工艺轧制的118mm厚度优质碳素结构钢特厚钢板的中心缺陷进行评价，分别见图1和图2。差温轧制特厚钢板的中心缺陷为中心疏松0.5级，而普通轧制特厚钢板的中心缺陷为中心偏析c1.0级。对于特厚钢板而言，中心偏析就是用户进行二次加工时出现分层现象的根本原因，可见，差温轧制有利于改善内部质量，避免了优质碳素结构钢特厚钢板生产过程中常见的分层现象，由此也说明本发明的创造性所在。