一种屈服强度460MPa级薄钢板及其板形控制方法与流程

一种屈服强度460mpa级薄钢板及其板形控制方法
技术领域
1.本发明涉及钢板生产技术领域，尤其涉及一种屈服强度460mpa级薄钢板及其板形控制方法。


背景技术：

2.屈服强度为460mpa级的钢板主要化学元素为c、si、mn、al、nb等。一般情况下，4m以上的宽厚板轧机主要生产板厚为10mm以上的该级别钢板，对于厚度为6～10mm的钢板，一般需要在热轧薄板连轧机组上生产，产品钢板的宽度较窄且为卷板。而对于一些钢板宽度要求较宽的产品(如船板、锅炉容器板、建筑用钢板等)，为了在焊接过程中减少焊缝，只能按要求生产平板。对于此类钢板来说，由于轧件薄、温降快，对温度变化非常敏感，生产过程中极易出现波浪形缺陷、轧废等问题，废次品率高。轧完的钢板常出现类似瓦楞板的板形，导致平直度超标，不易形成批量生产能力。平直度超标的钢板通常需经过冷矫直机矫平，严重影响了钢板的一次通过率。
3.此外，在冷床冷却过程中，由于钢板上表面与空气接触、下表面与冷床接触，导致钢板的上、下表面传热速度不一样，温降不同，热应力不一样，使钢板产生变形，导致平直度不能满足要求。平直度不能满足要求的钢板，只能通过冷矫直机对其进行再次矫直，这样就增加了生产成本，延长了交货周期。
4.由此可见，如何解决厚度规格为6～10mm、宽度大于3000mm、屈服强度460mpa级薄钢板的板形问题，提高钢板的一次通过率，是该规格强度级别钢板开发应用的关键。
5.迄今为止，国内外针对薄规格、宽度大于3000mm、屈服强度大于355mp级别钢板板形控制方法的公开文献较少。公开号为cn103722023a的专利申请公开了“一种tmcp高强船板板形控制方法”。该方法对轧后高强度船板的板形控制有效，但其适用的钢板厚度为30-60mm，不适用于薄钢板的板形控制。公开号为cn101885004a的专利申请公开了一种“低合金高强度钢板在控制冷却阶段的板型控制方法”。该方法对轧后需要冷却的钢板板形控制具有一定的作用。但其对于轧后不需喷水冷却的薄规格钢板的板形控制同样不适用。公开号为cn101450353a的专利申请公开了”一种钢板板形的控制方法”,也是针对中厚板板形的控制方法，并且是针对钢板轧制板形的控制方法，对于钢板轧完经矫直机矫平后，在冷床上冷却过程中出现的板形不良问题，没有涉及。
6.期刊论文“热轧薄规格板生产过程的优化控制”(《河南冶金》2020.8)一文中，通过优化加热、轧制及压下规程，解决了厚度规格在6-10mm的薄规格钢板板形控制，但是其生产的钢板宽度小于3000mm，即其控制方法不适用于宽度3000mm以上钢板。


技术实现要素：

7.本发明提供了一种屈服强度460mpa级薄钢板及其板形控制方法，适用于厚度规格为6～10mm、宽度大于3000mm的钢板，无需后续冷矫处理，就能满足钢板的板形控制要求，解决了此类钢板由于轧件薄、温降快，生产中极易出现浪形，影响钢板一次通过率、费次降率
等问题。
8.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
9.一种屈服强度460mpa级薄钢板的板形控制方法，钢板生产过程包括铸坯加热、轧制、冷却、热矫直及空冷：具体包括如下步骤：
10.1)铸坯加热；将铸坯加热到1210～1245℃，均热段和加热段的总加热时间为3.5～4.5h，总在炉时间5.5～6.5h；
11.2)铸坯轧制；轧制分两阶段进行，第一阶段为粗轧阶段，终轧温度＞1020℃，粗轧阶段至少前3个道次采用大压下率，每道次压下率≥20％；第二阶段为非再结晶型控制轧制即精轧阶段，开轧温度为930～960℃，终轧温度为800～840℃，轧制速度为5～6.5m/s；精轧阶段至少后2个道次采用小压下率，每道次压下率均控制在5％以下；此外，粗轧与精轧阶段的轧辊都采用分段冷却，轧制铸坯头部1/6l长度段时，轧辊冷却水不开启；轧制铸坯尾部1/6l长度段时，轧辊冷却水量控制在20～35m3/h；轧制铸坯中部其余长度段时，轧辊冷却水量控制在40～60m3/h；其中l为每道次轧制时，对应轧制方向的铸坯长度；同时将轧机至预矫直机区间的辊道冷却水流量为200～250m3/h；
12.3)冷却；开冷温度730～770℃，返红温度550～580，冷却系统头尾遮蔽投入；上集管开启修正值为-1200～-1400mm，下集管开启修正值为-1600～-2000mm；采用全自动控冷，集管开启水量为180～220m3/h，集管开启组数为2～5组，下集管与上集管的水量比为2～2.5；辊速2.0～3.0m/s，加速度0.002～0.005m/s2；
13.4)热矫直；导入辊位置-0.9～-1.5mm，导出辊位置-2.2～-3.2mm，终矫温度≤500℃，矫直力为16000～18000kn；
14.5)空冷至室温。
15.所述钢板的化学成分按重量百分比计为：c 0.12％～0.15％，si 0.3％～0.5％，mn 1.25％～1.40％，p≤0.03％，s≤0.025％，al 0.015％～0.04％，nb 0.04％～0.07％，n≤0.012％，ceq＝c+mn/6且ceq≤0.4％；余量为fe和不可避免的杂质，杂质中o≤0.0050％，其余杂质总量低于0.05％。
16.成品钢板厚度为6～10mm、宽度大于3000mm，采用250mm以下厚度的铸坯经中厚板往复式轧机轧制后得到。
17.所述铸坯为连铸坯。
18.所述步骤2)中，开轧前利用高压水对出加热炉的铸坯进行除鳞，除鳞时间0.5～1min，除鳞机压力20～25mpa。
19.所述步骤2)铸坯轧制过程中，中间坯厚度为成品钢板厚度的3～4.5倍。
20.钢板出控冷后，侧喷和风吹扫开启，侧喷压力为2～5mpa，侧喷水量为25～50m3/h。
21.成品钢板的平直度在5mm/2m以下。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.1)铸坯采用较高的加热温度，同时保证均热段和加热段的在炉时间，缩短铸坯表面与芯部的温度差异，提高钢板表面横向、纵向金属流动均匀性；控制总在炉时间，有效抑制奥氏体晶粒过度长大，保证钢板性能；
24.2)采用两阶段控制轧制工艺，控制粗轧开轧阶段前3个道次和精轧阶段后2个道次的压下率(优选)，以及中间坯厚度，有效保证轧制钢板的初始板形，同时降低钢板内应力；
对辊道冷却水流量以及轧辊采用分段冷却工艺，避免大量冷却水在钢板表面流动使钢板表面产生非受控性温降，增加轧制道次；合理控制轧辊的冷却水量，有效控制辊型，大幅改善由于钢坯头-中-尾温度分布不均匀，导致轧制过程中产生的无规律跑偏及镰刀弯等缺陷；
25.3)通过优化控冷工艺，提高钢板头—中—尾温度均匀性，避免钢板控冷后因不同位置温度不均匀产生翘曲等现象；采用三道热矫直，设定初始导入辊、导出辊位置以及矫直温度和压力，保证矫直后的钢板平直、板形良好；同时设定较低的终矫温度，使钢板在冷却过程中温降区间较小，避免由于快速相变产生较大内应力；侧喷和风吹扫的投入，有利于钢板板形的控制，减少发生扣头、扣尾等板形问题的几率，节省后续冷矫直设备投入成本；
26.4)通过轧制辅助钢板预热冷床等措施，使钢板在冷却过程中温降区间较小，同时上、下表面温降均匀，避免热变形，保证钢板的最终平直度满足5mm/2m以下要求，节省后续冷矫直工序成本。
具体实施方式
27.本发明所述一种屈服强度460mpa级薄钢板的板形控制方法，钢板生产过程包括铸坯加热、轧制、冷却、热矫直及空冷：具体包括如下步骤：
28.1)铸坯加热；将铸坯加热到1210～1245℃，均热段和加热段的总加热时间为3.5～4.5h，总在炉时间5.5～6.5h；
29.2)铸坯轧制；轧制分两阶段进行，第一阶段为粗轧阶段，终轧温度＞1020℃，粗轧阶段至少前3个道次采用大压下率，每道次压下率≥20％；第二阶段为非再结晶型控制轧制即精轧阶段，开轧温度为930～960℃，终轧温度为800～840℃，轧制速度为5～6.5m/s；精轧阶段至少后2个道次采用小压下率，每道次压下率均控制在5％以下；此外，粗轧与精轧阶段的轧辊都采用分段冷却，轧制铸坯头部1/6l长度段时，轧辊冷却水不开启；轧制铸坯尾部1/6l长度段时，轧辊冷却水量控制在20～35m3/h；轧制铸坯中部其余长度段时，轧辊冷却水量控制在40～60m3/h；其中l为每道次轧制时，对应轧制方向的铸坯长度；同时将轧机至预矫直机区间的辊道冷却水流量为200～250m3/h；
30.3)冷却；开冷温度730～770℃，返红温度550～580，冷却系统头尾遮蔽投入；上集管开启修正值为-1200～-1400mm，下集管开启修正值为-1600～-2000mm；采用全自动控冷，集管开启水量为180～220m3/h，集管开启组数为2～5组，下集管与上集管的水量比为2～2.5；辊速2.0～3.0m/s，加速度0.002～0.005m/s2；
31.4)热矫直；导入辊位置-0.9～-1.5mm，导出辊位置-2.2～-3.2mm，终矫温度≤500℃，矫直力为16000～18000kn；
32.5)空冷至室温。
33.所述钢板的化学成分按重量百分比计为：c 0.12％～0.15％，si 0.3％～0.5％，mn 1.25％～1.40％，p≤0.03％，s≤0.025％，al 0.015％～0.04％，nb 0.04％～0.07％，n≤0.012％，ceq＝c+mn/6且ceq≤0.4％；余量为fe和不可避免的杂质，杂质中o≤0.0050％，其余杂质总量低于0.05％。
34.成品钢板厚度为6～10mm、宽度大于3000mm，采用250mm以下厚度的铸坯经中厚板往复式轧机轧制后得到。
35.所述铸坯为连铸坯。
36.所述步骤2)中，开轧前利用高压水对出加热炉的铸坯进行除鳞，除鳞时间0.5～1min，除鳞机压力20～25mpa。
37.所述步骤2)铸坯轧制过程中，中间坯厚度为成品钢板厚度的3～4.5倍。
38.钢板出控冷后，侧喷和风吹扫开启，侧喷压力为2～5mpa，侧喷水量为25～50m3/h。
39.成品钢板的平直度在5mm/2m以下。
40.本发明所述一种屈服强度460mpa级薄钢板的板形控制方法，其作用原理如下：
41.1、铸坯加热工序；
42.将铸坯(厚度250mm以下，优选连铸坯)送入步进式加热炉内进行加热，将铸坯加热到1210～1245℃，均热段和加热段的总加热时间为3.5～4.5小时，总在炉时间5.5～6.5小时；本发明采用较高的加热温度，同时保证均热段和加热段的加热时间，目的是缩短铸坯表面与芯部的温度差异，提高钢板表面横向、纵向金属流动均匀性；控制总在炉时间的目的，是为了有效抑制奥氏体晶粒过度长大，保证钢板力学性能。
43.2、高压水除鳞及轧制工序；
44.开轧前，利用高压水对出加热炉后的铸坯进行除鳞，除鳞时间0.5～1min，除鳞机压力20～25mpa。
45.轧制时，将粗轧至预矫区间的辊道冷却水流量减至200～250m3/h，避免大量冷却水在钢板表面流动，使钢板表面产生非受控性温降，增加轧制道次。对轧辊采用分段冷却控制，轧制铸坯过程中，轧制铸坯头部设定长度段(优选1/6l)时，轧辊冷却水不开启；轧制铸坯尾部设定长度段(优选1/6l)时，轧辊水量按20～35m3/h开启；轧制铸坯中部其余长度段时，轧辊水量按40～60m3/h开启。通过调节轧辊冷却水量，有效控制辊型，同时大幅改善由于钢坯头-中-尾温度分布不均匀，轧制过程中容易产生的无规律跑偏及镰刀弯等缺陷。
46.轧制过程分两阶段轧制：第一阶段为粗轧阶段，终轧温度＞1020℃；优选粗轧阶段前3个道次采用大压下率，每道次的压下率不小于20％；中间坯厚度为成品钢板厚度的3～4.5倍；第二阶段为非再结晶轧制即精轧阶段，开轧温度为930～960℃，终轧温度为800～840℃，优选精轧阶段的后2个道次的压下率均控制在5％以下；通过两阶段轧制，使不同阶段晶粒组织细化并有一定程度的预变形，以降低相变后的晶粒尺寸。粗轧阶段的前3个道次尽可能发挥轧机能力，精轧阶段的后2个道次由于钢板非受控性温降，变形抗力增加，采用小压下率轧制可以平整钢板的板形，降低钢板内应力。为了使终轧温度控制在800～840℃，轧制速度控制在5～6.5m/s。
47.3、冷却及热矫直工序；
48.开冷温度为730～770℃，返红温度为550～580，冷却系统头尾遮蔽投入，上集管开启修正值-1200～-1400mm，下集管开启修正值-1600～-2000mm，采用全自动控冷：集管开启水量180～220m3/h，集管开2～5组水，下集管与上集管的水量比为2～2.5；辊速2.0～3m/s，加速度0.002～0.005m/s2。
49.钢板出控冷后，侧喷开启，风吹扫开启，侧喷压力为2～5mpa、水量为25～50m3/h。
50.热矫直进行三道以上矫直，导入辊位置为-0.9～-1.5mm，导出辊位置-2.2～-3.2mm，终矫温度不大于500℃，矫直力在16000～18000kn之间。通过对控冷参数进行限定，以及侧喷和风吹扫投入，有利于钢板板形的控制。通过设定合适的辊缝、矫直力和矫直遍数，保证矫直后的钢板平直、板形良好。通过设定较低的终矫温度，使钢板在冷却过程中温
降区间较小，避免因发生快速相变产生较大内应力，减少钢板扣头、扣尾等板形问题的发生几率，节省后续冷矫直设备投入成本。
51.4、钢板空冷工序；
52.在轧制本发明所述屈服强度460mpa级的薄钢板(简称产品钢板)前，先轧制不少于30块厚度大于15mm、宽度在3000mm以上的钢板(简称辅助钢板)，并要求辅助钢板的长度大于产品钢板的长度。将辅助钢板按轧制的先后顺序并排放置在步进式冷床上，利用辅助钢板的余热对步进式冷床进行预热；随后再轧制产品钢板；轧制产品钢板的同时，将辅助钢板继续向剪切或火切方向同步推进，使预热好的步进式冷床腾出放置产品钢板的空间，待产品钢板轧制完成后，立即并排放置在经过预热的步进式冷床上。由于薄规格钢板下表面的冷却速度比上表面的冷却速度快，常导致钢板在冷床冷却过程中，因内应力释放不充分出现鼓包变形，采用对步进式冷床进行预热的方法，可有效防止鼓包变形的发生。
53.本发明通过化学成分与控轧控冷工艺结合，克服了现有技术存在的不足，解决了厚度规格6～10mm、宽度大于3000mm、屈服强度460mpa级薄钢板的板形控制问题，成品钢板平直度在5mm/2m以下，满足相关技术要求。
54.以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
55.【实施例】
56.本实施例中，表1为钢板的化学成分，表2为铸坯的加热制度及轧前高压水除鳞工艺参数；表3是钢板的轧制工艺参数；表4为钢板矫直工艺参数及成品钢板的平直度。
57.表1钢板的化学成分(wt，％)
58.实施例csimnalnbnceq10.140.351.350.0210.0410.0080.36520.150.501.250.0330.0520.0110.35830.130.351.400.0400.0630.0060.36340.150.411.320.0270.0590.0120.37050.120.471.360.0350.0480.0040.34760.130.381.280.0190.0700.0070.343
59.注：钢中杂质元素p≤0.03％，s≤0.025％；0≤0.0050％，其它杂质元素总量低于0.05％。
60.表2铸坯的加热制度及轧前高压水除鳞工艺参数
[0061][0062]
表3钢板的轧制工艺参数
[0063][0064]
表4钢板控冷主要工艺参数
[0065][0066]
表5钢板控冷、矫直工艺参数及成品钢板平直度
[0067][0068]
由此可见，采用本发明所述方法，解决了采用250mm及其以下厚度连铸坯生产厚度6～10mm、宽度3000mm以上、屈服强度460mpa级别热轧钢板的板形问题，钢板的平直度满足5mm/2m以下的技术要求。
[0069]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。