一种提高屈服强度315MPa级钢板轧制节奏的方法与流程

本发明属于金属加工领域，特别涉及一种提高厚度规格20-50mm，屈服强度315mpa级钢板轧制节奏的方法。

背景技术：

1、面对钢铁行业的严峻市场形势、用户要求以及制造成本压力，在保证产品质量的同时，提高轧制节奏，使生产线发挥最大产能变得尤为重要。中厚板轧制节奏的提高是在保证生产和设备安全的条件下，提高轧线单位时间的产量即小时轧制块数，最终能够在保证产品质量的同时，实现效率最大、消耗最低的高效生产。尤其是以315mpa级别中厚板品种(ah32等)，近年来其市场恶性化竞争逐渐显现。这类钢主要以碳锰钢为基础，同时在钢中添加微合金元素al、ti等碳、氮化物形成元素，通过固溶强化、沉淀强化以及细晶强化提高钢板强韧性。据统计，每年该强度级别中厚板占产量20-30％。为此，今后中厚板产品尤其是315mpa级别中厚板品种的生产，急需进一步优化生产工艺，在现在的基础上进一步降低能源消耗，合金成本、压缩制造成本，提高产品的市场竞争力。

2、目前对于厚度20-50mm的315mpa级别钢板，为了降低合金成本，通常采用中碳、低mn的成分设计体系，同时对轧制及控冷的工艺路径进行优化，以减少合金成本降低所带来性能波动。通常来说，tmcp(热机械控制工艺)就是在轧制过程中，控制轧制温度和压下量的控制轧制的基础上，再实施空冷或控制冷却及加速冷却的技术总称。由于tmcp工艺在不添加过多合金元素，也不需要复杂的后续热处理的条件下生产出高强度高韧性的钢材，被认为是一项节约合金的绿色减量化工艺，已经成为生产中厚板不可或缺的技术。但合金减量化后的钢板通常采用两阶段甚至三阶段控制轧制tmcp工艺生产，且终轧温度都在820℃甚至更低，较低的温度使得轧件的变形抗力增大，从而增大了轧机的负荷，加大板型控制难度，并且低温轧制需要较长的中间待温时间，影响轧制节奏和生产效率，导致经济型315mpa级别钢板生产成本增加。

3、由此可见，如何提高厚度规格20-50mm，315mpa级别钢板轧制节奏的问题，降低其制造成本，是经济型315mpa级别中厚板板批量生产过程中亟待解决的关键问题。

4、与现有技术对比：

5、迄今为止，国内外对提高厚度规格20-50mm，屈服强度315mpa级钢板轧制节奏的方法研究甚少。在本发明之前，公布号cn 115537636 a的专利公开了一种提高a32级船用中厚板轧制效率的方法。该方法采用非tmcp轧制工艺，通过控制坯料加热制度，使钢板终轧温度命中预先设定的目标范围；但其合金成分较高，且生产厚度主要在16mm以下，对厚度20mm以上生产工艺没有涉及。

6、以上专利文献公开的钢板板形控制方法，虽然提高了部分厚度规格、315mpa级别钢板轧制效率方法，但不适合提高厚度规格20mm及以上经济型315mpa级别钢板轧制效率的问题。使用本发明提供的技术方案，可以有效的克服上述不足，解决了使用250mm及其以下厚度的连铸坯，通过加热、轧制等工艺优化，解决了轧制厚度20-50mm的屈服强度315mpa级别经济型中厚板的轧制效率较低的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述存在技术问题和不足，提供一种提高厚度规格20-50mm，屈服强度315mpa级别经济型钢板轧制节奏的方法。无需后续长时间控制轧制，就能满足钢板的性能要求，解决了此类钢板由于合金成分低，需在轧制过程中控制轧制温度，降低终轧温度，影响钢板轧制效率和板形一次通过率等问题。

2、本发明中提供一种提高屈服强度315mpa级钢板轧制节奏的方法，所述钢板化学成分按重量百分比计包括：c 0.16％～0.22％，si 0.1％～0.2％，mn 0.7％～1.25％，al0.015％～0.04％，ti 0.008％～0.014％，p≤0.035％，s≤0.035％，ceq≤0.38％，其中ceq＝c+mn/6，余量为fe和不可避免的杂质；所述钢板厚度为20-50mm，使用250mm以下厚度的连铸坯在中厚板往复式轧机上进行生产。

3、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：本发明一种提高屈服强度315mpa级钢板轧制节奏的方法，是用于提高厚度20-50mm屈服强度315mpa级别经济型中厚板轧制效率，包括板坯加热→轧制→矫直(热矫)→空冷至室温，具体包括如下步骤：

4、1)铸坯加热：将铸坯(厚度250mm以下)送入步进式加热炉内进行加热，将铸坯加热到1050～1100℃，均热段和加热段的总加热时间为2～3.5小时，总在炉时间3～5小时；调节均热段上、下烧嘴开口度，控制空燃比1:1.8～1:2.3，保证钢坯上下表面温差在15℃以内；(结合钢坯成分，通过降低坯料加热温度，减少能源消耗，同时保证其终轧温度处于奥氏体温度区间；此外，保证均热段和加热段在炉时间，同时调控均热段空燃比，以缩短连铸坯上下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，也有效抑制奥氏体晶粒过度长大，保证钢板性能和后续轧制板形)，同时在加热炉均热段的炉头留2～4个空位(防止炉头温度低，影响钢坯温度均匀性)。

5、2)高压水除鳞及轧制：开轧前利用高压水对出炉后铸坯进行除鳞0.5～0.8min，除鳞机压力20～25mpa，轧制前三道次的每道次压下率大于20％，且轧制前三道次喷轧机除鳞水，每道次时间0.3～0.6min，压力15～20mpa，轧制三道次结束后，中间坯短时待温10-15s，轧制末道次压下率控制在5％以下(轧制前三道次尽可能发挥轧机能力，采用大压下率，通过灵活多变的高压水除鳞工艺，使钢板表面至心部的组织分布均匀，提高钢板的强韧性，轧制后期由于钢板温降，变形抗力增加，末道次采用小压下率轧制，以平整钢板的板形，降低钢板内应力，轧制三道次结束后，采用中间坯短时待温，使表面细晶区发生静态再结晶，保证轧制钢板性能)；轧制对应道次时，此道次轧制长度到50％时，tcs中的道次表就跳到下一道提前进行定位准备(提前接收二级的设定辊缝并进行辊缝分配；在每道次含钢信号消失后，就允许与轧制无关的设备进行定位)，转钢阶段将轧机前后的辊道冷却水减至150～200m3/h，同时将转钢辊道速度由1.0～2m/s提高至3～4m/s(转钢阶段将辊道冷却水减半，保证了转钢阶段中间坯和辊道发生打滑，以配合转钢速度增加)，钢板终轧温度870～930℃，轧后抛钢，抛钢速度4～6m/s，随后采用层流冷却，开冷温度范围为850～900℃，终冷温度区间650～700℃，冷却速度25～40℃/s(控制开冷温度，保证钢板入水时组织为奥氏体态，冷却过程中，控制冷速及终冷温度，抑制钢板表面贝氏体、马氏体相形成以及心部组织贝氏体相数量，避免由于表面发生贝氏体或马氏体相变，影响钢板韧性)。

6、3)热矫直：热矫再进行一道矫直，导入辊缝-1.3mm～-2.8mm，导出辊缝-3.1mm～-3.9mm，矫直力在2000kn～2500kn之间(通过设定合适的辊缝、矫直力，保证矫完的钢板平直，板形良好)。

7、4)空冷到室温。

8、采用上述成分与加热、轧制和冷却工艺方案，克服了现有技术存在的不足，解决了此类钢板由于合金成分低，需在轧制过程中深度控轧，影响钢板轧制效率和板形一次通过率等问题。且最终得到的钢板性能与采用现有tmcp工艺生产时相同，钢板平直度在5mm/2m以下，钢板横向拉伸的屈服强度性能≥315mpa，抗拉强度介于450～560mpa之间，延伸率≥23％，-20℃横向夏比冲击功≥120j。满足用户技术要求。据测算，成分、工艺和转钢速度和抛钢速度优化后，厚度20-50mm的屈服强度315mpa级别经济型中厚板的轧制节奏明显提高，平均每块钢板轧制时间减少30-90秒，对提高生产效率、降低生产成本起到显著的效果。

9、本发明的有益效果：

10、1、通过降低坯料加热温度，减少能源消耗，同时保证其终轧温度处于奥氏体温度区间；此外，保证均热段和加热段在炉时间，同时调控均热段空燃比，以缩短连铸坯上下表面与芯部的温度差异，此外，加热炉均热段的炉头留空位，保证钢坯温度均匀性，最终保证钢板表面横向、纵向金属流动均匀性，也有效抑制奥氏体晶粒过度长大，保证钢板性能和后续轧制板形。

11、2、通过轧制前三道次尽可能发挥轧机能力，采用大压下率，通过灵活多变的高压水除鳞工艺，以及采用中间坯短时待温，使表面细晶区发生静态再结晶，保证轧制钢板性能使钢板表面至心部的组织分布均匀，同时也抑制晶粒过度长大，提高钢板的强韧性，同时也减少轧制道次；轧制后期由于钢板温降，变形抗力增加，末道次采用小压下率轧制，以平整钢板的板形，降低钢板内应力；此外，通过轧制模型设定，当本道次轧制长度到50％时，tcs中的道次表就跳到下一道提前进行定位准备，以提前接收二级的设定辊缝并进行辊缝分配，在每道次含钢信号消失后，就允许与轧制无关的设备进行定位；提高转钢辊道速度和抛钢空过速度间的抛钢距离，使轧制节奏显著提高；轧后的钢板采用控制冷却，控制开冷温度，保证钢板入水时处于组织奥氏体状态，同时控制冷速和返红温度，抑制钢板表面贝氏体、马氏体相形成以及心部组织贝氏体相数量，避免由于表面发生贝氏体或马氏体相变，影响钢板韧性，也提高了强度。

12、3、采用热矫直，设定导入、导出辊位置以及压力，保证矫完的钢板平直，板形良好。

13、4、采用上述加热、轧制和冷却工艺方案，解决了此类钢板由于合金成分低，需在轧制过程中深度控制，影响钢板轧制效率和板形一次通过率等问题。且最终得到的钢板性能与采用现有tmcp工艺生产时相同，钢板平直度在5mm/2m以下，节省后续冷矫直工序成本，钢板横向拉伸的屈服强度性能≥315mpa，抗拉强度介于450～560mpa之间，延伸率≥23％，-20℃横向夏比冲击功≥120j。满足用户技术要求。据测算，成分、工艺优化后，厚度20-50mm的屈服强度315mpa级别经济型中厚板的轧制节奏明显提高，平均每块钢板轧制时间减少25-55秒，对提高生产效率、降低生产成本起到显著的效果。