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专利名称：一种屈服强度460MPa级薄钢板及其板形控制方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210897031.6

专利申请（专利权）人：鞍钢股份有限公司
权利人地址：辽宁省鞍山市铁西区环钢路1号

专利发明（设计）人：徐海健,乔馨,杨雨泽,王东旭,左羽剑,郑欣,陈军平,田洪鑫

专利摘要：本发明涉及一种屈服强度460MPa级薄钢板的板形控制方法，钢板化学成分按重量百分比计为：C0.12％～0.15％，Si0.3％～0.5％，Mn1.25％～1.40％，P≤0.03％，S≤0.025％，Al0.015％～0.04％，Nb0.04％～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。生产过程包括铸坯加热、轧制、冷却、热矫直及空冷。本发明适用于厚度为6～10mm、宽度大于3000mm的钢板，采用250mm以下厚度的连铸坯在中厚板往复式轧机上生产；无需后续冷矫处理，就能满足钢板的板形控制要求。

主权利要求：
1.一种屈服强度460MPa级薄钢板的板形控制方法，其特征在于，钢板的化学成分按重量百分比计为：C0.12%～0.15%，Si0.3%～0.5%，Mn1.25%～1.40%，P≤0.03%，S≤0.025%，Al0.015%～0.04%，Nb0.04%～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%；成品钢板厚度为6～9mm、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；成品钢板的平直度在5mm/2m以下；
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：
1)铸坯加热；铸坯为连铸坯；将铸坯加热到1235～1245℃，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；
2）铸坯轧制；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；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%；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型控制轧制即精轧阶段，开轧温度为930～935℃，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3
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20～35m /h；轧3
制铸坯中部其余长度段时，轧辊冷却水量控制在40～60m /h；其中L为每道次轧制时，对应3
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设为200～250m/h；
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3
管开启水量为180～220m/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；
2
辊速2.0～3.0m/s，加速度0.002～0.005m/s ；钢板出控冷后，侧喷和风吹扫开启，侧喷压力3
为2～5MPa，侧喷水量为25～50m/h；
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；
5）空冷至室温。 说明书 : 一种屈服强度460MPa级薄钢板及其板形控制方法技术领域[0001] 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[0002] 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。[0003] 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。[0004] 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。[0005] 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。[0006] 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。发明内容[0007] 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。[0008] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：[0009] 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：[0010] 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；[0011] 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1/36L长度段时，轧辊冷却水量控制在20～35m/h；轧制铸坯中部其余长度段时，轧辊冷却水量3控制在40～60m/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3直机区间的辊道冷却水流量为200～250m/h；[0012] 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，3集管开启水量为180～220m /h，集管开启组数为2～5组，下集管与上集管的水量比为2～22.5；辊速2.0～3.0m/s，加速度0.002～0.005m/s；[0013] 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；[0014] 5)空冷至室温。[0015] 所述钢板的化学成分按重量百分比计为：C0.12％～0.15％，Si0.3％～0.5％，Mn1.25％～1.40％，P≤0.03％，S≤0.025％，Al0.015％～0.04％，Nb0.04％～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％。[0016] 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。[0017] 所述铸坯为连铸坯。[0018] 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。[0019] 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。[0020] 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。[0021] 成品钢板的平直度在5mm/2m以下。[0022] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：[0023] 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；[0024] 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；[0025] 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。苊庥捎诳焖傧啾洳洗竽谟αΓ徊嗯绾头绱瞪ǖ耐度，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；[0026] 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。鄙、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[0027] 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：[0028] 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；[0029] 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1/36L长度段时，轧辊冷却水量控制在20～35m/h；轧制铸坯中部其余长度段时，轧辊冷却水量3控制在40～60m/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3直机区间的辊道冷却水流量为200～250m/h；[0030] 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，3集管开启水量为180～220m /h，集管开启组数为2～5组，下集管与上集管的水量比为2～22.5；辊速2.0～3.0m/s，加速度0.002～0.005m/s；[0031] 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；[0032] 5)空冷至室温。[0033] 所述钢板的化学成分按重量百分比计为：C0.12％～0.15％，Si0.3％～0.5％，Mn1.25％～1.40％，P≤0.03％，S≤0.025％，Al0.015％～0.04％，Nb0.04％～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％。[0034] 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。[0035] 所述铸坯为连铸坯。[0036] 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。[0037] 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。[0038] 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。[0039] 成品钢板的平直度在5mm/2m以下。[0040] 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：[0041] 1、铸坯加热工序；[0042] 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。[0043] 2、高压水除鳞及轧制工序；[0044] 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。[0045] 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3坯尾部设定长度段(优选1/6L)时，轧辊水量按20～35m /h开启；轧制铸坯中部其余长度段3时，轧辊水量按40～60m/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。[0046] 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。[0047] 3、冷却及热矫直工序；[0048] 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3水量180～220m/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，2加速度0.002～0.005m/s。[0049] 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。[0050] 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。苊庖蚍⑸焖傧啾洳洗竽谟α，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。[0051] 4、钢板空冷工序；[0052] 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。[0053] 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。[0054] 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。[0055] 【实施例】[0056] 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。[0057] 表1钢板的化学成分(wt，％)[0058]实施例 C Si Mn Al Nb N Ceq1 0.14 0.35 1.35 0.021 0.041 0.008 0.3652 0.15 0.50 1.25 0.033 0.052 0.011 0.3583 0.13 0.35 1.40 0.040 0.063 0.006 0.3634 0.15 0.41 1.32 0.027 0.059 0.012 0.3705 0.12 0.47 1.36 0.035 0.048 0.004 0.3476 0.13 0.38 1.28 0.019 0.070 0.007 0.343[0059] 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％。[0060] 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。

专利地区：辽宁

专利申请日期：2022-07-28

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN115502203B