改善SPHC热轧卷板力学性能的实践

2009年第 4

河 北 冶 金

H EB EI M ETALLU R G Y

T otal 172

2009, N um ber 4

期

改善 S PHC 热轧卷板力学性能的实践

刘爱平 , 张玉文 , 张红娟 , 李国强 , 田玉鑫

(唐山不锈钢有限责任公司 技术部 ,河北 唐山 063100)

摘要 :通过分析 SPHC 热轧卷板生产工艺中化学成分 、轧制温度等对带钢力学性能的影响 , 给出了适当 的工艺参数 ,改善了钢带的力学性能 。 关键词 :热轧 ; 卷板 ; 力学性能; 实践 中图分类号 : TF335. 5

文献标识码 : B

文章编号 : 1006 - 5008 ( 2009) 04 - 0057 - 03

PRA C T IC E TO IM PROV E TH E M ECHAN ICAL PRO PER TY O F SPHC HO T - ROLL ED CO IL ED PLA TE

L iu A ip ing, Zhang Yuw en, Zhang H ongjuan, L i G uoqiang, T ian Yuxin ( Technique D iv is ion, Tangshan S ta in less S tee l C o. , L td. , Tangshan, H ebei, 063100)

A bstract: It is analyzed the influence on m echanical p roperty of S PHC hot - rolled coiled p la te from chem ical com ponent and rolling tem perature, som e suitable technological param eters offered. Key W ords: hot - ro lling; coiled p la te; m echanical p roperty; p ractice

前言

唐山不锈钢有限责任公司 1580 热轧宽带生产 线于 2008年 4月 29日全线试车生产 , 设计年产 180 万 t, 其中碳钢 120 万 t、不锈钢 60 万 t, 生产钢种 有 :普碳钢 、冷轧料 、低合金钢 、合金钢 、耐候钢 、管线 钢 、不锈钢 , 主要规格 ( 800～1 450) mm ×( 1.

2～12. 7) mm 普碳钢和 ( 800～1 450) mm ×( 2. 0～8. 0) mm 的不锈钢 , 投产后以普碳钢和 SPHC、S PHD 为主 , 并 相继开发了 S PA - H、SA E1022 等品种钢 。但是 , 在1 580车间试生产阶段冷轧料 SPHC 多次出现力学 性能差的问题 , 用户反映抗拉强度 、屈服强度普遍较 高并且波动范围较大 、带钢边部硬度较高等 , 对此料

1

化学成分 / %

C

M n

S

P

S i

AL s

N

只能作为协议钢或二级品处理 , 给公司造成了损失。 为此 , 笔者对其进行了分析并找到了解决措施 , 使冷 轧料 SPHC 的力学性能得到了明显改善 。

2

生产工艺流程及标准要求

100 t顶底复吹转炉冶炼 →L F炉精炼 →板坯

2. 1 工艺流程

连 铸 →合格连铸准备 →热送 →加热 →高压水除鳞 →可 逆粗轧 3～5道 →热卷箱 →开卷 →飞剪切头 →精轧 机组 →层流冷却 →卷曲 →运输 →打捆 →喷号 →称重 →成品库

2. 2 标准要求

SPHC 热轧卷板的企业内控及标准要求见表 1。

性能

抗拉强度 /M Pa

≥270

伸长 / %

2. 0～30 2. 5～31

表 1 S PHC 热轧卷板的内控及标准要求

冷弯 180°

< 3. 2 ( d = 0)

≥3. 2 ( d = 0. 5)

0. 03～0. 08 0. 20～0. 30 ≤0. 015 ≤0. 02 ≤0. 03 0. 010～0. 030 ≤0. 005

3 存在的问题及影响因素

( 1) SPHC 卷板长度和宽度方向硬度不均 , 距

81, 最小 HRB 达到 48, 这样使得下游用户进行冷轧

3. 1 存在的问题

边部 50～100 mm 以內硬度较大 , 最大值 HRB 达到

时产生厚度不均状况 , 正常原料冷轧完后钢卷长度

方向的厚度波动在 ±5 μm 以內 。由于公司热轧卷 通条带钢硬度的波动 , 导致冷轧轧制力波动从而影

收稿日期 : 2009 - 04 - 23

总第 172期

HEB EI YEJ IN

响冷轧卷长度方向的厚度波动在 ±10μm 。

( 2) 冷弯开裂 。 6 月份 1 580 mm 热轧生产线 卷板由于冷弯不合而判为协议钢的共有 49卷 , 大大 提升了试轧初期的成本 , 还很大的程度上的影响了 新品种的进一步调试 。

( 3) 抗拉强度和屈服强度不稳定 , 波动较大 , 并

有超标现象 , 下游用户使用时反映轧机轧制力过高 在 1 300 kN 左右 , 影响了冷轧机轧制速度的提高 。

3. 2 影响因素及控制 3. 2. 1化学成分的影响

理论上 , 碳 、锰含量对卷板的力学性能影响较 大 ,如果碳含量高 , 则钢的强度增大 , 钢的伸长率 , 塑 性降低 。 [ N ]主要影响冲压性能 , 如果 [ N ] > 0. 009% , 容易造成 A lN 的析出 , 脆化奥氏体晶界面 , 使连铸坯出现角横裂或振痕处的横裂 , 以此需要用A l固定 N 。为此 , 要求钢水必须过精炼 , 提高钢水 纯净度 , M n 含量控制在 0. 25% ～0. 35% , N 控制 到 0. 005%以下 , A ls控制到 0. 010%以上 , 保证 A ls / N 值不低于 2。本着降成本的和降低卷板强度的理 念 , 起初 M n含量控制到 0. 15% ～0. 20% , 用户反映 R eL 平均比上批少 74 M Pa, R em 平均比上批低 29 M Pa, 但 M n /S 低造成延伸率 EL %却比上批小 3% 。 基于上述问题 , 经过反复的实践与摸索 , 最后 C 含 量控制在 0. 03% - 0. 05%范围之内 , M n 含量的目 标值为 0. 25% ～0. 30% M n, 并且控制 M n /S 比在 20左右 , 此时卷板的强度降低 , 延伸率得到解决 。

3. 2. 2温度制度的影响

高温加热有利于溶解 。然而在冷却过程中 A lN 又

会重新析出 , 热轧后急冷 , 使 A lN 来不及析出 , 在冷 轧后的退火加热过程中析出 , 而平行排列在冷轧纤 维结构之间。

A r3 以上的高终轧有利于 A lN 保持固溶 , 同时 得到均匀的再结晶晶粒 。同时热轧钢卷经过高的卷 曲温度缓慢冷却下来时 , 会得到粗大的晶粒并析出 大

) , 在冷轧时粗大晶粒和 的渗碳体 (图 1中的 4 区 大

的渗碳体被轧碎 , 而形成条状渗碳体 , 在冲压时产 生断裂 , 因此要控制卷曲温度在 A r1 以下这样就可 以得到均匀而等轴的细晶粒组织和弥散度较高的碳 化物相 (图 1中的 1区 ) 。图中的 2区为 A r3 以下终 轧及低温卷曲时 , 由于铁素体经受了加工变形 , 是表 面出现了铁素体粗晶 , 因而形成不均匀的经理组织。 若在此条件下进行高温卷曲 , 便会生成很不均匀的 粗晶组

) 。 终轧织 , 表层的晶粒极为粗大 (图 1 中的 5 区

温度再低 , 将出现被延伸的铁素体晶粒 , 在低温 卷曲

) , 或者在高温 卷曲后仍保留于钢中 (图 1 中的 3 区

时 , 由于自身回火产生再结晶而形成粗晶粗织 (图 1

) 。因此 中的 6区 , 设计精轧入口 、终轧 、卷取温度的

设定值 :进精轧温度 ( 1 050 ±20 ) ℃范围内 , 出精轧温度 ( 880 ±10) ℃, 卷取温度 ( 630 ±10) ℃。

( 1) 加热温度控制。由于在同一开轧温度下

(不考虑其它因素 ) , 冷坯 、热坯入炉 , 成品的抗拉强

度相差 15～30 M Pa, 伸长率相差 2% ～4% , 所以生 产中我们采用连铸 2#、3 #机均供 1580 热轧生产线 , 以实现热送热装 。加热炉炉内气氛控制为中性或弱 氧化气氛 , 保证钢温的均匀性 , 炉温和钢温差小于 25 ℃。出炉温度控制在 1 130～1 180 ℃之间 , 阴阳 面温差小于 50 ℃, 驻炉时间尽量控制在 ≤120 m in。

( 2) 轧制温度控制 。采用“三高一低 ”的工艺 ,

1. 均匀细晶粒 , 碳化物很细; 2. 表层粗的不均匀晶粒; 3. 出现由冷加

工引起的长晶粒; 4. 均匀晶粒 ; 5. 不均匀晶粒; 6. 晶粒很粗

图 1 终轧温度与卷曲温度对轧件晶粒组织的影响

3. 2. 3冷却制度的影响

即高温加热 、高温开轧 、高温终轧的低温卷曲 , 目的 是让 A lN 在高温时固溶 , 在快速低温卷曲中避免其 析出 , 而在冷轧后退火时慢慢析出 , 以抑制不利织构 而促进有利织构。

热轧工艺的控制对冷轧板性能的影响很大 , 最 显著的是终轧温度和卷曲温度 。热轧主要控制 A lN 的溶解与析出 , 这对于冷轧后形成饼状晶粒极为重 要 。在板坯的加热过程中 , A lN 溶于奥氏体中 , 所以

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控制冷却是为了细化铁素体晶粒 , 减小珠光体

片层间距 , 阻止碳化物在高温下析出 , 以提高析出强 化效果而采用的一种工艺 。 为了改善带卷温度的一致性 , 轧制 SPHC 时层 流冷却水采用前段冷却 , f irs t va lve op en 选用 16 (头 部 8 m 不冷却 ) , 冷却模式采用 X 000或 XX 00, 尾部 微调的层流冷却工艺 。调整下部集管喷水柱高度不 能高于 200 mm , 上集管的水位显示尽量一致 , 保证 了力学性能的稳定和均匀 。

河北冶金

2009年第 4期

实施效果 目前 , 轧制的 SPHC 抗拉强度的较攻关前有较 大改善 , 平均降低了 26 M Pa; 屈服强度的平均为 286. 9 M Pa, 平均降低了 22. 1 M Pa; 硬度较以前虽然 有所改善 , 但是边缘硬度依然偏高 , 距边 100 mm 以 內硬度变化仍较大 , 边部最大值为 77、最小值为 50; 中间硬度度均匀 , 中间硬度平均值为 63。因此 , 要 进一步完善层流冷却系统 , 重点加强对侧喷的检查

4

(上接第 29页 )

与维修 , 及时更换或疏通堵塞的侧喷头。

结语

通过一个月的攻关实践 , SPHC 热扎卷板的力 学性能基本已经达到了预期的水平 , 并且保持比较 稳定 , 在延伸率基本满足要求的情况下解决了抗拉 强度 、屈服强度偏高的问题 , 给出了 SPHC 最佳的成 分控制及温度制度 。但是 , 边部硬度高的问题仍然 存在 , 还需进一步解决 。

5

报警 , 有效保护系统的可靠运行 。

应用效果

烧结系统环冷机 FH - II打滑监视系统投入使 用后 , 其灵敏度及可靠度高 (设备正常运行时 , 由 TD 200监视到实际精度误差小于 1. 3 s, 即出现打滑 现象时报警时间小于 1. 3 s) , 实现对环冷机系统的 打滑监视 , 大大提高系统的可靠性 , 降低了设备的故 障率 , 有效地避免了恶性串级事故的发生。

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参考文献 :

[ 1 ]崔坚. 西门子 S7 - 200可编程序控制器系统手册 [M ]. 北京 : 机

3转 ≤VD 808 - VD 604 • 5 转 , 此时系统将发

出报警信号 ;

VD 808 - VD 604≥5转 , 此时系统向调速装置发 出停车指令 ( I0. 3 = 0 ) , 同时发出报警信号 ( I0.

2 = 1) ;

以上各参数是根据最大负载时保证系统不打滑

而得出的常数 , 为了克服在起车阶段的各种静磨擦 力 , 保证电机能够拖动负载运行 : 在起车阶段 , 程序

)的初 将给定值 f≥5, 为起车阶段 (经现场实验而来

始给定 , 即在停车 - 起车阶段 , 打滑监测装置不会误

械工业出版社 , 2007.

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