紧凑型细晶高强板带钢生产线柔性制造方法技术

本发明专利技术公开了一种紧凑型细晶高强板带钢生产线柔性制造方法，包括：开卷预处理段、清洗段、直火加热段、纵横磁复合感应加热段、快速均热段、快速冷却段、张紧矫直平整段以及后处理卷取段；直火加热段为运行板带从初始温度至最大600~700℃的区间的加热；纵横磁复合感应加热段为纵向磁通感应加热和横向磁通感应加热复合而成的纵横磁复合感应加热炉构成高温快速加热段，其中纵磁加热负责板带600‑700℃温度区间的加热，横磁加热负责600‑1200℃温度区间的加热；两者开始加热的起始温度根据钢种和生产加热能力灵活组合，用以满足板带材的再结晶高温段区间的快速加热，加热速率在50‑1000℃/s；快速均热段的均热时间在0‑40s，快速冷却段对板带进行快速冷却，平均冷却速度50‑1000℃/s。

【技术实现步骤摘要】
紧凑型细晶高强板带钢生产线柔性制造方法
本专利技术涉及钢板生产领域，尤其涉及一种紧凑型细晶高强板带钢生产线柔性制造方法。
技术介绍
当前，钢铁行业中的板带钢产品多种多样，按用途大体可分为结构钢、深冲钢、面板钢等几大类。板带材结构钢产品多应用于工程机械、集装箱以及汽车等诸多行业，这类钢对材质的屈服和抗拉强度要求高，随着车辆减重需求的不断增加，这类钢不断向高强或超高强方向发展，同时又要求保持较高的塑性，即获得高强塑积，典型的钢种有DP钢、TRIP钢、复相CP钢、TWIP钢、Q&P钢、硼钢等；板带材深冲钢多应用于家电、汽车冲压件等，这类钢的强度要求不高，但对材质的塑性变形性能要求较高，典型的钢种有SPCC钢、DC钢等；第三大类板带材钢为面板钢，尤其强调产品的表面质量，多应用于家电面板、汽车面板等，这些钢产品成分与前两种并无太多不同，更多的是集中在表面涂镀处理上。以上三大类板带钢产品的类型基本由钢种的成分和轧制后的热处理工艺共同确定。比如，深冲型板带钢一般为普通低碳钢或低碳合金钢，其制造方法是通过炼钢和连铸获得必要成分的板坯，经热轧或冷轧获得一定厚度的板带材，再经过罩式或连续退火热处理获得所需的组织和机械性能；而对诸如DP钢等高强钢品种，除了在炼钢工序调整合适的碳成分外，一般还需添加必要的Cr、Mo、Nb等合金成分，然后经过连续退火的快速冷却进行淬火热处理从而获得较高的机械强度和相应的高强钢组织。如图1为板带材钢的现有生产流程，包括炼铁、炼钢精炼、连铸、热轧、层流冷却、酸洗、冷轧、罩式或连续退火热处理、涂镀后处理等基本工序，其中炼铁、炼钢精炼和连铸工序通过调节碳含量以及合金获得所需的成分，其后工序根据不同的热处理方式（层流冷却、罩式和连续退火）可分别生产多种微观组织和机械性能的板带钢产品。图1可看出，热处理工序是板带钢产品在成品制造完成前能决定产品类型的关键性工序，比如热轧板在层流冷却热处理后可直接热轧成品板卷（俗称黑皮板卷），或热轧板在层流冷却热处理后经酸洗形成热轧酸洗成品板卷（俗称灰皮卷）；对冷轧板卷而言，罩式或连续退火热处理工序后，再经过适当平整或涂镀后处理即可形成千变万化的冷轧板带钢产品。众所周知，金属材料热处理工艺包含3个关键过程，分别是材料的加热、保温和冷却过程，在现有的板带钢产品热处理工艺中，冷却过程对材质性能的发挥已很充分，比如空冷、随炉冷却、喷气冷却、油淬水淬冷却等等，具备了最高可达1000℃/s的冷却速度，并可精确控制；但现有的板带钢产品热处理工艺中对材质热处理的加热过程，发展滞后，面临诸多缺陷和不足，具体表现如下。1、现有罩式炉退火工艺，退火时间长（一般几十小时或几天）、效率低，板带表面质量不良，目前大型钢铁企业开始大幅度采用连续退火工艺替代罩式炉退火，但仍有不少民营钢厂或小型企业，因面临投资规模和产品批量的限制继续采用罩式退火工艺。目前，虽说罩式退火工艺对一些特殊的钢种仍有一定的适用性，但随着技术的不断进步和钢铁行业集中度的不断提升，罩式退火工艺不论从钢种、投资、小批量处理以及产品质量等方面均已没有太多优势可言。2、现有的板带钢连续退火工艺，发起于上世纪70年代的日本，生产效率相比罩式退火可大幅度提高近百倍以上，产品表面质量良好，经过几十年的发展，现代连退技术发展成熟，被越来越多的钢铁企业采用。但现代连退工艺也存在较大不足：（一）现代连退工艺是建立在传统加热方式，比如气体直接加热、燃气辐射管加热、电阻丝辐射管加热等的基础上。这些加热方式在低温段（<500℃）的加热效率比较高，其加热速率最快也能达到30-50℃/s，而在高温段加热，尤其在材质再结晶温度区间（600-850℃左右），其加热速率一般在10℃/s以下，因而造成现代连退机组非常长，少则几个PASS多则几十个PASS才能满足加热工艺的要求。连退机组越长越复杂，带钢在炉内长时间高速运行易瓢曲、跑偏、甚至断带，给生产和操作维护造成较大困难；同时，炉内设备繁多，占地和投资较大，带钢炉内接触多易于造成表面质量划伤等诸多问题，对于高表面质量的钢板，比如O板的成材率较低；（二）现代连退工艺的加热炉热惯性大，温控精度差，对工艺要求高的产品（如Q&P钢等）生产困难，规格品种过渡困难，且炉子体积大、散热大、能耗高、排放多，均限制了企业经济效益和社会效益的提高；同时，现代连退炉一般适合于大批量生产条件，而随着社会需求的发展，对小批量柔性生产的要求也越来越高，大型连退炉热惯性大，维护成本高，对新型工艺、产品的生产组织的适应性存在较大不足。3、现有的板带钢热处理工艺中，不论是罩式退火还是连续退火，其中的加热过程均是传统的直火加热或辐射加热方式，大大限制了材质加热速率的提升，同时也限制了新型产品、工艺和装备技术的变革。根据最新的研究成果（参见参考文献），板带钢产品在再结晶温度段快速加热，并配合短时均热和快速冷却（称为快速热处理，英文缩写RTA），可实现对材料组织和机械性能的干预改善。比如，对深冲型SPCC钢、DC钢或IF钢等，在快速加热50-100℃/s以上，即可实现材质的晶粒大幅细化，从而改善材质韧性，大幅提高深冲性能；对DP等高强钢，在快速加热并配合短时均热和快速冷却条件下，能获得较现有退火工艺更高的强塑积性能，即提高材质的机械强度，同时不降低材质韧性。针对板带钢产品现有生产流程中热处理工艺的不足，国内外研究者开展了大量的快速热处理技术研究，其中涉及的横磁快速加热技术是当前一个研究热点。国外知名的感应加热设备制造商应达公司、美国Ajax公司、德国ABP公司、法国FIVES公司等均致力于研发能应用于带钢连退的横磁感应加热设备。法国FIVES公司在中国申请专利CN01117018.2公开了一种适用于板带钢快速加热的磁路宽度可变的横磁感应加热装置，同时申请专利CN02118444.5公开了相应配套的马弗结构，使得横磁感应加热应用于板带钢快速加热更进一步。中国专利CN201410011053.3和CN201410011044.4申请公开了一种针对碳钢薄板钢连退的纵横磁复合感应加热和相应马弗结构，该专利同时兼顾了纵磁感应加热和横磁感应加热各自的优点，具有更加经济均匀的加热效果，对现有绝大多数连退工艺具有良好的适应性。但以上专利均是针对具体的快速加热工序和装备，不具备产线功能。专利US6608290则针对公开了一种光亮退火的横磁加热产线，且包含必要的开卷卷取等简单的机组运行设备，但该专利没有充分考虑普遍燃气加热和感应加热之间的匹配关系，在现实的产线中缺乏经济性，同时该产线并未公开如何生产不同的板带钢产品。随着钢铁行业的深入发展以及市场需求端对产品减重增强要求的普遍提高，钢铁新产品的开发除借助钢种成分的调整（添加合金元素）之外，也越来越倚重于热处理工艺对新产品开发的贡献。但现有的钢铁生产流程，工序繁多，机组设备庞大，尤其涉及热处理工艺的工序，比如罩式退火炉的效率低下、表面质量不良，而主流的连续退火工艺虽然高效，表面质量良好，但也存在机组长、带钢的运行Pass（Pass由一个完整的上行段和下行段组成）多，加热炉的热惯性大等一系列问题，具体表现：（1）现有的各类机组流程长，相互关联度大，每一个生产工序和环节都可能对生产产品的质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紧凑型细晶高强板带钢生产线柔性制造方法，包括：开卷预处理段、清洗段、直火加热段、纵横磁复合感应加热段、快速均热段、快速冷却段、张紧矫直平整段以及后处理卷取段；所述开卷预处理段包含开卷机、夹送辊、切头机和焊机，对来料板带预处理；所述清洗段的清洗设备包括热水洗、碱洗或必要的酸洗设备，设置于整个生产线的炉子加热段前，对板带进行表面除油除脂；所述张紧矫直平整段是对冷却后的板带进行矫直和平整，包括入口和出口张力Ｓ辊和平整轧机，以获得板形良好的板带；所述后处理卷取段包括板带涂油机和卷取机，完成生产后处理段的板带成品生产；其特征是：所述直火加热段包括直火加热炉，由燃气通过烧嘴喷射燃烧，对运行板带从初始温度加热至最大600~700℃的区间；所述纵横磁复合感应加热段，为纵向磁通感应加热（简称纵磁）和横向磁通感应加热（简称横磁）复合而成的纵横磁复合感应加热炉构成高温快速加热段，其中纵磁加热用以负责板带600‑700℃温度区间的加热，横磁加热负责600‑1200℃温度区间加热；两者开始加热的起始温度根据钢种和生产加热能力灵活组合，用以满足板带材的再结晶高温段区间的快速加热，加热速率在50‑1000℃/s之间；所述快速均热段包括辐射管加热或电阻丝带加热，以及喷气加热设备，实现高效快速均热带钢，快速均热的时间在0‑40s；所述快速冷却段包括喷气冷却设备和/或气雾或水淬冷却设备，对板带进行快速冷却，平均冷却速度50‑1000℃/s。...

【技术特征摘要】
1.一种紧凑型细晶高强板带钢生产线柔性制造方法，包括：开卷预处理段、清洗段、直火加热段、纵横磁复合感应加热段、快速均热段、快速冷却段、张紧矫直平整段以及后处理卷取段；所述开卷预处理段包含开卷机、夹送辊、切头机和焊机，对来料板带预处理；所述清洗段的清洗设备包括热水洗、碱洗或必要的酸洗设备，设置于整个生产线的炉子加热段前，对板带进行表面除油除脂；所述张紧矫直平整段是对冷却后的板带进行矫直和平整，包括入口和出口张力Ｓ辊和平整轧机，以获得板形良好的板带；所述后处理卷取段包括板带涂油机和卷取机，完成生产后处理段的板带成品生产；其特征是：所述直火加热段包括直火加热炉，由燃气通过烧嘴喷射燃烧，对运行板带从初始温度加热至最大600~700℃的区间；所述纵横磁复合感应加热段，为纵向磁通感应加热（简称纵磁）和横向磁通感应加热（简称横磁）复合而成的纵横磁复合感应加热炉构成高温快速加热段，其中纵磁加热用以负责板带600-700℃温度区间的加热，横磁加热负责600-1200℃温度区间加热；两者开始加热的起始温度根据钢种和生产加热能力灵活组合，用以满足板带材的再结晶高温段区间的快速加热，加热速率在50-1000℃/s之间；所述快速均热段包括辐射管加热或电阻丝带加热，以及喷气加热设备，实现高效快速均热带钢，快速均热的时间在0-40s；所述快速冷却段包括喷气冷却设备和/或气雾或水淬冷却设备，对板带进行快速冷却，平均冷却速度50-1000℃/s。2.根据权利要求1所述的紧凑型细晶高强板带钢生产线柔性制造方法，其特征是：所述纵横磁复合感应加热炉的加热速率为100-350℃/s。3.根据权利要求1或2所述的紧凑型细晶高强板带钢生产线柔性制造方法，其特征是：所述快速冷却段的冷却速度是100-500℃/s。4.根据权利要求2所述的紧凑型细晶高强板带钢生产线柔性制造方法，其特征是：所述纵横磁复合感应加热段，对碳钢板带材，使纵磁感应加热为600-700℃的区间快速加热，横磁感应加热为700-900℃的快速加热。5.根据权利要求2所述的紧凑型细晶高强板带钢生产...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯晓光，顾廷权，李俊，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31