一种超短流程近终形实现低碳钢铁素体轧制的方法技术

一种超短流程近终形实现低碳钢铁素体轧制的方法，采用薄带连铸+奥氏体轧制+铁素体轧制；从含碳量、碱度、Als、自由氧总氧以及低熔点MnO

【技术实现步骤摘要】
一种超短流程近终形实现低碳钢铁素体轧制的方法


[0001]本专利技术涉及低碳钢制造领域，特别涉及一种超短流程近终形实现低碳钢铁素体轧制的方法。

技术介绍

[0002]铁素体轧制，最早是由比利时钢铁研究中心Appell教授及团队在1994年开发成功的，当时开发该技术的主要目的是用薄规格热轧取代1.0
‑
2.0mm厚度范围的冷轧产品，实现“以热代冷”，降低生产成本。在传统的工艺流程下，该技术工艺流程是：连铸铸坯+加热炉加热保温+粗轧(奥氏体轧制)+快速冷却+精轧(铁素体轧制)+冷却+卷取，即首先通过连铸得到厚度为200mm左右的铸坯，对铸坯进行再加热并保温后，再进行粗轧和精轧，最后对钢带进行层流冷却和卷取，完成整个热轧生产过程。特殊的是，粗轧过程在全奥氏体状态下完成，粗轧机和精轧机之间设置快速冷却装置，使带钢温度在进入精轧机前降低到Ar3以下，带钢在进入精轧机前，已经完成了γ
→
α的相变，使整个精轧过程全部在铁素体区或者在铁素体和奥氏体的两相区进行。而常规的奥氏体轧制工艺，其粗轧和精轧过程都是在奥氏体区完成的。上述传统铁素体轧制工艺流程长、能耗高、机组设备多、基建成本高，生产成本较高。
[0003]在对低碳钢进行奥氏体轧制和铁素体轧制的对比试验中，铁素体轧制可以得到晶粒粗大的铁素体组织，具有较低的屈服强度和抗拉强度，屈强比较低，r值较大，成形性能较好。由于铁素体轧制的温度较奥氏体轧制的温度明显降低，要低200℃以上，较低的精轧温度会导致轧制变形抗力显著提高，轧辊设备负荷增大，辊耗增大，不利于长时间轧制；同时轧制力升高，变形困难，板形难以控制，无法确保轧制过程顺利进行，所以并不是所有钢种都适合采用铁素体轧制工艺，需要选择铁素体区范围较大以及在铁素体区温度范围内存在变形抗力低谷的一些钢种。
[0004]薄板坯连铸连轧工艺流程是：连铸+铸坯保温均热+热连轧+冷却+卷取。该工艺与传统工艺的主要区别是：薄板坯工艺的铸坯厚度大大减薄，为50
‑
90mm，由于铸坯薄，铸坯只要经过1～2道次粗轧(铸坯厚度为70
‑
90mm时)或者不需要经过粗轧(铸坯厚度为50mm时)，而传统工艺的连铸坯要经过反复多道次轧制，才能减薄到精轧前所需规格；而且薄板坯工艺的铸坯不经冷却，直接进入均热炉进行均热保温，或者少量补温，因此薄板坯工艺大大缩短了工艺流程，降低了能耗，减少了投资，从而降低了生产成本。但薄板坯连铸连轧由于较快的冷速会导致钢材强度提高，屈强比提高，从而增加轧制载荷，使得可经济地生产热轧产品的厚度规格也不可能太薄，一般为≥1.5mm，见中国专利CN200610123458.1、中国专利CN200610035800.2以及中国专利CN200710031548.2。
[0005]近年来兴起的一种全无头薄板坯连铸连轧工艺(简称：ESP)，是在上述半无头薄板坯连铸连轧工艺的基础上发展起来的一种改进工艺，ESP实现了板坯连铸的无头轧制，取消了板坯火焰切割和起保温均热、板坯过渡作用的加热炉，整条产线长度大大缩短到190米左右，连铸机连铸出来的板坯厚度在90
‑
110mm，宽度在1100
‑
1600mm，连铸出来的板坯通过一
段感应加热辊道对板坯起到保温均热的作用，然后再依次进入粗轧、精轧、层冷、卷取工序得到热轧板，这种工艺由于实现了无头轧制，可以得到最薄0.8mm厚度的热轧板，拓展了热轧板的规格范围，再加上其单条产线产量可达220万t/年规模。目前该工艺得到了快速发展和推广，世界上已有多条ESP产线在运营生产。
[0006]比薄板坯连铸连轧更短的工艺流程是薄带连铸连轧工艺。薄带连铸技术是冶金及材料研究领域内的一项前沿技术，自1865年Henry Bessemer提出这一想法(美国专利US Patent:49053)以来，至今发展已经有150多年的历史了，但在当时由于制造技术和控制技术等相关技术发展的不够成熟，使这项技术基本处于停滞状态。直到20世纪中叶才在Al的连续铸轧工艺中得以实现，从而再一次在钢铁制造领域引起了人们的重视。它的出现为钢铁工业带来一场革命，改变了传统治金工业中钢带的生产过程，将连续铸造、轧制、甚至热处理等工序融为一体，使生产的薄带坯经过一道次在线热轧就一次性形成薄钢带，大大简化了从钢水到钢带的生产工序，缩短了生产周期，其工艺线长度仅50m左右，使钢铁生产流程更紧凑、更连续、更高效、更环保；同时设备投资也相应减少，生产成本显著降低，是一种低碳环保的热轧薄带生产工艺。因此，薄带连铸技术近年来成为世界各国竞相开发的热点。
[0007]现有的双辊薄带连铸连轧技术典型的工艺流程：大包中的熔融钢水通过大包长水口、中间包、浸入式水口以及布流器直接浇注在一个由两个相对转动并能够快速冷却的结晶辊和侧封装置围成的熔池中，钢水在结晶辊旋转的周向表面凝固形成凝固壳并逐渐生长，进而在两铸辊辊缝隙最小处(nip点)形成1
‑
5mm厚的钢带，钢带经由导板导向夹送辊送入轧机中进行一次轧制，随后经过冷却装置冷却，经飞剪装置切头后，切头沿着飞剪导板掉入飞剪坑中，切头后的热轧带进入卷取机卷取成卷。
[0008]中国专利CN20181065733和中国专利CN201610768866均提出了“一种在ESP生产线采用铁素体轧制生产低碳钢的方法”，其关键控制要点是对进入第一机架和第二机架之间、第二机架和第三机架之间的带钢进行冷却水冷却，使带钢在进入第三机架前完成奥氏体向铁素体的转变，第三机架至第五机架间轧制带钢时，带钢处于铁素体区，从而实现铁素体轧制。该专利技术是通过ESP生产工艺进行铁素体轧制生产低碳钢，由于在机架间需要采用水冷对带钢温度进行控制，其生产难度较大且精度难以保证。
[0009]中国专利CN201610759108公开了“一种在CSP产线采用铁素体轧制工艺生产低碳钢的方法”，关键工艺点是采用7机架精轧机中F1、F2及F4、F5、F6、F7进行轧制，F3机架虚设，F1
‑
F3机架间冷却水60
‑
90％，通过机架间的冷却，在F4实现纯铁素体轧制，采用铁素体轧制工艺后，材料的强度明显下降，成形性能提高。该专利技术是采用CSP铁素体轧制工艺生产低碳钢，同样在F1
‑
F3机架间需要采用水冷对带钢进行冷却控制，其生产难度较大且精度难以保证。
[0010]中国专利CN201721755853公开了“一种铁素体轧制控制系统，板坯通过粗轧机组粗轧后进入隧道式加热炉”，通过水冷炉辊上方的上加热双蓄热煤气烧嘴和下方的下加热双蓄热煤气烧嘴对板坯的上下两面同时进行加热，加热温度为900
‑
950℃；加热后的板坯经过精轧除鳞机除鳞后进入精轧机组进行铁素体轧制。该专利工艺要点是在粗轧与精轧之间采用隧道式均热炉，实现对温度的均匀控制，隧道炉加热能耗大，吨钢成本高，且板坯头尾温度难以控制均匀。
[0011]中国专利CN201710960186公开了“一种无头连铸连轧深本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超短流程近终形实现低碳钢铁素体轧制的方法，其特征是，包括如下步骤：1)冶炼按照下述化学成分冶炼，其化学成分按重量百分比为：C：0.01～0.05％，Si：0.01
‑
0.1％，Mn：0.15
‑
0.25％，P≤0.02％，S≤0.005％，N≤0.005％，Als<0.001％，Ca≤0.0050％，B：0.001～0.006％，总氧[O]T：0.007～0.020％，其余为Fe和其它不可避免的杂质；冶炼过程中，造渣碱度a＝CaO/SiO2，控制a<1.5；需要获得低熔点MnO
‑
SiO2‑
Al2O3三元夹杂物，MnO
‑
SiO2‑
Al2O3三元夹杂物中的MnO/SiO2控制在0.5～2；钢水中的自由氧[O]
Free
范围为：0.0005
‑
0.005％；2)连铸采用双辊薄带连铸，在两结晶辊辊缝隙最小处形成1.5～3mm厚的铸带；结晶辊直径为500～1500mm，结晶辊内部通水冷却，浇铸速度为50～150m/min；连铸布流采用两级钢水分配布流系统，即中间包+布流器；3)下密闭式保护铸带出结晶辊后，铸带温度在1400～1480℃，直接进入下密闭室内，下密闭室内通非氧化性气体，控制下密闭室内的氧浓度<5％，下密闭室出口铸带的温度在1100～1250℃；4)奥氏体轧制铸带在下密闭室内经夹送辊在密闭状态下送至轧机，轧制成厚度为1.0～2.5mm的钢带，奥氏体轧制温度为1000～1200℃，奥氏体轧制压下率：15～45％；5)气雾冷却奥氏体轧制后的钢带冷却至Ar3温度以下5～50℃，冷却采用气雾冷却方式，气雾冷却速率≤300℃/s，所述钢带Ar3温度为875～900℃；6)铁素体轧制冷却后的钢带送至轧机进行铁素体轧制，轧制成厚度为0.5～1.5mm的钢带，铁素体轧制温度为750～850℃，铁素体轧...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建春，支卫军，方园，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：