CN104831166B - 一种提高焊瓶钢杯口形状均匀性的带钢生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高焊瓶钢杯口形状均匀性的带钢生产方法，用于解决现有技术中焊瓶钢焊接成形后收口位置形状不良缺陷。其连铸铸坯加热温度为1160℃‑1240℃，保温40 min‑60 min；轧制工序层流冷却速率控制在34.1℃/s‑92.8℃/s；带钢上表面层流冷却水量为下表面的81%‑95%（重量百分比），带钢头部0‑120米层流冷却水量为正常水量的70%‑85%（重量百分比），带钢尾部0‑120米冷却水量为正常水量的50%‑75%（重量百分比），带钢中部层流冷却水量设置为正常水量。本发明使焊瓶钢带卷通卷温度分布均匀，晶粒长大、相变差异性减小，提高了各向力学性能均匀性和加工后杯口形状的均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高焊瓶钢杯口形状均匀性的带钢生产方法，属冶金板带轧制技术领域。
背景技术
HP295是焊瓶钢产品用量最大、用途最广的一个牌号，主要用于制造家庭10kg、15kg装的液化石油气瓶、钢质无缝气瓶和车用压缩天然气瓶等。通常，焊瓶钢从带钢原料制造成瓶体，主要生产工艺为:热轧原料钢卷开卷、开平→冲裁圆片→将圆片冲压拉延成半罐体→半罐体收口→将收口和未收口的半罐体套接焊成型→热处理→承压和泄漏检测→包装。成型过程中带钢受外力而产生变形的工序有：冲裁圆片，拉延，收口等关键的工艺过程，在这三个变形工序过程中，经常会出现焊瓶钢焊接成形后收口位置形状不良现象，即“杯口不齐”现象，给焊瓶钢产品厂家及广大用户带来了极大的困扰；经分析，热轧带钢各项力学性能不均和带钢表面硬度偏低是造成“杯口不齐”的主要原因。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高焊瓶钢杯口形状均匀性的带钢生产方法，采用该工艺生产的带钢产品通卷温度变化均匀，奥氏体晶粒长大、相变过程差异性小、带钢在拉伸或深冲时各向均匀延伸，从而提高焊瓶钢产品杯口形状均匀性，解决背景技术中的缺陷。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种提高焊瓶钢杯口形状均匀性的带钢生产方法，包含如下工艺步骤：
（1）、炼钢-连铸工序生产铸坯；
（2）、铸坯加热工序，消除铸坯温度梯度；
（3）、铸坯轧制工序；
（4）、带钢卷取工序；
（5）、平整工序；
所述步骤（1）中铸坯成分重量百分含量分别为：C：0.14%-0.17%， Si：≤0.05%，Mn：0.8%-1.0%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，Als：0.015%-0.035%，Ti：0.01%-0.02%；所述步骤（3）铸坯轧制的冷却方式为层流冷却，所述步骤（4）中卷取温度为570℃-630℃，其改进之处为：所述步骤（2）铸坯加热温度为1160℃-1240℃，保温40 min -60 min；所述步骤（3）轧制工序中层流冷却速率控制在34.1℃/s-92.8℃/s。
上述的一种提高焊瓶钢杯口形状均匀性的带钢生产方法，所述步骤（3）轧制工序中边部遮挡单侧行程为(0-270)mm；层流冷却水量分别控制为：带钢上表面层流冷却水量为下表面的81%-95%（重量百分比），带钢头部0-120米层流冷却水量为正常水量的70%-85%（重量百分比），带钢尾部0-120米冷却水量为正常水量的50%-75%（重量百分比），带钢中部层流冷却水量设置为正常水量；经过减少冷却水量后不同厚度规格的带钢头部0-120米层流冷却“水冷段”冷却速率控制在38℃/s-64℃/s，带钢尾部0-120米层流冷却“水冷段”冷却速率控制在34.1℃/s-55℃/s，带钢正常位置层流冷却“水冷段”冷却速率控制在42℃/s-92.8℃/s。
上述的一种提高焊瓶钢杯口形状均匀性的带钢生产方法，所述步骤（3）轧制工序中粗轧最后道次轧制温度范围为1025℃-1060℃，精轧开轧温度范围为964℃-975℃，避开978℃-1023℃之间部分再结晶温区轧制。
上述的一种提高焊瓶钢杯口形状均匀性的带钢生产方法，所述步骤（5）平整工序中入口张力控制为60KN-180KN，出口张力控制为180KN-400KN，压下力控制为600KN-3600KN，延伸率控制为0.2%-1.5%。
上述的一种提高焊瓶钢杯口形状均匀性的带钢生产方法，所述步骤（3）中层流冷却正常水量为带钢上表面冷却水量与下表面冷却水量之和，范围2000m3/h
-2680m3/h。
本发明首先利用热模拟试验机测定目标钢种动态连续转变过程和绘制CCT曲线，控制层流冷却工艺及带钢微观组织变化规律，得到通卷均匀的微观组织，达到力学性能均匀性的目的。其中在轧制工序中，需要避开978℃-1023℃之间部分再结晶温区轧制，以避免混晶组织带来的性能恶化；层流冷却速率采用降速冷却模式，将冷却速率控制在34.1℃/s-92.8℃/s，主要目的是控制带钢厚度方向上晶粒尺寸均匀性，使通卷微观组织分布均匀且晶粒尺寸差异性明显降低；对带钢不同部位层流冷却水量的控制使带钢通卷温度变化均匀，奥氏体晶粒长大、相变差异性小；平整工序的增加能够提高带钢表面硬度并消除屈服平台，使钢板在拉伸或深冲时获到各向均匀的延伸。
本发明的有益效果：
（1）带钢温度分布均匀性得到很大的改善，带钢头部0-120米平均温度与尾部0-120米平均温度之差范围5℃-17℃，通过调整边部遮挡装置横移位移量，使带钢横向同一水平线上向操作侧、四分之一、心部、四分之三、驱动侧温度之差范围5℃-15℃。
（2）带钢微观组织的均匀性得到很大的改善，对于同一厚度规格的带钢，沿同一宽度方向上取0度、30度、45度、60度、90度五个方向试样，沿着厚度方向上进行表面位置、心部位置微观结构检测，检测结果显示：热轧带钢微观组织以铁素体(含量77%-93%）和珠光体(含量7%-23%)为主，带钢近表位置晶粒度尺寸范围在5.6μm-12.9μm，带钢心部位置晶粒尺寸范围在5.9μm-14.8μm；带钢晶粒大小通卷分布均匀，结构一致，无混晶组织及偏析出现。
（3）带钢力学性能的均匀性得到很大的改善，对于同一厚度规格的带钢，沿同一宽度方向上，取0度、30度、45度、60度、90度五个方向试样进行检测，结果显示：①带钢头部0-120米：屈服强度差值范围是1.2MPa-6.6MPa，抗拉强度差值范围是2.4MPa-7.5MPa，延伸率差值范围0.45%-4.4%；②带钢中间位置：屈服强度差值范围是0.6MPa-6.4MPa，抗拉强度差值范围是1.9MPa-6.8MPa，延伸率差值范围0.39%-4.28%；③带钢尾部0-120米：屈服强度差值范围是2.1MPa-6.9MPa，抗拉强度差值范围是2.3MPa-7.7MPa，延伸率差值范围0.66%-5.3%；力学性能通卷分布均匀，不同方向上差值较小，保证钢板在拉伸或深冲时获到各向均匀的延伸。
（4）经过平整后，带钢表面维氏硬度范围为140HV-155HV，平整卷较热轧卷提高了5%-12%，大大提高后续冲压成型和加工后杯口形状的均匀性。
（5）制成的瓶体成品杯口最大直径与最小直径之差范围0.04mm-4.82mm。
本发明使焊瓶钢带卷通卷温度分布均匀，晶粒长大、相变差异性减小，优化的平整工序在消除屈服平台的同时提高了带钢表面硬度，各向力学性能的均匀性得到很大的提高，大大提高了焊瓶钢后续拉伸或深冲时各向延伸的均匀性，提高加工后杯口形状的均匀性，解决了焊瓶钢原料“各向力学性能不均”和“表面硬度偏低”造成的杯口不齐质量缺陷问题，提高焊瓶制品的安全性及美观性。
附图说明
图1 是本发明目标钢种HP295动态连续冷却转变曲线；
图2是本发明目标钢种HP295厚度方向上不同的冷却速率曲线；
图3是本发明实施例1中与带钢轧制方向不同角度的金相组织；
(a)0度；(b)30度；(c)45度；(d)60度；(e)90度；
图4是本发明实施例1中不同取样位置及不同方向上力学性能图；
(a)屈服强度；(b)抗拉强度；(c)延伸率；
图5是本发明实施例1中平整后带钢表面维氏硬度数值；
图6是本发明实施例2中与带钢轧制方向不同角度的金相组织；
(a)0度；(b)30度；(c)45度；(d)60度；(e)90度；
图7是本发明实施例2中不同取样位置及不同方向上力学性能图；
(a)屈服强度；(b)抗拉强度；(c)延伸率；
图8是本发明实施例2中平整后带钢表面维氏硬度数值；
图9是本发明实施例3中与带钢轧制方向不同角度金相组织；
(a)0度；(b)30度；(c)45度；(d)60度；(e)90度；
图10是本发明实施例3中不同取样位置及不同方向上力学性能图；；
(a)屈服强度；(b)抗拉强度；(c)延伸率
图11是本发明实施例3中平整后带钢表面维氏硬度数值。
具体实施方式
以下通过实施例，对本发明作进一步说明。
一种提高焊瓶钢杯口形状均匀性的带钢生产方法，具体步骤如下：
（1）、炼钢-连铸工序生产铸坯：通过冶炼得到纯净的钢水，连铸采用恒拉速控制，通过电磁搅拌、动态轻压下等技术减少铸坯成分偏析、中心疏松，均匀分布夹杂物得到无缺陷的铸坯，其成分重量百分含量分别为：C：0.14%-0.17%， Si：≤0.05%，Mn：0.8%-1.0%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，Als：0.015%-0.035%，Ti：0.01%-0.02%；
（2）、铸坯加热工序：将铸坯加热到1160℃-1240℃，保温20min-60min，消除铸坯温度梯度；
（3）、铸坯轧制工序：粗轧最后道次轧制温度范围为1025℃-1060℃，精轧开轧温度范围为964℃-975℃，避开978℃-1023℃之间部分再结晶温区轧制，避免混晶组织带来的性能恶化；采用层流冷却工艺，根据带钢的化学成分和厚度设计层流冷却速率和边部遮挡行程；层流冷却速率控制在34.1℃/s-92.8℃/s；边部遮挡单侧行程为0mm-270mm；采用组合式层流冷却模式：带钢上表面层流冷却水量为下表面的81%-95%，带钢头部0-120米层流冷却水量为正常水量的70%-85%，尾部0-120米冷却水量为正常水量的50%-75%，带钢中部层流冷却水量设置为正常水量；经过减少冷却水量后不同厚度规格的带钢头部0-120米层流冷却“水冷段”冷却速率控制在38℃/s-64℃/s，带钢尾部0-120米层流冷却“水冷段”冷却速率控制在34.1℃-55℃/s，带钢正常位置层流冷却“水冷段”冷却速率控制在42℃/s-92.8℃/s。
（4）、带钢卷取工序：在保证性能的前提下卷取温度为570℃-630℃；
（5）、平整工序：入口张力60KN-180KN，出口张力180KN-400KN，压下力为600KN-3600KN，延伸率为0.2%-1.5%。
更具体的现场控制优化调整轧制工艺实施例如下：
实施例1：通过冶炼得到纯净的钢水，连铸采用恒拉速控制，通过电磁搅拌、动态轻压下等技术减少铸坯成分偏析、中心疏松，均匀分布夹杂物得到无缺陷的铸坯，其成分重量百分含量为：C：0.140%， Si：0.0153%，Mn：0.8012%，P：0.0046%，S：0.0028%，Als：0.015%，Ti：0.0118%。将铸坯加热到1240℃，保温50min，消除铸坯温度梯度。粗轧最后道次轧制温度为1060℃，精轧开轧温度975℃，终轧温度为892℃，厚度范围2.01mm-3.0mm。层流冷却采取降速冷却、投用边部遮挡、组合式冷却模式：①层流冷却速率在原有基础上降低26%；②边部遮挡单侧行程为186mm；③带钢上表面层流冷却水量为下表面的85%，带钢头部0-120米层流冷却水量为正常水量的71%，尾部0-120米冷却水量为正常水量的68%；④带钢头部0-120米层流冷却“水冷段”冷却速率平均值控制在57℃/s，尾部0-120米层流冷却“水冷段”冷却速率平均值控制在43℃/s，正常位置层流冷却“水冷段”冷却速率平均值控制在74℃/s。在保证性能的前提下卷取温度为630℃；平整工序：入口张力160KN，出口张力360KN，压下力为3500KN，延伸率为1.12%。
获得的焊瓶钢头部0-120米平均温度与尾部0-120米平均温度之差17℃。同一水平线上操作侧、四分之一、心部、四分之三、驱动侧温度之差最大值为9℃。表面位置晶粒度尺寸范围在5.6μm-10.4μm，心部位置晶粒尺寸范围在5.9μm-12.8μm。带钢头部0-120米：屈服强度范围是329.7MPa-332.5MPa，最大差值为2.8MPa，抗拉强度差值范围是468.1MPa-471.3MPa，最大差值为3.2MPa，延伸率范围是29.75%-31.49%，最大差值为1.74%。②带钢中间位置：屈服强度范围是326.9MPa-329.1MPa，最大差值为2.2MPa，抗拉强度差值范围是465.5MPa-468.6MPa，最大差值为3.1MPa，延伸率范围是29.88%-31.38%，最大差值为1.5%。③带钢尾部0-120米：屈服强度范围是326.8MPa-332.2MPa，最大差值为5.4MPa，抗拉强度差值范围是464.3MPa-469.2MPa，最大差值为4.9MPa，延伸率范围是29.67%-31.64%，最大差值为1.97%。平整后带钢表面维氏硬度范围146.1HV-150.3HV，平整卷较热轧卷表面维氏硬度提高了9.6%。后续成型或加工过程中杯口最大直径与最小直径之差范围4.26mm。杯口形状的均匀性提高64%。
实施例2：通过冶炼得到纯净的钢水，连铸采用恒拉速控制，通过电磁搅拌、动态轻压下等技术减少铸坯成分偏析、中心疏松，均匀分布夹杂物得到无缺陷的铸坯，其成分重量百分比范围为：C：0.1539%，Si：0.0294%，Mn：0.8745%，P：0.0098%，S：0.0032%，Als：0.024%，Ti：0.0179%。将铸坯加热到1196℃，保温45min，消除铸坯温度梯度。粗轧最后道次轧制温度为1042℃，精轧开轧温度971℃，终轧温度为885℃，厚度范围3.01mm-6.0mm。层流冷却采取降速冷却、投用边部遮挡、组合式冷却模式：①层流冷却速率在原有基础上降低20%；②边部遮挡单侧行程为150mm；③带钢上表面层流冷却水量为下表面的90%，带钢头部0-120米层流冷却水量为正常水量的76%，尾部0-120米冷却水量为正常水量的73%；④带钢头部0-120米层流冷却“水冷段”冷却速率控制在52℃/s，尾部0-120米层流冷却“水冷段”冷却速率控制在40℃/s，正常位置层流冷却“水冷段”冷却速率控制在65℃/s。在保证性能的前提下卷取温度为610℃；平整工序：入口张力140KN，出口张力320KN，压下力为3000KN，延伸率为0.53%。
获得的焊瓶钢卷取温服经过测量后，头部0-120米平均温度与尾部0-120米平均温度之差11℃。同一水平线上操作侧、四分之一、心部、四分之三、驱动侧温度之差最大值为6℃。表面位置晶粒度尺寸范围在8.8μm-13.7μm，心部位置晶粒尺寸范围在9.4μm-14.6μm。带钢头部0-120米：屈服强度范围是330.3MPa-334.9MPa，最大差值为4.6MPa，抗拉强度差值范围是468.0MPa-472.1MPa，最大差值为4.1MPa，延伸率范围是30.54%-32.87%，最大差值为2.33%。②带钢中间位置：屈服强度范围是327.9MPa-332.7MPa，最大差值4.8MPa，抗拉强度差值范围是466.3MPa-468.9MPa，最大差值为2.6MPa，延伸率范围是31.85%-33.63%，最大差值为1.78%。③带钢尾部0-120米：屈服强度范围是329.7MPa-333.8MPa，最大差值为4.1MPa，抗拉强度差值范围是466.6MPa-471.9MPa，最大差值为5.3MPa，延伸率范围是30.16%-32.88%，最大差值为2.72%。平整后带钢表面维氏硬度范围143.3HV-148.8HV，平整卷较热轧卷表面维氏硬度提高了7.6%。后续成型或加工过程中杯口最大直径与最小直径之差范围2.84mm。杯口形状的均匀性提高72%。
实施例3：通过冶炼得到纯净的钢水，连铸采用恒拉速控制，通过电磁搅拌、动态轻压下等技术减少铸坯成分偏析、中心疏松，均匀分布夹杂物得到无缺陷的铸坯，其成分重量百分比范围为：C：0.170%， Si：0.0348%，Mn：1.00%，P：0.0108%，S：0.0028%，Als：0.0349%，Ti：0.02%。将铸坯加热到1175℃，保温40min，消除铸坯温度梯度。粗轧最后道次轧制温度为1030℃，精轧开轧温度964℃，终轧温度为878℃，厚度范围6.01mm-14.0mm。层流冷却采取降速冷却、投用边部遮挡、组合式冷却模式：①层流冷却速率在原有基础上降低16%；②边部遮挡单侧行程为95mm；③带钢上表面层流冷却水量为下表面的94%，带钢头部0-120米层流冷却水量为正常水量的82%，尾部0-120米冷却水量为正常水量的75%；④带钢头部0-120米层流冷却“水冷段”冷却速率控制在47℃/s，尾部0-120米层流冷却“水冷段”冷却速率控制在38℃/s，正常位置层流冷却“水冷段”冷却速率控制在60℃/s。在保证性能的前提下卷取温度为575℃；平整工序：入口张力120KN，出口张力290KN，压下力为2700KN，延伸率为0.29%。
获得的焊瓶钢卷取温度经过测量后，头部0-120米平均温度与尾部0-120米平均温度之差8℃。同一水平线上操作侧、四分之一、心部、四分之三、驱动侧温度之差5℃。表面位置晶粒度尺寸范围在7.7μm-14.6μm，心部位置晶粒尺寸范围在8.8μm-15.9μm。带钢头部0-120米：屈服强度范围是324.2MPa-327.2MPa，最大差值为3.0MPa，抗拉强度差值范围是462.5MPa-466.2MPa，最大差值为3.7MPa，延伸率范围是32.23%-34.12%，最大差值为1.89%。②带钢中间位置：屈服强度范围是322.7MPa-329.1MPa，最大差值为6.4MPa，抗拉强度差值范围是460.5MPa-463.9MPa，最大差值为3.4MPa，延伸率范围是32.68%-33.54%，最大差值为0.86%。③带钢尾部0-120米：屈服强度范围是323.8MPa-328.2MPa，最大差值为4.4MPa，抗拉强度差值范围是461.3MPa-464.6MPa，最大差值为3.3MPa，延伸率范围是32.37%-33.44%，最大差值为1.07%。平整后带钢表面维氏硬度范围(140.8-147)HV，平整卷较热轧卷表面维氏硬度提高了5.45%。后续成型或加工过程中杯口最大直径与最小直径之差范围1.29mm。杯口形状的均匀性提高80%。
Claims (3)
1.一种提高焊瓶钢杯口形状均匀性的带钢生产方法，包含如下工艺步骤：
（1）、炼钢-连铸工序生产铸坯；
（2）、铸坯加热工序，消除铸坯温度梯度；
（3）、铸坯轧制工序；
（4）、带钢卷取工序；
（5）、平整工序；
所述步骤（1）中铸坯成分重量百分含量分别为：C：0.14%-0.17%， Si：≤0.05%，Mn：0.8%-1.0%，P：≤0.015%，S：≤0.005%，Als：0.015%-0.035%，Ti：0.01%-0.02%；所述步骤（3）铸坯轧制的冷却方式为层流冷却，所述步骤（4）中卷取温度为570℃-630℃，其特征在于：所述步骤（2）铸坯加热温度为1160℃-1240℃，保温40 min -60 min；所述步骤（3）轧制工序中层流冷却速率控制在34.1℃/s-92.8℃/s；
所述步骤（3）轧制工序中边部遮挡单侧行程为0-270mm；层流冷却水量分别控制为：带钢上表面层流冷却水量按重量百分比计为下表面的81%-95%，带钢头部0-120米层流冷却水量按重量百分比计为正常水量的70%-85%，带钢尾部0-120米冷却水量按重量百分比计为正常水量的50%-75%，带钢中部层流冷却水量设置为正常水量；经过减少冷却水量后不同厚度规格的带钢头部0-120米层流冷却“水冷段”冷却速率控制在38℃/s-64℃/s，带钢尾部0-120米层流冷却“水冷段”冷却速率控制在34.1℃/s-55℃/s，带钢正常位置层流冷却“水冷段”冷却速率控制在42℃/s-92.8℃/s；所述步骤（3）中层流冷却正常水量为带钢上表面冷却水量与下表面冷却水量之和，范围2000m3/h -2680m3/h。
2.如权利要求1所述的一种提高焊瓶钢杯口形状均匀性的带钢生产方法，其特征在于：所述步骤（3）轧制工序中粗轧最后道次轧制温度范围为1025℃-1060℃，精轧开轧温度范围为964℃-975℃，避开978℃-1023℃之间部分再结晶温区轧制。
3.如权利要求1所述的一种提高焊瓶钢杯口形状均匀性的带钢生产方法，其特征在于：所述步骤（5）平整工序中入口张力控制为60KN-180KN，出口张力控制为180KN-400KN，压下力控制为600KN-3600KN，延伸率控制为0.2%-1.5%。
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