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CN111534673A - 一种改善带钢酸洗表面质量的方法 - Google Patents

一种改善带钢酸洗表面质量的方法 Download PDF

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王泽鹏
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Abstract

本发明公开了一种改善带钢酸洗表面质量的方法，所述方法包括，将钢水进行冶炼，得到板坯；将所述板坯依次进行加热、粗轧和精轧，得到带钢；将所述带钢卷取，得到热轧卷；将所述热轧卷依次进行一次冷却和二次冷却，所述二次冷却是将所述一次冷却后的热轧卷吊入装有工业循环水的水冷槽中进行，所述二次冷却中，入水温度为580～600℃，出水温度为80～100℃，冷却速率为10～20℃/s。本发明采用水冷槽冷却，能获得薄而通卷均匀的氧化铁皮，酸洗后带钢表面无氧化铁皮残留，表面质量良好。且成本低，易于推广。

Description

一种改善带钢酸洗表面质量的方法
技术领域
本发明属于轧钢技术领域，特别涉及一种改善带钢酸洗表面质量的方法。
背景技术
在板坯加热、粗轧和精轧的过程中，带钢上下表面会出现氧化现象，生成氧化铁皮，氧化铁皮能够很牢固地覆盖在带钢的表面。根据使用需求，带钢可能会进行冷轧或者热镀等工艺，但是进行冷轧或者热镀工艺前必须通过酸洗去除带钢表面的氧化铁皮，才能保证冷轧和热镀的质量。在带钢进行酸洗后可能会出现“黑带”、酸洗后表面色泽发灰、酸洗色差和横折印等多种表面质量缺陷。
在生产过程中，带钢酸洗难，酸洗后表面颜色不均匀，表现为色差缺陷，同时会造成酸洗机组的生产速度、产能下降，还会影响冷轧机组的乳化液和轧辊的使用。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种改善带钢酸洗表面质量的方法，以解决现有技术中热轧钢带酸洗困难带来的表面质量问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明实施例提高了一种改善带钢酸洗表面质量的方法，所述方法包括，
将钢水进行冶炼，得到板坯；
将所述板坯依次进行加热、粗轧和精轧，得到带钢；
将所述带钢卷取，得到热轧卷；
将所述热轧卷依次进行一次冷却和二次冷却，所述二次冷却是将所述一次冷却后的热轧卷吊入装有工业循环水的水冷槽中进行，所述二次冷却中，入水温度为580～600℃，出水温度为80～100℃，冷却速率为10～20℃/s。
进一步地，所述卷取是对所述带钢进行U型卷取，所述带钢沿轧制方向，依次包括头部、中部和尾部，所述卷取时，所述带钢的中部温度为710～740℃，所述带钢的头部和尾部的温度均比所述带钢的中部温度高30℃。
进一步地，所述一次冷却为空冷和风冷中的一种，所述一次冷却时间为0.5～1h。
进一步地，所述工业循环水的水温为20～50℃。
进一步地，所述二次冷却中，位于所述水冷槽中的任意相邻的两件所述热轧卷之间的距离≥1m。
进一步地，在所述将所述热轧卷依次进行一次冷却和二次冷却之后，还包括：对所述二次冷却后的热轧卷进行拉矫，在所述拉矫开始时，所述二次冷却后的热轧卷各圈的温度均＜40℃。
进一步地，所述拉矫过程中，插入量为20～30mm。
进一步地，所述拉矫过程中，延伸率为1.52～2％。
进一步地，所述热轧卷为低碳铝镇静钢热轧卷。
本发明的有益效果至少包括：
本发明实施例提供了一种改善带钢酸洗表面质量的方法，所述方法包括，将钢水进行冶炼，得到板坯；将所述板坯依次进行加热、粗轧和精轧，得到带钢；将所述带钢卷取，得到热轧卷；将所述热轧卷依次进行一次冷却和二次冷却，所述二次冷却是将所述一次冷却后的热轧卷吊入装有工业循环水的水冷槽中进行，所述二次冷却中，入水温度为580～600℃，出水温度为80～100℃，冷却速率为10～20℃/s。控制热轧卷的入水温度，可以减少热轧卷在FeO发生共析反应的温度区间，可以尽可能的提高氧化铁皮中的FeO的比例，抑制生成结构更致密的Fe3O4；且在工业循环水中进行冷却，热轧卷冷却更均匀，通卷的厚度差更小。入水温度与工业循环水的相互配合，获得了通卷均匀较薄的疏松的氧化铁皮，易酸洗，酸洗速率至少提升30％，酸洗后无色差缺陷，具有良好的表面质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的水冷槽实景图；
图2为本发明实施例的热轧卷相变曲线图；
图3为采用自然通风和机械风冷进行带钢冷却后的氧化铁皮结构图；
图4为热轧卷卷取过程中通卷温度分布图，其中横坐标为热轧卷的长度(m)，纵坐标为热轧卷的温度(℃)；
图5为采用自然空冷和机械风冷方式冷却的热轧卷，外圈温度为80℃，芯部温度为200℃酸洗后表面横折缺陷；
图6为采用自然空冷和机械风冷方式冷却的热轧卷，外圈温度为80℃，芯部温度为200℃酸洗后色差缺陷；
图7为本发明实施例热轧卷酸洗后的表面；
图8为入水温度为600℃下(实施例3)的带钢的氧化铁皮结构；
图9为入水温度为550℃下(对比例2)的带钢的氧化铁皮结构。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
本发明实施例提供了一种改善带钢酸洗表面质量的方法，所述方法包括，
将钢水进行冶炼，得到板坯；
将所述板坯依次进行加热、粗轧和精轧，得到带钢；
将所述带钢卷取，获得热轧卷；
将所述热轧卷依次进行一次冷却和二次冷却，所述二次冷却是将所述一次冷却后的热轧卷吊入装有工业循环水的水冷槽中进行，所述二次冷却中，入水温度为580～600℃，出水温度为80～100℃，冷却速率为10～20℃/s。
热轧卷表面存在一层氧化铁皮，氧化铁皮的厚度和结构对后续的酸洗难易程度影响很大，氧化铁皮结构中FeO的比例越高，酸洗会越容易。在570～1370℃时，氧化铁皮主要以FeO为主，且FeO处于较为稳定状态，当温度低于570℃时，FeO不稳定，开始发生共析反应生成α-Fe+Fe3O4的混合产物，并且根据成分的差异，共析反应有一个鼻尖温度，降低到一定温度下就不发生该共析反应。本发明所阐述低碳铝镇静钢，在实际生产中，热轧过程中基本形成以FeO为主的氧化铁皮，如果卷取温度过低，或者卷取后钢卷在空气中缓慢冷却，FeO在卷取及之后的缓冷过程中发生先共析或共析反应转变成α-Fe和Fe3O4，无法有效获得高FeO的氧化铁皮。因此，控制热轧卷的入水温度，入水温度不可过低，可以使钢卷快速的通过570℃的敏感温度区间(避免这个温度阶段空气中缓慢冷却)，减少共析反应的发生，抑制生成α-Fe和Fe3O4。既可以获得高比例FeO的氧化铁皮，又节省冷却时间，提高冷却效率，产品质量和生产效率有机统一。
采用水冷槽(见图1)进行二次冷却除了可以控制氧化铁皮的结构，另一方面，热轧卷在工业循环水中冷却比普通的空冷或者机械风冷冷却更均匀，这样热轧卷芯部的温度和外圈的温差小，热轧卷通卷的氧化铁皮厚度差相应的可以变小，再配合合适本发明的出水温度，便可以得到厚度比较薄的均匀的氧化铁皮，氧化铁皮厚度比常规低30～50％，相应的酸洗效率提高30％以上，同时较低的出水温度也可以迅速安排冷轧上线，提高生产效率。
再一方面，水冷槽水冷使热轧卷出水温度低，利用钢卷自持温度将表面水分蒸发，可以避免现有技术中采用机械风冷或者自然风冷，热轧卷温度高，在拉矫、酸洗的拉力作用下出现横折印缺陷。
由于在轧制获得热轧卷的过程中，材料内部产生了相变，而相变对热轧卷的组织和性能会造成较大的影响，相变曲线如图2所示，因此热轧卷的入水温度必须在相变点以下入水，这样不会对钢卷的组织和性能造成影响，且钢卷在水中的冷速不大于20℃/s，入水温度600℃以下不会对热轧组织和性能造成不良影响。并且入水温度超过600℃，高温的氧化铁皮遇到低温水会炸裂，水冷过程会造成腐蚀。
目前传统的技术是在热轧卷下线后通过自然通风和机械风冷来加快冷却，这一定程度上可以降低热轧卷外圈氧化铁皮的厚度，但是由于传统处理的热轧卷芯部温度较外圈温度仍然很高，造成热轧卷芯部氧化铁皮仍然较厚；因为自然通风和机械风冷冷却缓慢，热轧卷芯部氧化铁皮中FeO发生较多分解，产物为a-Fe和Fe3O4，这对酸洗产生不利影响，传统技术下获得的氧化铁皮结构如图3所示，测得氧化铁皮典型厚度为9.072μm。
进一步地，所述卷取是对所述带钢进行U型卷取，所述带钢沿轧制方向，依次包括头部、中部和尾部，所述卷取时，所述带钢的中部温度为710～740℃，所述带钢的头部和尾部的温度均比所述带钢的中部温度高30℃。
带钢的头部是指沿轧制方向，位于带钢0～15m处的长度范围内的带钢，带钢的尾部是指沿着与轧制方向相反的方向，位于带钢0～15m处的长度范围内的带钢，带钢的中部是带钢中除去上述的头部和尾部长度范围后，余下的长度范围的带钢。由于热轧卷卷取后内外圈冷却速度大于中部，这样会造成氧化铁皮在整卷不同位置的铁皮结构和厚度差异较大，因此为了减少这种差异，确定了卷取段的头尾温度补偿；如果卷取温度过低，内外圈的温度损失会更大，有可能内外圈的氧化铁皮中FeO会分解，形成的铁皮对酸洗不利，热轧卷的卷取温度如图4所示。卷取温度不可过低，对于低碳铝镇静钢，卷取温度太低，会明显的提高屈服强度和延伸率。
进一步地，所述一次冷却为空冷和风冷中的一种，所述一次冷却时间为0.5～1h。
精轧后获得的带钢经过卷取后，需要进行吊装下线，这个过程是生产实际情况决定的，因此这个过程相当于是空冷，也可以采用风机等设备对热轧卷进行物理吹风进行一次冷却。热轧卷内部存在相变，为了保证材料的组织和性能，必须进行一次冷却至特定温度才可入水进行二次冷却。
进一步地，所述工业循环水的水温为20～50℃。为了工艺的稳定性，对同一规格的热轧卷所用冷却水的溢水槽高度和进水口水量动态调整，以使工业循环水的水温保持在50℃以下。
进一步地，所述二次冷却中，位于所述水冷槽中的任意相邻两件所述热轧卷之间的距离≥1m。水冷槽中的热轧卷原则上大间距放置，至少为1m。该方式热轧卷可以和工业循环水快速热交换，保证了热轧卷快速通过570℃的敏感温度区间，减少氧化铁皮中FeO的分解。
进一步地，在所述将所述热轧卷依次进行一次冷却和二次冷却之后，还包括：对所述二次冷却后的热轧卷进行拉矫，在所述拉矫开始时，所述二次冷却后的热轧卷各圈的温度均＜40℃。
虽然二次冷却出水温度已经较低，但是为了避免横折印的缺陷，冷轧上线仍然要测量钢卷温度，控制热轧卷各圈温度不超过40℃，以避免出现横折印缺陷。如果温度过高，在开卷张力作用下，带钢表面应力达到或超过材料的屈服强度，会引起带钢产生塑性变形，并且集中在某一区域进行，从而形成凹凸不平的横折印缺陷。采用传统的自然通风和机械风冷的冷却工艺，如果热轧卷外圈温度为80℃，芯部温度为200℃，芯部温度过高冷轧上线在开卷张力下会形成严重程度横折印缺陷和色差缺陷，如图5和图6所示；而本发明水冷槽二次冷却的热轧卷外圈温度为80℃时，芯部温度基本为100℃，也会出现中等程度横折印。
控制热轧卷各圈温度不超过40℃，还可以避免热轧卷芯部温度过高，造成的冷轧辊表面胶层破坏的问题。
进一步地，所述拉矫过程中，插入量为20～30mm，延伸率为1.52～2％。拉矫插入量和延伸率越大，氧化铁皮破除效果越好，但同时对设备的磨损越大，因此插入量为20～30mm，延伸率为1.52％。经过自然冷却和机械风冷方式冷却的热轧卷在较大的插入量40mm，延伸率2％的工艺条件下，仍旧存在色差等酸洗缺陷，不能满足生产需求。而本申请水冷槽二次冷却的热轧卷在较小的插入量20～30m和较小的延伸率1.5％时，便可以达到果良好酸洗效果，轻微或者无酸洗色差及横折印缺陷，如图7所示，并且工艺窗口大，适应产线要求，设备损害小。
进一步地，所述热轧卷为低碳铝镇静钢热轧卷。
本发明的低碳铝镇静钢热轧卷是指碳含量为0.02～0.25％，铝完全脱氧的碳素钢。
本发明使用自制水冷槽装置对热轧卷进行二次冷却，同时配合卷取工艺，在保证材料的组织和性能的基础上，获得了FeO比例超过30％的氧化铁皮和较薄的厚度，易酸洗，酸洗速率提升至少30％，酸洗效果良好；再配合入拉矫机热轧卷温度和拉矫插入量和延伸率，无横折和色差缺陷，表面质量良好。采用自制水冷槽，成本低，辅助优化热轧工艺，节约冷却时间；按照本发明方法获得的氧化铁皮一定程度粘附性降低，同时无横折印、酸洗色差等表面缺陷，同时易于酸洗，大大提高了酸洗效率和改善了酸洗效果。
下面将结合具体的实施例对本申请的技术方案和发明思路做更详细的说明。
低碳铝镇静钢中SPHC产量大，成分简单，因此，实施例1到实施例4、对比例1到对比例2以SPHC为研究对象，将合格的钢水连铸获得板坯，板坯的化学成分如表1所示。将板坯进行加热、粗轧和精轧，将精轧后的带钢层流冷却后进行U型卷取，带钢头尾的温度比带钢中部的温度高30℃，得到热轧卷，对所述热轧卷采用短时间机械风冷或空冷；将冷却后的热轧卷吊装至工业循环水冷槽鞍座上进行快速水冷，工业循环水温度为45℃，相邻两件热轧卷之间的距离为1m；水冷后的热轧卷进入拉矫机拉矫，破鳞后进行酸洗。
与实施1到实施例4、对比例1到对比例2不同的是，对比例3到对比例5采用普通卷取方式卷取后的热轧卷进行机械风冷后，依次进行拉矫、破鳞和酸洗。
实施例1到实施例4、对比例1到对比例5的工艺控制如表2所示。
表1
牌号 C，％ Si，％ Mn，％ P，％ S，％ Alt，％ N，％
SPHC 0.03 0.03 0.22 0.018 0.015 0.018 0.0035
表2
Figure BDA0002530082280000071
需要说明的是，表2中实施例1到实施例4、对比例1到对比例2的卷取温度列的数据表示带钢中部的卷取温度，实施例1到实施例4、对比例1到对比例2带钢头尾附近的卷取温度比所列数据温度高30℃。
采用扫描电镜测量实施例1到实施例4，对比例1到对比例5的氧化铁皮厚度，氧化铁皮中的FeO比例采用XRD分析仪测量，并对酸洗后的质量进行评价。其中，横折缺陷按照严重程度划分，从轻到重，依次为无、轻微、中等和严重四个等级；色差缺陷按照严重程度划分，从轻到重，依次为无、轻微、中等和严重四个等级。结果如表3所示。
表3
编号 FeO的比例，％ 横折印缺陷 色差缺陷
实施例1 31 无 无
实施例2 33 无 无
实施例3 34 无 无
实施例4 33 无 无
对比例1 34 中等 无
对比例2 18 轻微 中等
对比例3 21 严重 中等
对比例4 19 严重 严重
对比例5 18 轻微 严重
根据表3中的检测结果可知，本申请实施例1到实施例4中，带钢表面氧化铁皮中FeO的含量为31～34％，FeO含量高，易酸洗；酸洗后，带钢表面无横折缺陷，无色差缺陷。实施例3的氧化铁皮结构如图8，氧化铁皮厚度为4.946～6.669μm。对比例1采用本申请提出的U型卷取和水冷槽水冷控制，FeO含量高，为34％，但是带钢入拉矫机时的温度为80℃，较高，即使在80mm插入量条件下，仍然出现了横折缺陷；对比例2也采用U型卷取，但带钢入水温度低，为550℃，由于FeO在入水前的空气中已经发生了部分分解，因此FeO含量低，仅为18％，氧化铁皮结构如图9，测量的典型氧化铁皮厚度为7.275～7.498μm，横折缺陷轻微，色差缺陷中等。对比例3到对比例5采用常规的卷取，以及机械风冷，不仅氧化铁皮中FeO含量低，为18～21％，都存在不同程度的横折缺陷和色差缺陷。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种改善带钢酸洗表面质量的方法，其特征在于，所述方法包括，
将钢水进行冶炼，得到板坯；
将所述板坯依次进行加热、粗轧和精轧，得到带钢；
将所述带钢卷取，得到热轧卷；
将所述热轧卷依次进行一次冷却和二次冷却；所述二次冷却是将所述一次冷却后的热轧卷吊入装有工业循环水的水冷槽中进行，所述二次冷却中，入水温度为580～600℃，出水温度为80～100℃，冷却速率为10～20℃/s。
2.根据权利要求1所述的一种改善带钢酸洗表面质量的方法，其特征在于，所述卷取是对所述带钢进行U型卷取；所述带钢沿轧制方向，依次包括头部、中部和尾部；所述卷取时，所述带钢的中部温度为710～740℃，所述带钢的头部和尾部的温度均比所述带钢的中部温度高30℃。
3.根据权利要求1所述的一种改善带钢酸洗表面质量的方法，其特征在于，所述一次冷却为空冷和风冷中的一种，所述一次冷却时间为0.5～1h。
4.根据权利要求1所述的一种改善带钢酸洗表面质量的方法，其特征在于，所述工业循环水的水温为20～50℃。
5.根据权利要求1所述的一种改善带钢酸洗表面质量的方法，其特征在于，所述二次冷却中，位于所述水冷槽中的任意相邻的两件所述热轧卷之间的距离≥1m。
6.根据权利要求1所述的一种改善带钢酸洗表面质量的方法，其特征在于，在所述将所述热轧卷依次进行一次冷却和二次冷却之后，还包括：
对所述二次冷却后的热轧卷进行拉矫，在所述拉矫开始时，所述二次冷却后的热轧卷各圈的温度均＜40℃。
7.根据权利要求6所述的一种改善带钢酸洗表面质量的方法，其特征在于，所述拉矫过程中，插入量为20～30mm。
8.根据权利要求6所述的一种改善带钢酸洗表面质量的方法，其特征在于，所述拉矫过程中，延伸率为1.52～2％。
9.根据权利要求1所述的一种改善带钢酸洗表面质量的方法，其特征在于，所述热轧卷为低碳铝镇静钢热轧卷。
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