用於中薄板坯連軋生產鈮微合金化鋼的工藝方法及裝置的製作方法

2023-11-03 18:25:07

專利名稱：用於中薄板坯連軋生產鈮微合金化鋼的工藝方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種軋鋼工藝方法及裝置，特別是在中薄板坯連軋生產線上通過控軋控 冷技術，實現對鈮微合金化鋼種未再結晶軋制的工藝方法，屬冶金軋鋼技術領域。
背景技術：
鈮微合金化鋼種主要是利用鈮在奧氏體中的高溫析出行為(約在960°C)，提高再結 晶終止溫度，從而實現未再結晶軋制，使奧氏體在變形過程中不發生再結晶， 一方面積 累形變能，增加鐵素體相變驅動力；另一方面提高變形奧氏體的形變帶，提供更多的鐵 素體形核位置，最終達到組織細化，提高鋼材綜合性能的目的。鈮微合金化鋼種控制軋 制是通過細化最終產品的晶粒組織，達到提高的鋼材力學性能和工藝性能的目的。針對 鈮元素的上述特點，其技術要求為l.提高粗軋開軋溫度，使鈮在連鑄坯中充分固溶，粗 軋階段通過奧氏體再結晶細化鑄坯的原始奧氏體晶粒，也就是使中間坯的奧氏體晶粒尺 寸細化。2.相應降低中間坯的精軋開始溫度(小於鈮在鋼中的析出溫度)，使中間坯在精 軋階段不發生奧氏體再結晶，從而實現精軋區的奧氏體未再結晶軋制。綜上，鈮微合金 化鋼的控制軋制技術可以總結為高溫粗軋、低溫精軋，因此在軋鋼過程中存在一個溫度 銜接的問題。
目前中薄板坯連軋生產線鈮微合金化鋼種的生產現狀有三種方式l.通過降低開軋
溫度來降低精軋溫度，滿足鈮微合金化鋼種未再結晶軋制對精軋溫度的要求。這種做法 的缺點是開軋溫度低，造成連鑄坯中的鈮不能完全固溶，使鈮的作用不能充分發揮，產
品力學性能低。2.保證粗軋溫度，使鈮在連鑄坯中完全固溶，這樣就提高了粗軋溫度，但 同時也提高了中間坯進精軋溫度。這種做法的缺點是精軋溫度高，鈮在精軋區不能完全 析出，造成精軋過程發生部分再結晶，使成品產生混晶，或精軋過程中發生再結晶，使 鈮在控軋過程中的細晶作用減弱，降低產品的力學性能。3.提高粗軋開軋溫度，保證鈮在 連鑄坯中完全固溶，通過中間坯在中間輥道上停留，進行空冷降溫，滿足鈮微合金化鋼 在精軋區的的溫度要求，實現未再結晶軋制。這種做法的缺點是中間坯在粗軋後的輥道
上停留時間較長，造成奧氏體晶粒長大，同時嚴重影響軋鋼過程的軋制節奏，降低作業 率。這種工藝模式中厚板軋機可以採用，但對於熱帶連軋機組，小批量試驗時可以做到， 大生產中不可行。
綜合以上三種方式可以看出，目前鈮微合金化的生產開發存在著由於鈮不能完全固
溶，在高溫下沒有固溶的鈮就不存在在以後的過程中析出，不能發揮作用，因此造成鈮
浪費的問題。此外，因產品性能不能得到保障，使鋼材的最終合格率降低

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種用於中薄板坯連軋生產鈮微合金化鋼的工藝 方法及裝置，該方法及裝置通過在中薄板坯生產線粗、精軋間增加水冷段，對中間坯進 行精確的溫度控制，從而滿足鈮微合金化鋼種高溫粗軋、低溫精軋的工藝要求。
本發明所稱問題是由以下技術方案解決的
一種用於中薄板坯連軋生產鈮微合金化鋼的工藝方法，其特別之處是它包括如下
步驟
a. 粗軋板坯加熱溫度為1150 1200°C，進入粗軋機粗軋；
b. 中間坯水冷降溫經過粗軋的中間坯經由水冷段水冷降溫到930 96(TC;
C.均溫冷卻後的中間坯進入熱巻箱均溫；
d. 精軋經均溫的中間坯進入精軋機精軋，終軋溫度為800 840'C;
e. 巻取根據產品性能及規格控制巻取溫度為550 63(TC。
上述用於中薄板坯連軋生產鈮微合金化鋼的工藝方法，所述中間坯水冷降溫步驟中， 中間坯在水冷段的水嘴噴淋下冷卻，其運行速度為3 5米/秒，冷卻水總流量4250 4400 m3/h，位於中間坯上部的水嘴水壓0.082 0.085Mpa、下部的水嘴水壓0.046 0.050MPa 。
上述用於中薄板坯連軋生產鈮微合金化鋼的工藝方法，所述鈮微合金化鋼的化學成
分為C%: 0X)3 0.12; Mn%: 0.60 1.60; Si%: (U0 0.40; S%: 50.015; P%: ^0.020; Nb%: 0.01 0.08; Als%: 0.010 0.035; Ti%: S0.03; V%: 50.05;其餘為鐵。
上述用於中薄板坯連軋生產鈮微合金化鋼的裝置，構成中包括依次設置的粗軋機、 熱巻箱、精軋機組，特別之處是增設水冷段，所述水冷段設置在粗軋機與熱巻箱之間， 水冷段構成包括水冷段入口測溫儀、水冷段出口測溫儀、控制器、水箱、加壓泵和設置 在水冷段中間坯運行位置上、下側的集水管，水箱連通集水管，加壓泵位於水箱與集水
管之間的連接管路上，集水管上均布噴嘴，所述水冷段入口測溫儀、水冷段出口測溫儀 的測溫信號傳輸至控制器，控制器根據所接收的溫度信號及中間坯通過冷卻段的速度、 中間坯厚度，控制冷卻段給水量。
上述用於中薄板坯連軋生產鈮微合金化鋼的裝置，所述水冷段長度L為35 36m、 寬度1.5m，水冷段由四個分段組成，各分段上、下集水管各為10排，每排集水管上設有 40個水嘴。
上述用於中薄板坯連軋生產鈮微合金化鋼的裝置，所述水箱、加壓泵和上側集水管 均設置在位於水冷段上部的可升降噴水橫梁處，可升降噴水橫梁由液壓缸驅動。
本發明針對中薄板坯連軋生產線生產鈮微合金化鋼種軋制過程中溫度銜接的技術問
題，提供一種新的技術工藝方法和裝置，它通過在中薄板坯生產線粗軋機、精軋機中間
設置水冷段，對中間坯進行噴水冷卻，並利用高溫測溫儀對中間坯進行溫度測量，通過
反饋信號及中間坯通過水冷段的時間調整水冷裝置的上下噴嘴給水量，對中間坯進行精
確的溫度控制，使中間坯溫度達到合適的溫度要求，從而在精軋階段實現未再結晶軋制。
本發明優化了鈮微合金化鋼的未再結晶軋制工藝，提高了產品的質量，充分發揮了鈮在
微合金化鋼種中的作用。按照本發明方法生產鈮微合金化鋼在保證大生產正常生產節奏
的同時可有效避免成品出現混晶的現象，其產品力學性能和工藝性能技術指標完全滿足
相關的技術要求。


圖l是本發明裝置示意圖2是水冷段集水管和水嘴分布示意圖。
附圖中標號表示如下l.粗軋機；2.水冷段入口測溫儀；3.可升降噴水橫梁；4. 水箱；5.控制器；6.加壓泵；7.水冷段出口測溫儀；8.熱巻箱；9.精軋機組；10.水冷
段；10 — 1、 10_2、 10 — 3、 10 — 4.水冷段的四個分段；ll.集水管；12.水嘴。
具體實施例方式
本發明為解決鈮微合金化鋼控制軋制過程中鋼坯要求高溫粗軋、低溫精軋的問題， 在粗、精軋之間設置冷卻段，在實現軋鋼過程中溫度準確控制的同時，保證作業率和正 常軋制節奏，為中薄板坯生產線更好的實現控制軋制提供了有效的溫度控制手段。
參看圖l，本發明裝置的構成包括依次設置的粗軋機l、水冷段IO、熱巻箱8、精軋
機組9。粗軋機組對高溫鑄坯進行粗軋，通過奧氏體反覆再結晶細化高溫組織。在水冷段 入口處設置水冷段入口測溫儀2，該測溫儀監測水冷前中間坯溫度。在水冷段出口處設置 水冷段出口測溫儀7，該測溫儀監測水冷後中間坯溫度。上述兩測溫儀的測溫信號傳輸至 控制器5，控制器根據所接收的溫度信號及中間坯通過冷卻段的速度、中間坯厚度，控制 冷卻段給水量。冷卻後的中間坯進行熱巻箱8進行均溫，均溫後的中間坯進入精軋機組9 進行未再結晶控制軋制。
參看圖1、圖2，水冷段設置在粗軋機與熱巻箱之間的輥道上，水冷段長度L為35 36m、寬度1.5m，水冷段由四個分段10—1、 10—2、 10—3、 10—4組成，各分段在中間 坯運行位置的上、下側設置集水管ll，水箱4連通集水管，加壓泵6位於水箱與集水管 之間的連接管路上，集水管上均布噴嘴12。各分段的上、下集水管各為10排，每排集水 管上設有40個水嘴。集水管處安裝控制閥，控制閥可由控制器5輸出信號控制氣動櫃， 氣動櫃控制控制閥，從而實現噴淋水量的控制。水箱、加壓泵和上側集水管均設置在位 於水冷段上部的可升降噴水橫梁3處，可升降噴水橫梁由液壓缸驅動。 本發明利用上述裝置軋制Nb微合金化鋼種的工藝過程如下
Nb微合金化鋼種的化學成分範圍為C%: 0.03 0.12; Mn%: 0.60 1.60; Si%: 0.10 0.40; S%: 50.015; P%: ^0.020; Nb%: 0.01 0.08; Als%: 0.010 0.035; Ti%:
S0.03; V%: S0.05;其餘為鐵。
板坯加熱溫度控制在1150 120(TC，保證奧氏體粗軋階段再結晶，細化奧氏體晶粒，
同時保證在粗軋完成後鈮仍然處於完全固溶狀態。
粗軋後的中間坯在水冷段的水嘴噴淋下冷卻，其運行速度為3 5米/秒，位於中間坯 上部的水嘴水壓控制在0.082 0.085Mpa、下部的水嘴水壓控制在0.046 0.050MPa，冷 卻水水溫30 35"C，總流量為4250 4400 m3/h，水量調節由控制器完成，控制過程如下 經過水冷段入口測溫儀後，進行溫度檢測，反饋信號至控制器，設定冷卻後中間坯溫度 為930 960°C，控制器根據中間坯通過冷卻段的速度以及中間坯厚度，確定冷卻段給水 量進行冷卻。水冷段出口測溫儀對冷卻後的中間坯進行溫度檢測，反饋信號到控制器， 如果溫度在設定溫度範圍，則按此冷卻水量正常進行，否則由控制器發出控制水量信號 對冷卻水進行微調，如此反覆直至水冷段出口測溫儀檢測溫度在設定溫度範圍。
經過水冷後的中間坯進行熱巻箱進行均溫，均溫後的中間坯進入精軋機組進行未再
結晶控制軋制，進入精軋機組的中間坯入口溫度通常比水冷降溫後的溫度低5 1(TC。根 據產品最終厚度規格確定終軋溫度在800 84(TC;精軋後產品進行冷卻，按照不同性能 要求及厚度規格不同，控制巻取溫度在550 63(TC。 以下給出幾個具體的實施例
實施例1:軋制6.0mm厚度鈮微合金化鋼，化學成分如下C%: 0.06; Mn%: 1.00;
Si%: 0.20; S%: ￡0.015; P%: ^0.020; Nb%: 0.04; Als%: 0.02; Ti%: ￡0.03; V%: S0.05;其餘為鐵。板坯加熱溫度為1170°C，進入粗軋機粗軋；粗軋後的中間坯進入水冷
段降溫，中間坯40mm厚，運行速度為4米/秒，位於中間坯上部的水嘴水壓控制在 0.083Mpa、下部的水嘴水壓控制在0.048MPa，冷卻水水溫30。C，總流量為4350 m3/h， 中間坯經由水冷段水冷噴淋降溫到94(TC;冷卻後的中間坯進入熱巻箱均溫；經均溫的中 間坯進入精軋機精軋，其精軋機入口溫度為935'C，終軋溫度為820 'C;巻取溫度為58(TC。 實施例2:軋制3.5mm鈮微合金化鋼，化學成分如下C%: 0.03; Mn%: 1.60; Si%:
0.4; S%: S0.015; P%: ^0.020; Nb%: 0.08; Als%: 0.035; Ti%: ^0.03; V%: ^0.05;
其餘為鐵。板坯加熱溫度為1200°C，進入粗軋機粗軋；粗軋後的中間坯進入水冷段降溫， 中間坯35mm厚，中間坯運行速度為5米/秒，位於中間坯上部的水嘴水壓控制在 0.082Mpa、下部的水嘴水壓控制在0.046MPa，冷卻水水溫35。C，總流量為4250 m3/h， 中間坯經由水冷段水冷噴淋降溫到96(TC;冷卻後的中間坯進入熱巻箱均溫；經均溫的中 間坯進入精軋機精軋，其精軋機入口溫度為95(TC，終軋溫度為840 'C;巻取溫度為630°C。 實施例3:軋制9.75mm鈮微合金化鋼，化學成分如下C%: 0.12; Mn%: 0.60;
Si%:0.10; S%: $0.015; P%: Nb%: 0.01; Als%: 0.010; Ti%: ^0.03; V%:
50.05;其餘為鐵。板坯加熱溫度為1150°C，進入粗軋機粗軋；粗軋後的中間坯進入水冷
段降溫，中間坯40mm厚，中間坯運行速度為3米/秒，位於中間坯上部的水嘴水壓控制 在0.085Mpa、下部的水嘴水壓控制在0.050MPa，冷卻水水溫32'C，總流量為4400 m3/h， 中間坯經由水冷段水冷噴淋降溫到930'C;冷卻後的中間坯進入熱巻箱均溫；經均溫的中 間坯進入精軋機精軋，其精軋機入口溫度為922'C，終軋溫度為800 'C;巻取溫度為550°C。
權利要求
1.一種用於中薄板坯連軋生產鈮微合金化鋼的工藝方法，其特徵在於它包括如下步驟a.粗軋板坯加熱溫度為1150～1200℃，進入粗軋機粗軋；b.中間坯水冷降溫經過粗軋的中間坯經由水冷段水冷降溫到930～960℃；c.均溫冷卻後的中間坯進入熱卷箱均溫；d.精軋經均溫的中間坯進入精軋機精軋，終軋溫度為800～840℃；e.卷取根據產品性能及規格控制卷取溫度為550～630℃。
2. 根據權利要求1所述的用於中薄板坯連軋生產鈮微合金化鋼的工藝方法，其特徵在於所述中間坯水冷降溫步驟中，中間坯在水冷段的水嘴噴淋下冷卻，其運行速度為3 5米/秒，冷卻水總流量4250 4400 m3/h，位於中間坯上部的水嘴水壓0.082 0.085Mpa、下部的水嘴水壓0.046 0.050MPa 。
3. 根據權利要求2所述的用於中薄板坯連軋生產鈮微合金化鋼的工藝方法，其特徵 在於所述鈮微合金化鋼的化學成分為C%: 0.03 0.12; Mn%: 0.60 1.60; Si%: 0.10 0.40; S%: S0.015; P%: ^0.020; Nb%: 0.01 0.08; Als%: 0.010 0.035; Ti%: ^0.03; V%: 20.05;其餘為鐵。
4. 一種用於中薄板坯連軋生產鈮微合金化鋼的裝置，構成中包括依次設置的粗軋機、熱巻箱、精軋機組，其特徵在於增設水冷段(10)，所述水冷段設置在粗軋機(1)與熱巻箱(8)之間，水冷段構成包括水冷段入口測溫儀(2)、水冷段出口測溫儀(7)、 控制器(5)、水箱(4)、加壓泵(6)和設置在水冷段中間坯運行位置上、下側的集水管 (11)，水箱連通集水管，加壓泵位於水箱與集水管之間的連接管路上，集水管上均布噴 嘴(12)，所述水冷段入口測溫儀、水冷段出口測溫儀的測溫信號傳輸至控制器，控制器 根據所接收的溫度信號及中間坯通過冷卻段的速度、中間坯厚度，控制冷卻段給水量。
5. 根據權利要求4所述的用於中薄板坯連軋生產鈮微合金化鋼的裝置，其特徵在於 所述水冷段長度L為35 36m、寬度1.5m，水冷段由四個分段(10—1、 10—2、 10—3、 10—4)組成，各分段上、下集水管(11)各為10排，每排集水管上設有40個水嘴(12)。
6. 根據權利要求4或5所述的用於中薄板坯連軋生產鈮微合金化鋼的裝置，其特徵 在於所述水箱、加壓泵和上側集水管均設置在位於水冷段上部的可升降噴水橫梁(3) 處，可升降噴水橫梁由液壓缸驅動。
全文摘要
一種用於中薄板坯連軋生產鈮微合金化鋼的工藝方法及裝置，屬冶金軋鋼技術領域，用於解決鈮微合金化鋼軋制過程中技術工藝及溫度銜接問題。所述工藝方法包括粗軋、中間坯水冷降溫、均溫、精軋、卷取等步驟，本發明還提供了實現上述方法的裝置。本發明通過設置水冷段對中間坯進行精確的溫度控制，使中間坯溫度達到合適的溫度要求，從而在精軋階段實現未再結晶軋制。本發明優化了鈮微合金化鋼的未再結晶軋制工藝，提高了產品的質量，充分發揮了鈮在微合金化鋼種中的作用。按照本發明方法生產鈮微合金化鋼在保證大生產正常生產節奏的同時可有效避免成品出現混晶的現象，其產品力學性能和工藝性能技術指標完全滿足相關的技術要求。
文檔編號C22C38/14GK101347792SQ20081007932
公開日2009年1月21日 申請日期2008年9月4日 優先權日2008年9月4日
發明者劉寶喜, 史東日, 尹紹江, 張洪波, 娜 李, 王雲閣, 王維東, 陳禮斌, 齊長發 申請人:唐山鋼鐵股份有限公司