一种提高热轧中厚板耐蚀性的氧化铁皮控制方法

摘要

本发明提供了一种提高热轧中厚板耐蚀性的氧化铁皮控制方法，属于冶金技术领域。本发明控制方法包括如下步骤：冶炼钢水连铸成板坯，将板坯加热保温处理后粗除鳞，粗除鳞压力大于等于16MPa，粗除鳞时间为4～10s，精粗轧后进行精轧阶段，在奇数道次精轧阶段前进行精除鳞，精除鳞压力大于等于16MPa，精除鳞时间为4～10s，精轧后，上冷床以10～25℃/s的速度冷却至室温。本发明针对热轧中厚板氧化铁皮结构提出了热轧工艺调整方案，控制上冷床冷却速通过控制FeO的共析反应程度来达到氧化铁皮结构的合理控制，从而提高热轧中厚板的表面耐蚀性，本发明利用钢厂现有的设备和工艺条件，既不增加投资和生产成本，保证热轧中厚板的力学性能的基础上提高其耐蚀性。

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种提高热轧中厚板耐蚀性的氧化铁皮控制方法。

背景技术

中厚板产品是热轧类产品中比重较大的产品类，一般作为成品直接出售。绝大多数直接 供货的中厚板没有外包装，在运输和存储过程中由于环境的大气腐蚀和捆包进水并滞留导致 的局部电化学缝隙腐蚀而使中厚板板表面发生锈蚀或者呈现严重的“麻坑”状腐蚀形貌，从而 引发用户质量异议。目前，针对钢材耐蚀性能提升的措施较多，但多集中在添加Cr、Ni、Cu 等合金元素，在钢材表面形成一层致密的耐蚀层，或者直接采用在钢材表面进行涂漆和镀层 措施以提高钢材的耐腐蚀性能，但上述措施是建立在增加设备投资、提高合金用量、增加生 产成本的基础上，并对环境有所破坏，这与目前钢铁发展方向(节能、减排、降耗)是背道 而驰的。

考虑到在中厚板热轧过程中以及在之后的控冷过程中，表面会自然形成一层薄的氧化铁 皮。这层氧化铁皮在后续钢材的保存，运输过程中能起到极好防护作用。通过改变中厚板热 轧过程中氧化皮的生长机制，生成有利于耐蚀的氧化皮结构，同时提高氧化皮的致密性，来 改善其保护性。目前关于钢板表面氧化铁皮研究很多，但对于如何控制四次氧化铁皮和何种 氧化铁皮结构耐腐蚀性能最好尚未有研究，中国专利号200710010183.5《中薄板坯连铸连轧 带钢表面氧化铁皮控制方法》给出了针对中薄板坯热轧带钢包括成分设计、除鳞工艺、轧制 和冷却工艺在内的氧化铁皮的控制方法，主要针对的是中薄板坯短流程生产线，主要解决的 是如何除去带钢表面红锈。日本及其他国家在氧化铁皮控制方面的研究工作主要集中在氧化 铁皮结构分析及氧化铁皮压入等表面缺陷上，对如何控制氧化铁皮结构提高中厚板耐蚀性能 并未有涉及。

鉴于此，本发明以中厚板生产过程中不同结构氧化铁皮耐腐蚀性能评价为依据，获得耐 腐蚀性能最优的氧化铁皮结构类型，提出了通过优化成分设计、保证除鳞压力，合理控制上 冷床后的冷却速度获得最优耐蚀性的氧化铁皮结构，从而达到提高中厚板产品耐蚀性能的目 的。目前，本发明的控制方法已应用在中厚板的生产上，耐腐蚀效果良好。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种提高热轧中厚板耐蚀性的氧化铁皮控制方法， 通过优化钢种成分、保证除鳞压力，调整热轧工艺方案，合理控制上冷床后的冷却速度，达 到通过控制FeO的共析反应程度来获得耐蚀性最好的氧化铁皮结构类型，从而在保证热轧中 厚板产品的力学性能的基础上提高其耐蚀性能，该控制方法是一种无需增加设备和投资，不 增大生产成本，充分利用现有的设备和工艺流程的有效方法。

本发明的提高热轧中厚板耐蚀性的氧化铁皮控制方法，包括以下步骤：

步骤一：冶炼钢水连铸成板坯，板坯成分按重量百分比为C：0.05～0.2%，Si：0.11～0.4%， Mn：1.0～1.2%，P：≤0.02%，S：≤0.02%，Al：0.01～0.05%，Nb：0.01～0.05%，V：≤0.05%， 余量为Fe；

步骤二：将板坯加热至1150～1250℃，加热时间200～300min；然后用高压水粗除鳞，粗 除鳞温度为1100～1200℃，粗除鳞水压大于等于16MPa，粗除鳞时间为4～10s，使钢板表面 无氧化铁皮和保护渣，达到无残留；

步骤三：粗除鳞后的板坯进入粗轧阶段，开轧温度为1100～1150℃，终轧温度为 1000～1150℃，累计压下量为70～85%；

步骤四：粗轧后的板坯进入精轧阶段，在奇数道次精轧阶段前，进行精除鳞，精鳞水压 大于等于16MPa，精除鳞时间为4～10s；精轧阶段终轧温度控制在840～970℃，累计压下量 为50～80%，精轧后抛钢速度为1.2～2m/s；

步骤五：精轧结束后上冷床以10～25℃/s的速度冷却至室温，已达到降低表面氧化铁皮 发生共析反应程度。

上述方法获得的热轧中厚板表面氧化铁皮的厚度为15～30μm，轧制过程中无氧化铁皮压 入和破碎现象，通过中国专利号ZL201010010116.5的“一种化学腐蚀检测热轧带钢氧化铁皮 结构的方法”专利的检测方法，获得的热轧中厚板表面氧化铁皮中FeO的含量为40～70%，共 析组织含量少于20%。

本发明的突出特点和显著的效果主要体现在：

(1)本发明通过不同结构类型的氧化铁皮耐腐蚀评价体系获得最优耐腐蚀性能的氧化铁 皮结构类型，为氧化铁皮结构中中FeO的含量为40～70%，共析组织含量少于20%。

(2)本发明提出了加热方式和除鳞要求，可以控制中厚板生产过程中炉生氧化铁皮厚度， 有利于板坯出加热炉后的除鳞，使得铸坯经过粗除鳞后表面无残留炉生氧化铁皮和保护渣。

(3)本发明提出了轧制工艺和后续上冷床冷却速率控制方法，保证了中厚板生产过程中 无氧化铁皮压入和破碎现象，提高了中厚板表面氧化铁皮的致密性，同时生成的最优耐蚀性 氧化铁皮结构保证了中厚板产品的耐蚀性能。

(4)本发明利用钢厂现有设备和工艺条件，不增加合金添加量也无后续涂层工艺，在不 增加投资和生产成本，保证中厚板产品的表面质量和耐腐蚀性能。

附图说明

图1四种典型氧化铁皮结构类型，其中：(a)为TypeI，(b)为TypeII，(c)为TypeIII， (d)为TypeIV；

图2本发明实施例1氧化铁皮结构图；

图3本发明实施例2氧化铁皮结构图；

图4本发明实施例3氧化铁皮结构图；

图5本发明实施例4氧化铁皮结构图。

具体实施方式

实施例1

步骤一：冶炼钢水连铸成板坯，板坯成分按重量百分比为C：0.11%，Si：0.15%，Mn： 1.05%，P：0.007%，S：0.004%，Al：0.012%，Nb：0.034%，V：0.04%，余量为铁；

步骤二：将板坯加热至1250℃，加热时间210min；然后用高压水粗除鳞，粗除鳞温度为 1200℃，粗除鳞水压为16MPa，粗除鳞时间为5s，使钢板表面无氧化铁皮和保护渣，达到无 残留；

步骤三：粗除鳞后的板坯进入粗轧阶段，开轧温度为1150℃，终轧温度为1120℃，累计 压下量为85%；

步骤四：粗轧后的板坯进入精轧阶段，在奇数道次精轧阶段前，进行精除鳞，精除鳞水 压为18MPa，精除鳞时间为6s，在本精轧阶段共精除鳞3次；精轧阶段终轧温度控制在970℃， 累计压下量为55%，精轧后抛钢速度为2m/s；

步骤五：精轧结束后上冷床以10℃/s的速度冷却至室温，通过专利号ZL201010010116.5 的“一种化学腐蚀检测热轧带钢氧化铁皮结构的方法”专利的检测方法，获得的热轧中厚板 氧化铁皮结构中FeO的含量为40%，共析组织含量10%。

图1为四种典型氧化铁皮结构类型，其中：

TypeI的氧化铁皮由Fe₃O₄、共析产物(Fe₃O₄+Fe)和少量残留的FeO构成，其中FeO的 共析转变量超过70%；

TypeII的氧化铁皮由Fe₃O₄、共析转变产物(Fe₃O₄+Fe)和少量残留的FeO构成，其中FeO 的共析转变量小于50%；

TypeIII的氧化铁皮由Fe₃O₄、残留的FeO和先共析Fe₃O₄构成，在整个铁皮层中有极少的共 析转变；

TypeIV的氧化铁皮是由Fe₃O₄和FeO层构成，FeO层中并没有发生任何转变。

本实施例中厚板放置一个月后的表面仍然光亮，表面质量良好，氧化铁皮致密无缺陷， 氧化铁皮结构图，见图2，结合图1，本实施例氧化铁皮结构为TypeIII，耐腐蚀性能良好。

实施例2

步骤一：冶炼钢水连铸成板坯，板坯成分按重量百分比为C：0.09%，Si：0.35%，Mn： 1.18%，P：0.006%，S：0.002%，Al：0.023%，Nb：0.04%，V：0.036%，余量为铁；

步骤二：将板坯加热至1150℃，加热时间300min；然后用高压水粗除鳞，粗除鳞温度为 1100℃，粗除鳞水压为18MPa，粗除鳞时间为6s，使钢板表面无氧化铁皮和保护渣，达到无 残留；

步骤三：粗除鳞后的板坯进入粗轧阶段，开轧温度为1100℃，终轧温度为1000℃，累计 压下量为70%；

步骤四：粗轧后的板坯进入精轧阶段，在奇数道次精轧阶段前，进行精除鳞，精除鳞水 压为20MPa，精除鳞时间为5s，在本精轧阶段共精除鳞2次；精轧阶段终轧温度控制在840℃， 累计压下量为80%，精轧后抛钢速度为2m/s；

步骤五：精轧结束后上冷床以25℃/s的速度冷却至室温，通过专利号ZL201010010116.5 的“一种化学腐蚀检测热轧带钢氧化铁皮结构的方法”专利的检测方法，获得的热轧中厚板 表面氧化铁皮中FeO的含量为70%，共析组织含量5%。

本实施例中厚板放置一个月后的表面仍然光亮，表面质量良好，氧化铁皮致密无缺陷， 氧化铁皮结构图，见图3，结合图1，本实施例氧化铁皮结构为TypeIII，耐腐蚀性能良好。

实施例3

步骤一：冶炼钢水连铸成板坯，板坯成分按重量百分比为C：0.07%，Si：0.24%，Mn： 1.2%，P：0.008%，S：0.004%，Al：0.04%，Nb：0.034%，V：0.038%，余量为铁；

步骤二：将板坯加热至1220℃，加热时间260min；然后用高压水粗除鳞，粗除鳞温度为 1180℃，粗除鳞水压为16MPa，粗除鳞时间为5s，使钢板表面无氧化铁皮和保护渣，达到无 残留；

步骤三：粗除鳞后的板坯进入粗轧阶段，开轧温度为1130℃，终轧温度为1110℃，累计 压下量为78%；

步骤四：粗轧后的板坯进入精轧阶段，在奇数道次精轧阶段前，进行精除鳞，精除鳞水 压为20MPa，精除鳞时间为4s，在本精轧阶段共精除鳞3次；精轧阶段终轧温度控制在940℃， 累计压下量为76%，精轧后抛钢速度为1.8m/s；

步骤五：精轧结束后上冷床以22℃/s的速度冷却至室温，通过专利号ZL201010010116.5 的“一种化学腐蚀检测热轧带钢氧化铁皮结构的方法”专利的检测方法，获得的热轧中厚板 表面氧化铁皮中FeO的含量为65%，共析组织含量7%。

本实施例中厚板放置一个月后的表面仍然光亮，表面质量良好，氧化铁皮致密无缺陷， 氧化铁皮结构图，见图4，结合图1，本实施例氧化铁皮结构为TypeIII，耐腐蚀性能良好。

实施例4

步骤一：冶炼钢水连铸成板坯，板坯成分按重量百分比为C：0.12%，Si：0.3%，Mn： 1.07%，P：0.004%，S：0.004%，Al：0.042%，Nb：0.028%，V：0.034%、余量为铁；

步骤二：将板坯加热至1190℃，加热时间280min；然后用高压水粗除鳞，粗除鳞温度为 1150℃，粗除鳞水压为16MPa，粗除鳞时间为10s，使钢板表面无氧化铁皮和保护渣，达到 无残留；

步骤三：粗除鳞后的板坯进入粗轧阶段，开轧温度为1130℃，终轧温度为1080℃，累计 压下量为75%；

步骤四：粗轧后的板坯进入精轧阶段，在奇数道次精轧阶段前，进行精除鳞，精除鳞水 压为18MPa，精除鳞时间为7s，在本精轧阶段共精除鳞2次；精轧阶段终轧温度控制在890℃， 累计压下量为70%，精轧后抛钢速度为1.6m/s；

步骤五：精轧结束后上冷床以18℃/s的速度冷却至室温，通过专利号ZL201010010116.5 的“一种化学腐蚀检测热轧带钢氧化铁皮结构的方法”专利的检测方法，获得的热轧中厚板 表面氧化铁皮中FeO的含量为62%，共析组织含量9%。

本实施例中厚板放置一个月后的表面仍然光亮，表面质量良好，氧化铁皮致密无缺陷， 氧化铁皮结构图，见图5，结合图1，本实施例氧化铁皮结构为TypeIII，耐腐蚀性能良好。