钛处理钢板高温再结晶轧制加速冷却代替中低温控轧工艺

摘要

本发明采用模铸热送大钢锭钛处理碳素钢、C-Mn、C-Mn-Si系列钢种，在大型平炉转炉上冶炼，利用现有轧机，辅以控冷设备，以高温再结晶轧制、加速冷却，终轧温度控制在900～1000℃的工艺代替中、低温控轧工艺生产8～60mm厚的钢板。本工艺用微量钛在钢中形成TiN、Ti(CN)细化晶粒，降低或消除游离氮的时效作用为韧化机制，提高了钢板抗时效、低温和高温韧性，改善了钢的综合性能，使产量提高了1.5吨/分钟，改善钢板的质量，节省能源，增加经济效益。

说明书

本发明涉及钛处理钢板高温再结晶轧制及加速冷却工艺。

目前，把钛元素含量＞0.025%的钢普遍称为钛微合金化系列;而在交货时都做为化学成分进行考核，而钛元素含量≤0.025的钢一般称做钛处理钢。钛处理钢，当Ti/N＜3.4，N含量为30～80ppm，钛含量为0.005～0.025%时，为提高钢的强度，目前只应用于连铸钢或4吨以下的小钢锭，不能应用于大钢锭。因为大钢锭冷却速度缓慢，形成的TiN的颗粒较为粗大，对提高钢的强度不起作用，只有应用在连铸钢或小于4吨钢锭，由于冷却速度较快，钢中的Ti形成了细小TiN或Ti（CN）沉淀相，提高了钢的力学性能。

而对于单独钛微合金化钢或含有钛、钒、铌、氮等几种元素微合金化钢，轧制时均采用控轧或控轧控冷工艺，终轧温度为800℃～860℃或以下温度生产厚钢板。对于16Mn控轧厚钢板终轧温度为800℃～860℃，采取的是控轧控冷并用工艺。采用上述工艺生产厚板必须降温待轧，并存在加大轧机负荷、使轧辊及其他部件易损，严重降低产量，能耗过高的缺点。

本发明的目的是为了克服上述工艺缺点，采用模铸炭素钢、C-Mn、C-Mn-Si钢钛处理大钢锭，热送技术，利用现有装备，采用高温再结晶轧制厚钢板，终轧温度控制在900℃～1000℃，加速冷却工艺代替终轧温度800℃～860℃（或以下温度）的中低温控轧工艺，从而达到加快轧制速度、提高质量、产量、降低能耗、增加企业效益和社会效益的目的。

本发明是这样实现的。钛处理钢在大型平炉或转炉上冶炼。在出钢1/3时，罐内投入0.5～1.0千克/吨钢的钛铁或0.1～0.3千克/吨钢的钛屑。钢水罐内吹氩搅拌，使钛与钢中氮均匀化合。钢水铸成10.66吨-13.23吨大钢锭，热脱膜、热送。钢锭加热到1360℃～1380℃出炉开坯轧制，开坯过程中边轧边喷高压水强化冷却，提高钢坯冷却速度，高压水水压为18-20MPa，水量为300-400米³/小时，终轧温度980～1050℃。出于冷却加快，促进了钢中形成细小TiN、Ti（CN）细化钢的晶粒，减少或消除钢中游离氮产生的时效作用。钢坯经再加热1150～1250℃时进行轧板。由于钢中TiN、Ti（CN）颗粒存在起到阻止晶粒粗化作用，钢坯在高温再结晶区轧成厚度8-60mm钢板。终轧温度900～1000℃。轧后钢板经过供水量1500～1700米³/小时，冷却区长9-10米，冷却速度为4.7～13.6℃/秒的在线冷却。根据钢板的厚度不同，控制钢板的终冷温度如表1所示：

表1>

冷却道次：1次冷却道次：3次钢板厚度（mm)钢板厚度（mm)8～1617～2526～4546～60钢板终冷温度（℃）钢板终冷温度（℃）640～700700～750700～750750～790

采用本发明工艺具有以下特点：

1.采用模铸炭素钢，C-Mn、C-Mn-Si钢钛处理大钢锭，热送技术，可以使钢中加入的钛与炭氮元素充分化合形成细小的TiN、Ti（CN）等沉淀相，细化了钢的晶粒，减少钢中游离氮的时效作用为韧化机制，提高了厚钢板的时效韧性，低温及高温韧性等，极大地改善了钢板的质量。2.利用本发明工艺可以不必重新改造和新增设备，只要利用现有设备即可实现。3.利用本工艺，采用高温再结晶轧制，终轧温度900℃～1000℃轧后加速冷却工艺代替终轧温度800℃～860℃或以下温度的中低温控轧工艺，使终轧温度提高了40℃～140℃，因此减少了轧钢时待温时间，提高了产量，同时减少了轧机负荷，因此也降低了能耗和轧机部件磨损和消耗，极大地增加轧钢生产率和企业的经济效益。

采用本发明工艺的效果是提高了炭素钢板产品时效值19J/cm²，用于钛处理C-Mn或C-Mn-Si钢板，-20℃冲击功提高了11J以上，同时轧制速度明显加快，每分钟提高产量达1.5吨。

下面是本发明的实施例。

实施例1：

应用本发明工艺，在鞍钢180吨转炉冶炼含微量钛的SPV₃₅₅钢，其化学成分见表2。

表2 SPV₃₅₅和H₂钢化学成分

出钢温度为1630℃。钢水浇入钢包后，按钛铁1千克/吨钢（钛含量29%）加入钢包内，然后吹氩搅拌5分钟，钢水镇静12分钟后注成J_c10.66吨模型钢锭16支，热脱膜、热送、钢锭加热到1360℃出炉开坯。开坯过程中喷高压冷却水，水压为20MPa，水量为250M³/小时，终轧温度980℃～1050℃，轧成规格250×1150×2000（mm）钢坯32块，再加热1150～1250℃，进行高温再结晶轧制，轧成44×2250×5000（mm）钢板，终轧温度920～950℃，然后在线加速冷却，钢板在冷却区往返三道次，冷却水量为1600M³/小时，终冷温度700℃～750℃。经本发明工艺轧成的钢板机械性能σ_a：340～400MPa，σ_b：530～550MPa，δ₅：22～28%Akv-20℃：40-49J，综合性能达到YB（T）40-87标准，该产品发往兰州石油化工机器厂试用结果良好。

实施例2：

应用本发明工艺，在鞍钢300吨平炉冶炼含微量钛的H₂钢，其化学成分见表2。出钢温度为1620℃。钢水浇入钢包后，按钛屑0.25千克/吨钢（钛含量90%）加入钢包内，然后吹氩搅拌6分钟，钢水镇静10分钟注成J_c13.10吨模型钢锭22支。热脱模、热送。钢锭加热到1360℃～1380℃出炉开坯。开坯过程中喷高压水冷却，水压为18MPa，水量为400M³/小时，终轧温度980℃～1000℃，轧成规格220×1150×2000（mm）钢坯44块，再加热1150～1250℃，在轧机上进行高温再结晶轧制，轧成20×1900×1200（mm）钢板，终轧温度900～920℃，然后在线加速冷却，钢板在冷却区往返走行一道次，冷却水量为1650M³/小时，终冷温度700℃～750℃。经本发明工艺轧成的钢板机械性能σ_a：255～300MPa，σ_b：420～450MPa，δ₅：24～30%，：44-65J/cm²，综合性能达到YB（T）41-87标准，本产品发往北京锅炉厂试用结果良好。

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