用于中薄板坯连轧生产铌微合金化钢的工艺方法及装置

摘要

一种用于中薄板坯连轧生产铌微合金化钢的工艺方法及装置，属冶金轧钢技术领域，用于解决铌微合金化钢轧制过程中技术工艺及温度衔接问题。所述工艺方法包括粗轧、中间坯水冷降温、均温、精轧、卷取等步骤，本发明还提供了实现上述方法的装置。本发明通过设置水冷段对中间坯进行精确的温度控制，使中间坯温度达到合适的温度要求，从而在精轧阶段实现未再结晶轧制。本发明优化了铌微合金化钢的未再结晶轧制工艺，提高了产品的质量，充分发挥了铌在微合金化钢种中的作用。按照本发明方法生产铌微合金化钢在保证大生产正常生产节奏的同时可有效避免成品出现混晶的现象，其产品力学性能和工艺性能技术指标完全满足相关的技术要求。

说明书

技术领域

本发明涉及一种轧钢工艺方法及装置，特别是在中薄板坯连轧生产线上通过控轧控冷技术，实现对铌微合金化钢种未再结晶轧制的工艺方法，属冶金轧钢技术领域。

背景技术

铌微合金化钢种主要是利用铌在奥氏体中的高温析出行为(约在960℃)，提高再结晶终止温度，从而实现未再结晶轧制，使奥氏体在变形过程中不发生再结晶，一方面积累形变能，增加铁素体相变驱动力；另一方面提高变形奥氏体的形变带，提供更多的铁素体形核位置，最终达到组织细化，提高钢材综合性能的目的。铌微合金化钢种控制轧制是通过细化最终产品的晶粒组织，达到提高的钢材力学性能和工艺性能的目的。针对铌元素的上述特点，其技术要求为：1.提高粗轧开轧温度，使铌在连铸坯中充分固溶，粗轧阶段通过奥氏体再结晶细化铸坯的原始奥氏体晶粒，也就是使中间坯的奥氏体晶粒尺寸细化。2.相应降低中间坯的精轧开始温度(小于铌在钢中的析出温度)，使中间坯在精轧阶段不发生奥氏体再结晶，从而实现精轧区的奥氏体未再结晶轧制。综上，铌微合金化钢的控制轧制技术可以总结为高温粗轧、低温精轧，因此在轧钢过程中存在一个温度衔接的问题。

目前中薄板坯连轧生产线铌微合金化钢种的生产现状有三种方式：1.通过降低开轧温度来降低精轧温度，满足铌微合金化钢种未再结晶轧制对精轧温度的要求。这种做法的缺点是开轧温度低，造成连铸坯中的铌不能完全固溶，使铌的作用不能充分发挥，产品力学性能低。2.保证粗轧温度，使铌在连铸坯中完全固溶，这样就提高了粗轧温度，但同时也提高了中间坯进精轧温度。这种做法的缺点是精轧温度高，铌在精轧区不能完全析出，造成精轧过程发生部分再结晶，使成品产生混晶，或精轧过程中发生再结晶，使铌在控轧过程中的细晶作用减弱，降低产品的力学性能。3.提高粗轧开轧温度，保证铌在连铸坯中完全固溶，通过中间坯在中间辊道上停留，进行空冷降温，满足铌微合金化钢在精轧区的的温度要求，实现未再结晶轧制。这种做法的缺点是中间坯在粗轧后的辊道上停留时间较长，造成奥氏体晶粒长大，同时严重影响轧钢过程的轧制节奏，降低作业率。这种工艺模式中厚板轧机可以采用，但对于热带连轧机组，小批量试验时可以做到，大生产中不可行。

综合以上三种方式可以看出，目前铌微合金化的生产开发存在着由于铌不能完全固溶，在高温下没有固溶的铌就不存在在以后的过程中析出，不能发挥作用，因此造成铌浪费的问题。此外，因产品性能不能得到保障，使钢材的最终合格率降低

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于中薄板坯连轧生产铌微合金化钢的工艺方法及装置，该方法及装置通过在中薄板坯生产线粗、精轧间增加水冷段，对中间坯进行精确的温度控制，从而满足铌微合金化钢种高温粗轧、低温精轧的工艺要求。

本发明所称问题是由以下技术方案解决的：

一种用于中薄板坯连轧生产铌微合金化钢的工艺方法，其特别之处是：它包括如下步骤：

a.粗轧：板坯加热温度为1150～1200℃，进入粗轧机粗轧；

b.中间坯水冷降温：经过粗轧的中间坯经由水冷段水冷降温到930～960℃；

c.均温：冷却后的中间坯进入热卷箱均温；

d.精轧：经均温的中间坯进入精轧机精轧，终轧温度为800～840℃；

e.卷取：根据产品性能及规格控制卷取温度为550～630℃。

上述用于中薄板坯连轧生产铌微合金化钢的工艺方法，所述中间坯水冷降温步骤中，中间坯在水冷段的水嘴喷淋下冷却，其运行速度为3～5米/秒，冷却水总流量4250～4400m³/h，位于中间坯上部的水嘴水压0.082～0.085Mpa、下部的水嘴水压0.046～0.050MPa。

上述用于中薄板坯连轧生产铌微合金化钢的工艺方法，所述铌微合金化钢的化学成分为C％：0.03～0.12；Mn％：0.60～1.60；Si％：0.10～0.40；S％：≤0.015；P％：≤0.020；Nb％：0.01～0.08；Als％：0.010～0.035；Ti％：≤0.03；V％：≤0.05；其余为铁。

上述用于中薄板坯连轧生产铌微合金化钢的装置，构成中包括依次设置的粗轧机、热卷箱、精轧机组，特别之处是：增设水冷段，所述水冷段设置在粗轧机与热卷箱之间，水冷段构成包括水冷段入口测温仪、水冷段出口测温仪、控制器、水箱、加压泵和设置在水冷段中间坯运行位置上、下侧的集水管，水箱连通集水管，加压泵位于水箱与集水管之间的连接管路上，集水管上均布喷嘴，所述水冷段入口测温仪、水冷段出口测温仪的测温信号传输至控制器，控制器根据所接收的温度信号及中间坯通过冷却段的速度、中间坯厚度，控制冷却段给水量。

上述用于中薄板坯连轧生产铌微合金化钢的装置，所述水冷段长度L为35～36m、宽度1.5m，水冷段由四个分段组成，各分段上、下集水管各为10排，每排集水管上设有40个水嘴。

上述用于中薄板坯连轧生产铌微合金化钢的装置，所述水箱、加压泵和上侧集水管均设置在位于水冷段上部的可升降喷水横梁处，可升降喷水横梁由液压缸驱动。

本发明针对中薄板坯连轧生产线生产铌微合金化钢种轧制过程中温度衔接的技术问题，提供一种新的技术工艺方法和装置，它通过在中薄板坯生产线粗轧机、精轧机中间设置水冷段，对中间坯进行喷水冷却，并利用高温测温仪对中间坯进行温度测量，通过反馈信号及中间坯通过水冷段的时间调整水冷装置的上下喷嘴给水量，对中间坯进行精确的温度控制，使中间坯温度达到合适的温度要求，从而在精轧阶段实现未再结晶轧制。本发明优化了铌微合金化钢的未再结晶轧制工艺，提高了产品的质量，充分发挥了铌在微合金化钢种中的作用。按照本发明方法生产铌微合金化钢在保证大生产正常生产节奏的同时可有效避免成品出现混晶的现象，其产品力学性能和工艺性能技术指标完全满足相关的技术要求。

附图说明

图1是本发明装置示意图；

图2是水冷段集水管和水嘴分布示意图。

附图中标号表示如下：1.粗轧机；2.水冷段入口测温仪；3.可升降喷水横梁；4.水箱；5.控制器；6.加压泵；7.水冷段出口测温仪；8.热卷箱；9.精轧机组；10.水冷段；10-1、10-2、10-3、10-4.水冷段的四个分段；11.集水管；12.水嘴。

具体实施方式

本发明为解决铌微合金化钢控制轧制过程中钢坯要求高温粗轧、低温精轧的问题，在粗、精轧之间设置冷却段，在实现轧钢过程中温度准确控制的同时，保证作业率和正常轧制节奏，为中薄板坯生产线更好的实现控制轧制提供了有效的温度控制手段。

参看图1，本发明装置的构成包括依次设置的粗轧机1、水冷段10、热卷箱8、精轧机组9。粗轧机组对高温铸坯进行粗轧，通过奥氏体反复再结晶细化高温组织。在水冷段入口处设置水冷段入口测温仪2，该测温仪监测水冷前中间坯温度。在水冷段出口处设置水冷段出口测温仪7，该测温仪监测水冷后中间坯温度。上述两测温仪的测温信号传输至控制器5，控制器根据所接收的温度信号及中间坯通过冷却段的速度、中间坯厚度，控制冷却段给水量。冷却后的中间坯进行热卷箱8进行均温，均温后的中间坯进入精轧机组9进行未再结晶控制轧制。

参看图1、图2，水冷段设置在粗轧机与热卷箱之间的辊道上，水冷段长度L为35～36m、宽度1.5m，水冷段由四个分段10-1、10-2、10-3、10-4组成，各分段在中间坯运行位置的上、下侧设置集水管11，水箱4连通集水管，加压泵6位于水箱与集水管之间的连接管路上，集水管上均布喷嘴12。各分段的上、下集水管各为10排，每排集水管上设有40个水嘴。集水管处安装控制阀，控制阀可由控制器5输出信号控制气动柜，气动柜控制控制阀，从而实现喷淋水量的控制。水箱、加压泵和上侧集水管均设置在位于水冷段上部的可升降喷水横梁3处，可升降喷水横梁由液压缸驱动。

本发明利用上述装置轧制Nb微合金化钢种的工艺过程如下：

Nb微合金化钢种的化学成分范围为：C％：0.03～0.12；Mn％：0.60～1.60；Si％：0.10～0.40；S％：≤0.015；P％：≤0.020；Nb％：0.01～0.08；Als％：0.010～0.035；Ti％：≤0.03；V％：≤0.05；其余为铁。

板坯加热温度控制在1150～1200℃，保证奥氏体粗轧阶段再结晶，细化奥氏体晶粒，同时保证在粗轧完成后铌仍然处于完全固溶状态。

粗轧后的中间坯在水冷段的水嘴喷淋下冷却，其运行速度为3～5米/秒，位于中间坯上部的水嘴水压控制在0.082～0.085Mpa、下部的水嘴水压控制在0.046～0.050MPa，冷却水水温30～35℃，总流量为4250～4400m³/h，水量调节由控制器完成，控制过程如下：经过水冷段入口测温仪后，进行温度检测，反馈信号至控制器，设定冷却后中间坯温度为930～960℃，控制器根据中间坯通过冷却段的速度以及中间坯厚度，确定冷却段给水量进行冷却。水冷段出口测温仪对冷却后的中间坯进行温度检测，反馈信号到控制器，如果温度在设定温度范围，则按此冷却水量正常进行，否则由控制器发出控制水量信号对冷却水进行微调，如此反复直至水冷段出口测温仪检测温度在设定温度范围。

经过水冷后的中间坯进行热卷箱进行均温，均温后的中间坯进入精轧机组进行未再结晶控制轧制，进入精轧机组的中间坯入口温度通常比水冷降温后的温度低5～10℃。根据产品最终厚度规格确定终轧温度在800～840℃；精轧后产品进行冷却，按照不同性能要求及厚度规格不同，控制卷取温度在550～630℃。

以下给出几个具体的实施例：

实施例1：轧制6.0mm厚度铌微合金化钢，化学成分如下：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％：≤0.05；其余为铁。板坯加热温度为1170℃，进入粗轧机粗轧；粗轧后的中间坯进入水冷段降温，中间坯40mm厚，运行速度为4米/秒，位于中间坯上部的水嘴水压控制在0.083Mpa、下部的水嘴水压控制在0.048MPa，冷却水水温30℃，总流量为4350m³/h，中间坯经由水冷段水冷喷淋降温到940℃；冷却后的中间坯进入热卷箱均温；经均温的中间坯进入精轧机精轧，其精轧机入口温度为935℃，终轧温度为820℃；卷取温度为580℃。

实施例2：轧制3.5mm铌微合金化钢，化学成分如下：C％：0.03；Mn％：1.60；Si％：0.4；S％：≤0.015；P％：≤0.020；Nb％：0.08；Als％：0.035；Ti％：≤0.03；V％：≤0.05；其余为铁。板坯加热温度为1200℃，进入粗轧机粗轧；粗轧后的中间坯进入水冷段降温，中间坯35mm厚，中间坯运行速度为5米/秒，位于中间坯上部的水嘴水压控制在0.082Mpa、下部的水嘴水压控制在0.046MPa，冷却水水温35℃，总流量为4250m³/h，中间坯经由水冷段水冷喷淋降温到960℃；冷却后的中间坯进入热卷箱均温；经均温的中间坯进入精轧机精轧，其精轧机入口温度为950℃，终轧温度为840℃；卷取温度为630℃。

实施例3：轧制9.75mm铌微合金化钢，化学成分如下：C％：0.12；Mn％：0.60；Si％：0.10；S％：≤0.015；P％：≤0.01；Nb％：0.01；Als％：0.010；Ti％：≤0.03；V％：≤0.05；其余为铁。板坯加热温度为1150℃，进入粗轧机粗轧；粗轧后的中间坯进入水冷段降温，中间坯40mm厚，中间坯运行速度为3米/秒，位于中间坯上部的水嘴水压控制在0.085Mpa、下部的水嘴水压控制在0.050MPa，冷却水水温32℃，总流量为4400m³/h，中间坯经由水冷段水冷喷淋降温到930℃；冷却后的中间坯进入热卷箱均温；经均温的中间坯进入精轧机精轧，其精轧机入口温度为922℃，终轧温度为800℃；卷取温度为550℃。