一种高表面质量特厚板的制造方法

摘要

本发明公开了一种高表面质量特厚板的制造方法，包括坯料加热步骤、粗轧步骤、精轧步骤、冷却步骤，其特征在于：坯料加热步骤中，均热段温度1180‑1260℃，除鳞≥1次，除鳞压力≥20MPa；坯料除鳞后冷却至980‑1020℃，进行扎制；粗轧步骤中，粗轧过程除鳞≥2次，除鳞压力≥20MPa；粗轧结束至精轧开轧时间≤8min；精轧步骤中，开轧温度≤950，终轧温度760‑920℃，精轧过程除鳞≥2次，除鳞压力≥20MPa；冷却步骤中，轧后立即冷却，抛钢速度≥5m/s，冷却后钢板温度≤700℃；堆垛温度400‑570℃。本发明可改善厚度规格≥50mm特厚板表面质量，钢板表面无水纹或花斑，表面质量良好；同时可有效降低粗轧后温度，提高生产效率。

说明书

技术领域

本发明属于轧钢生产技术领域，涉及一种高表面质量特厚板及其制造方法，尤其指在5000mm宽厚板双机架轧机轧制模式下，厚度规格≥50mm钢板表面质量改善和控制方法。

背景技术

随着国内钢铁企业设备向大型化、现代化和智能化方向发展，厚规格钢板的力学性能不良问题基本得到改善，但钢板表面缺陷，如抛丸后水纹或花斑缺陷问题逐步显现。钢板表面质量不良对后续喷漆工序带来较大影响。由于此类缺陷需要抛丸后，采用灯光斜照到钢板表面才能发现，从生产至发现周期较长，而且容易流转至下游用户，下游用户对钢板表面进行喷漆后，肉眼可见明显的凹凸不平，严重的影响美观及使用，成为困扰企业的问题之一。

钢板表面生成的氧化铁皮附着力不同、厚薄不均，由于除鳞不彻底，轧制和矫直时，氧化铁皮压入钢板，钢板经抛丸除去氧化铁皮后，表面呈现为片状规则或条状不规则缺陷，称之为水纹或花斑。在生产过程中，钢板氧化铁皮的产生主要包括：坯料加热过程中产生的一次氧化铁皮、轧制过程中不断氧化形成的二次氧化铁皮、制结束矫直之前再次氧化生成的三次氧化铁皮。氧化铁皮主要由三部分组成，由基体到表面分别为：疏松、多孔的细结晶组织( FeO) 、致密、无孔和裂缝、玻璃状

断口的磁性氧化铁（Fe

对比文件1，中国发明专利（申请号：CN103978042 A）—单机架炉卷轧机卷板抛丸麻面控制方法，该专利采用单机架炉卷轧机，对轧制过程中加热、除鳞等提出严格的控制要求，要求钢坯加热温度1210-1220℃，同时要求除鳞收尾温度控制在980℃以上。精准的加热温度范围要求，工业化生产中无法稳定实现且难以满足要求。过高的精轧除鳞结束温度，对钢板的力学性能产生不利影响。同时该专利所涉及生产工艺仅适合单机架炉卷轧制，且钢板厚度规格较薄，其实施例中的钢板厚度仅为8mm。总体上看，该专利控制方法推广价值小，尤其无法在中厚板行业推广使用。

对比文件2，中国发明专利（申请号：CN 106435354A）—一种低合金黑皮钢板生产方法，通过严格加热温度、加热时间、炉膛气氛、风机出口风压、除鳞道次、终轧温度和终冷温度等，实现表面具有薄层致密黑色氧化铁皮低合金钢。该专利加热预热段≤900℃，加热段前半部分≤1100℃且后半部分≤1240℃，均热段温度≤1230℃，加热时间8-9min/cm；钢坯出炉温度控制在1020-1050℃；除鳞后粗轧阶段第1道次、转钢后道次、最后一道次进行机架除鳞；按钢板厚度规格组距，选择精轧机架除鳞，终轧温度为820-840℃。该专利要求较高的炉内均热温度（1230℃左右），同时要求较低的出炉温度（1020-1050℃），二者如何匹配如何实现，采取何种措施，值得商榷。同时，严格而复杂的除鳞要求，增加了生产难度，降低了生产效率，未必具备批量推广应用的条件。

对比文件3，中国发明专利（申请号：CN 106216392A）—一种消除中厚板花斑缺陷的控制方法，通过加热阶段的温度、气氛，轧制过程中轧制温度与除磷工艺的配合，以及冷却阶段超快冷却与层流冷却方式的结合，有效抑制了花斑缺陷的产生。

其加热温度1200-1280℃，在炉时间为135-210min，板坯厚度200-250mm，除磷后开轧温度为1000-1100℃，终轧温度800-960℃，轧制9-11道次，总压下率为80-94％；其中，第1道次和第3道次前均进行高压水除鳞，其余道次中奇数道次前共进行高压水除磷0～4次，每次高压水对连铸板坯打击力在0.6～0.7N/mm

对比文件4，文献“中厚板表面的水波纹缺陷及预防”（热处理，杨果煜，2005（30）：53-56），主要从加热、轧辊选择、除鳞、矫直四个方面产生水纹机理进行阐述，以降低水纹产生概率。实际上各钢厂目前也都是从这几个方面入手进行控制，但是受工业生产控制精度、生产组织难度等影响，无法达到完全消除水纹的目的。

对比文件5，文献“高强船板花斑缺陷的形成机理及影响因素研究”（热加工工艺，孙彬等，2015（44）：103-108），通过 SEM、EDS 和金相等手段分析了花斑缺陷形成机理及影响因素，该文献认为降低钢中 Si 和 Mn的含量可减少加热过程中硅橄榄石和锰橄榄石的形成，增加钢板的可除鳞性，减少钢板表面氧化铁皮残留；适当提高终轧温度，减小硅尖晶石和氧化铁皮的硬度，降低轧制过程中硅尖晶石和氧化铁皮压入造成的界面凸凹不平；适当提高终冷温度可降低氧化铁皮中的热应力，采用 ACC 的冷却方式可减少冷却过程中的裂纹密度，提高氧化铁皮的连续性和致密性。文献从理论上分析了Si、Mn含量对花斑的影响，并通过提终轧和终冷来进一步改善钢板表面质量。若降低钢中常规的低价合金元素Si、Mn等，为保证钢板综合力学性能，势必要通过增加其它合金元素或微合金元素来替代Si、Mn的降低，成本增加；另外，提高终轧和终冷温度，对部分强度等级、质量等级要求不高的钢种，存在可行性，如屈服强度345MPa级、保20℃或0℃冲击的常规低合金钢种，但是对高强度级别高韧性要求钢种，此工艺要求则无法保证钢板的综合力学性能。

随着客户使用要求的逐步提高，不仅对内部质量及力学性能提出更高的要求，同时对外观方面也提出更高的要求。同时，由于中厚板尺寸精度的提高及降本的压力，钢板厚度一般按下偏差控制，钢板一旦出现表面缺陷，经修磨后尺寸难以满足要求。如何通过正常成分设计和正常轧制工艺，在设备能力许可的前提下，改善厚规格钢板，尤其是厚度≥50mm特厚板表面质量，同时保证其综合力学性能未明显恶化。

发明内容

本发明的目的是提供一种高表面质量特厚板的制造方法，针对5000mm宽厚板双机架轧机轧制厚度规格≥50mm钢板，以解决现有技术中的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种高表面质量特厚板的制造方法，包括坯料加热步骤、粗轧步骤、精轧步骤、冷却步骤，其特征在于：

坯料加热步骤中，均热段温度1180-1260℃，除鳞≥1次，除鳞压力≥20MPa；坯料除鳞后冷却至980-1020℃，进行扎制；

粗轧步骤中，粗轧过程除鳞≥2次，除鳞压力≥20MPa；粗轧结束至精轧开轧时间≤8min；

精轧步骤中，开轧温度≤950，终轧温度760-920℃，精轧过程除鳞≥2次，除鳞压力≥20MPa

冷却步骤中，轧后立即冷却，抛钢速度≥5m/s，冷却后钢板温度≤700℃；堆垛温度400-570℃。

进一步的：坯料加热步骤中，坯料采用自然冷却或水冷方式进行冷却。

本发明的优点：

(1)本发明采用正常的成分设计和轧制工艺，在不改变现有装备能力的前提下，合理控制轧制过程中温度参数，在提高生产效率的同时，极大改善特厚板钢板表面质量，工艺要求简单，可执行可推广性强，具备工业批量应用条件。

(2)采用本发明所述控制方法，坯料心部温度高于表面温度，利于钢板内部质量控制，保证钢板厚度方向性能更加均匀。

（3）轧后立即水冷并将终冷温度控制在一定温度以下，利于钢板表面形成致密不宜脱落的氧化铁皮，有效防止后续进一步氧化或氧化铁皮脱落后产生的锈蚀；钢板堆垛温度控制在400-570℃，既能保证钢板堆垛效果（保证探伤合格），又能保证四氧化三铁形成数量，利于后期钢板表面自我防护，减少锈蚀。

具体实施方式

一种高表面质量特厚板的制造方法，通过加热温度、除鳞、粗轧、精轧、冷却工艺的控制，避免高温生成的铁橄榄石压入，同时有利于次生氧化铁去除，并且最终在钢板表面生成致密的不易脱落的氧化铁皮，有效的避免钢板水纹发生，提高钢板表面质量。具体步骤如下：

（1）坯料加热：均热段温度1180-1260℃；根据轧机的能力及坯料厚度可对三加温度（均热前一段）进行优化，在压下量保证的前提下，可适当降低三加温度，否则提高三加温度（高于均热段）。此外根据生产节奏，加热炉提前出钢，以保证钢坯出炉后降温，满足粗轧温度要求，从而保证轧制连续性。

（2）除鳞：钢坯出炉后立即除鳞，除鳞压力≥20MPa，除鳞≥1次，将一次氧化铁皮去除完全，此时由于钢坯温度高于粗轧要求温度，可采用多次除鳞方式，既能保证除鳞效果，又实现降温，进一步保证轧机的连续性。

（3）粗轧：粗轧开始温度控制在980-1020℃方可轧制，轧制过程中除鳞≥2次，除鳞压力≥20MPa。此方法极大的降低粗轧后待温温度，有效降低精轧待温时间及温度，抑制二次氧化铁皮的形成。配合粗轧前期的温降，钢坯表面温度低于心部温度，实现差温轧制，有利于内部质量提升，及厚度方向均质性改善。

（4）精轧：粗轧结束至精轧开轧时间控制在8min以内，开轧温度≤950，终轧温度根据不同产品及规格控制在760-920℃，精轧过程除鳞≥2次，除鳞压力≥20MPa。该方法可有效控制二次氧化铁皮形成及去除。可采用中间坯冷却方式，进一步缩短待温时间，控制二次氧化铁皮的形成数量。

（5）冷却：精轧结束后立即冷却，抛钢速度≥5m/s，冷却后钢板温度≤700℃，以控制三次氧化铁皮形成。

（6）堆垛：钢板堆垛温度控制在400-570℃，既能保证钢板堆垛效果，又能保证四氧化三铁形成数量，便于后期钢板表面自我防护，避免形成氧化铁皮较厚，后续吊运过程中脱落，减少锈蚀，提高表面质量。同时钢板堆垛温度增加上限要求，可极大改善钢板表面色差。

本方法通过控制加热炉、粗轧、精轧、冷却、堆垛温度及轧制过程中除鳞工艺，实现钢板轧制过程中一次、二次、三次氧化铁皮的有效控制和去除，保证钢板表面颜色均匀，呈青黑色，抛丸检查表面光滑无水纹、麻面等缺陷，极大改善表面质量。

实施例

本实施例选择250mm/350mm*2000mm*2400-4800mm Q345R、Q345qE坯料，在5000mm宽厚板双机架轧机生产线完成厚度规格≥50 mm钢板轧制，具体轧制过程控制如下：

选择具有代表性的易发生水纹的成分体系进行轧制，成分如表1所示：

坯料加热工艺，对不同成分体系的低合金钢进行采用此工艺进行生产，工艺执行情况见表2：

除鳞过程中除鳞压力实际值均在20.5-21.5MPa之间。

工艺控制情况：轧制钢板厚度为50-120mm，粗轧温度在980-1020℃，粗轧除鳞3-4次，粗轧结束后中间坯厚度≥1.5，待温后轧制，精轧终轧温度根据不同品种在800-900℃之间，精轧过程除鳞2-3次。主要工艺见表3。

精轧结束后立即水冷，冷却至700℃以下，冷却后待钢板返红完全后进行热矫，热矫后进行下线堆垛缓冷，堆垛温度在400-550℃之间，主要工艺参数详见表4。

通过本发明所述方法制备的钢板，对钢板表面进行抛丸检查，对比例钢板表面存在凹凸不平水纹，部分钢板存在麻点，且钢板表面呈红褐色，本实施例钢板表面光滑，均未发现麻点及水纹现象，钢板表面呈青黑色，表面质量优异。