CN113828643A - 一种铁素体区轧制带钢的温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁素体区轧制带钢的温度控制方法，在粗轧机出口处设置第一中间坯冷却装置，在热卷箱或保温罩的出口处设置第二中间坯冷却装置；控制钢坯的加热温度在1050～1200℃，粗轧后中间坯温度在钢的奥氏体温度区间，且在奥氏体的终了温度以上10～40℃，实时检测精轧机组入口前的中间坯温度，所述第一冷却装置全开、第二中间坯冷却装置根据该温度实时调整各对冷却器的开闭组合及冷却水流量，使得精轧机组入口前的中间坯被冷却至铁素体相变终止温度以上0～30℃。本发明解决了现有技术中精轧前中间坯温度控制不精确、带坯温度不均匀和粗轧精轧之间冷却摆荡时间过长的问题。

Description

一种铁素体区轧制带钢的温度控制方法

技术领域

本发明涉及一种铁素体区轧制带钢的温度控制方法，属于金属加工技术领域。

背景技术

铁素体轧制工艺(又称温轧，Warm Rolling)是20世纪80年代末由比利时钢铁研究中心研究开发的，目的是生产可直接使用或供冷轧生产原料的组织、性能优异的热轧板。铁素体区热轧带钢生产方法具有轧制过程变形抗力较小、易于酸洗清除以及具有更高的延伸率高和深冲性能r值等特点，有利于生产薄规格热轧带钢，提高带钢表面质量。与传统的奥氏体轧制工艺相比，铁素体轧制工艺可以缩短工艺流程，减少轧辊损耗，从而降低了加热温度，降低了生产成本。

但在已有的传统带钢热连轧生产线上进行铁素体轧制时，由于传统带钢热连轧生产线上的保温罩或热卷箱与切头剪之间的间距非常短，难以布置冷却长度稍长的冷却设备，使得中间坯需要在保温罩或热卷箱与切头剪之间进行较长时间的空冷降温，才能使带坯在进入精轧机组前达到适宜的温度。但采用空冷降温时，存在精轧前温度控制不精确、能耗高、投资大的缺陷；另外，中间坯较厚，容易导致带坯温度不均匀，而且空冷耗费的时间较长(即粗轧精轧之间冷却摆荡时间过长)，也降低了生产效率。

为了降低生产成本和实现稳定、连续和可靠的工业化生产，各国学者和工程技术人员仍在不断努力和探索，试图找到在传统带钢热连轧生产线上进行铁素体轧制的新技术，达到简化工艺、降低能耗和成本、提高效率等目的，推动铁素体轧制的工业化应用，本发明就是在这背景下提出的。

发明内容

本发明提供一种能够在传统带钢热连轧生产线上进行铁素体轧制时提高生产效率且带坯在进入精轧机组前温度控制精确的方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种铁素体区轧制带钢的温度控制方法，在热轧生产线的粗轧机与精轧机组之间设有热卷箱或保温罩，在粗轧机出口处设置第一中间坯冷却装置，在热卷箱或保温罩的出口处设置第二中间坯冷却装置；所述第一、第二中间坯冷却装置均包括至少3对冷却器，每对冷却器上、下对称设置于待冷却的中间坯；

控制钢坯的加热温度在1050～1200℃，粗轧后中间坯温度在钢的奥氏体温度区间，且在Ac₃温度以上10～40℃，其中Ac₃是铁素体转变为奥氏体的终了温度；

所述第一中间坯冷却装置中的冷却器全部打开采用大流量快速对中间坯冷却降温，所述第二中间坯冷却装置根据实时检测的精轧机组入口前的中间坯温度实时调整各对冷却器的开闭组合及冷却水流量，即采用小流量调整中间坯的温度，使得精轧机组入口前的中间坯被冷却至Ac_3f以上0～30℃，Ac_3f为铁素体相变终止温度。

发明人对现有的工艺进行了深入研究和实验，现有的工艺通常是在粗轧机组后对带钢坯采用空冷的形式进行长时间冷却，影响了轧制效率。而如果采用水冷的形式，则因为粗轧机与热卷箱或保温罩之间的距离较近，因此水冷时间的较短，而带钢在粗轧后仍然较厚，这样水冷后会有回温现象，温度无法精确控制。本发明通过增加两个中间坯冷却装置实现对进入精轧机组的中间坯进行温度控制，其中所述第一中间坯冷却装置u将冷却器全部打开采用大流量快速对中间坯冷却降温，在热卷箱处调换中间坯头尾位置来实现中间坯的温度均匀，然后再通过所述第二中间坯冷却装置采用小流量精确调整中间坯的温度，这样不但使温度控制精确，而且相比采用空冷的方式大幅提高了生产效率。本发明解决了现有技术中精轧前中间坯温度控制不精确、带坯温度不均匀和粗轧精轧之间冷却摆荡时间过长的问题，可以用于生产深冲、超深冲IF钢、低碳铝镇静钢，也可以生产中碳钢等。

上述技术方案的进一步改进是：所述第一中间坯冷却装置的入口与粗轧机出口处的距离为:

其中，v₁为粗轧机末道次抛钢速度，v₀是粗轧机的稳定轧制速度，a是抛钢前粗轧机的轧辊线速度的加速度，x为距离设计余量，在0～10m之间。

这是因为粗轧机出来的中间坯内部温度较高，会向中间坯表面返温，因此中间坯输送一段距离后再进行冷却，能够提高冷却效率，同时还能够提高冷却后温度的均匀性。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明可以适应铁素体区轧制过程的高效率生产，粗轧机末道次降速轧制，保证铁素体区轧制生产能力。

2)第一中间坯冷却装置设置的粗轧机后一段距离，这样中间坯表面回温，使得中间坯冷却效率高，粗轧后第一中间坯冷却装置用冷却水量少，而中间坯进入精轧机组速度低，第二中间坯冷却装置可以低流量控制，总体减少控冷用水和供水能耗。

3)本发明通过多组冷却器组合和单个冷却器的小流量，可提高中间坯温度的控制精度，提高产品的性能均匀性。

4)本发明可减少精轧过程带钢表面的氧化铁皮生成，提高带钢表面质量。

5)本发明可应用在不同的带钢连轧生产线，严格实现奥氏体区轧制和铁素体区轧制的温度分离，防止奥氏体-铁素体两相区轧制导致的混晶，优化带钢的显微组织和成形性能等。

6)本发明可降低热轧过程的轧制压力，还可以通过高温卷取余热引起的带钢再结晶和晶粒长大，进一步降低冷轧过程能耗，节约能源。

7)本发明可保证卷取温度采用在退火再结晶温度以上10～80℃，可充分利用轧后余热实现铁素体晶粒回复和长大，省缺后续的退火，改善带钢组织和力学性能，甚至实现以“热”代“冷”。

附图说明

图1是本发明实施例一的原理示意图。

图2是本发明实施例二的原理示意图。

附图标记：粗轧机3，第一中间坯冷却装置4-1，第二中间坯冷却装置4-2，热卷箱5，保温罩6，切头剪7，精除鳞8，精轧机组9。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，本实施例选用IF钢(超低碳)板坯进行铁素体区轧制，板坯成分按重量百分比为：C≤0.01％，Si≤0.03％，Mn≤0.2％，P≤0.02％，S≤0.015％，Al≤0.06％，N≤0.004％，Ti≤0.12％，余量为Fe。在冷却速度1～3℃/s下，其铁素体相变终止温度Ac_3f为860℃，奥氏体化Ac₃温度为910℃；冷轧后退火再结晶温度在660℃以上。粗轧机的稳定轧制速度5.5m/s,粗轧机末道次抛钢速度为1.3m/s,抛钢前粗轧机的轧辊线速度的加速度为1m/s²。

本实施例在热轧生产线的粗轧机3与精轧机组9之间设有热卷箱5，在粗轧机3出口处设置第一中间坯冷却装置4-1，在热卷箱5的出口处设置第二中间坯冷却装置4-2；所述第一中间坯冷却装置4-1因此位置的限制只能设置5对冷却器，所述第二中间坯冷却装置4-2包括3对冷却器，每对冷却器上、下对称设置于待冷却的中间坯；

本实施例的铁素体区轧制带钢的温度控制方法，包括以下步骤：

选择合格的IF钢坯送入加热炉，加热至温度为1050～1150℃，保温1.5-2h后出料。经过初除鳞后，钢坯送往粗轧机3多道次往复轧制，将IF钢钢坯轧制成厚度25～45mm的中间坯，经粗轧后中间坯温度控制在在钢的奥氏体温度区间，且在930℃以上(Ac3以上20℃)，其中Ac₃是铁素体转变为奥氏体的终了温度；

所述第一中间坯冷却装置4-1将5对冷却器全部打开采用大流量快速对中间坯冷却降温，所述第二中间坯冷却装置4-2根据实时检测的精轧机组9入口前的中间坯温度调整各对冷却器的开闭组合及冷却水流量，采用小流量精确调整中间坯的温度，使得精轧机组9入口前的中间坯被冷却至Ac_3f以上0～30℃，Ac_3f为铁素体相变终止温度。本实施例通过开闭第二中间坯冷却装置4-2的冷却喷头数量和冷却器流量，将中间坯被冷却至900℃左，中间坯随后进入热卷箱5，开卷后使温度较低的中间坯尾部率先进入第二中间坯冷却器，冷却器喷头数3组，进一步将中间坯被冷却至880℃左右。

本实施例通过第一中间坯冷却装置4-1进行快速粗降温，然后通过热卷箱5调换中间坯头尾位置，实现中间坯的温度均匀，为后续的第二中间坯冷却装置4-2精确调温提供了保障，从而使得中间坯温度控制精确，保证了铁素体区轧制的效果。然后中间坯在经过切头剪7和精除鳞8后，中间坯进入完全素体区(860℃以下)，在精轧机组9实施铁素体区轧制。随后带钢进入输送辊道和轧后冷却装置，带钢温度控制690～760℃间进入卷取机卷取。

本实施例不但能够对现有的传统热轧生产线进行改造，从而适用于铁素体区轧制带钢，而且对于新建热轧生产线，也有很好的指导和启示作用。

优选的，所述第一中间坯冷却装置的入口与粗轧机出口处的距离为:

其中，v₁为粗轧机末道次抛钢速度，v₀是粗轧机的稳定轧制速度，a是抛钢前粗轧机的轧辊线速度的加速度，x为距离设计余量，在0～10m之间，本实施例中x＝7。

本实施例中上述公式为经验公式，这是申请人长期生产实践的总结。因为考虑到中间坯已经降到较低运行速度，而且中间坯内部温度已经返到表面，这样第一中间坯冷却装置4-1就可以使用最少水量达到快速降温的目的，而且能够使中间坯温度保持均匀，保证了第二中间坯冷却装置4-2的调温精确性和均匀性，。

实施例二

本实施例选用08Al低碳钢板坯进行铁素体区轧制试验，板坯成分按重量百分比为：C≤0.08％，Mn≤0.40％，P≤0.025％，S≤0.02％，Al≤0.04％；余量为Fe。在冷却速度1～3℃/s下，其相变温度Ar3f为820℃，奥氏体化Ac3温度为880℃，冷轧后退火再结晶温度为620℃以上。

如图2所示，本实施例将实施例一的热卷箱替换为保温罩6，以减小板坯头尾温差。粗轧机的稳定轧制速度5.5m/s,粗轧机末道次抛钢速度为1m/s,抛钢前粗轧机的轧辊线速度的加速度为1m/s².

本实施例的铁素体区轧制带钢的温度控制方法，包括以下步骤：

如图2所示，在粗轧机3与精轧机组9之间的合理位置设置第一、第二中间坯冷却装置4-1、4-2，两组冷却段之间设置保温罩6。选择合格的IF钢板坯送入加热炉1，加热至温度为1150～1180℃，保温至钢坯温度均匀后出钢。

热钢坯经过初除鳞后，送往粗轧机3往复多道次轧制，将IF钢钢坯轧制成厚度28～52mm的中间坯。根据粗轧机的轧制速度、抛钢速度及轧机的加速度计算第一中间坯冷却装置4-1距离粗轧机3出口处的距离为：

其中，v₁为粗轧机末道次抛钢速度，v₀是粗轧机的稳定轧制速度，a是抛钢前粗轧机的轧辊线速度的加速度，x为距离设计余量，在0～10m之间，本实施例中x＝7。

第一中间坯冷却装置4-1冷却器为8对，全部打开将中间坯从1010℃冷却至920℃左右。中间坯随后进入保温罩6，之后中间坯进入第二中间坯冷却装置4-2，第二中间坯冷却装置4-2冷却器为5对，根据实时检测的精轧机组9入口前的中间坯温度开闭冷却喷头数量和冷却器流量，进一步将中间坯被冷却至830℃左右。然后中间坯在切头剪7和精除鳞8后送入精轧机组9，中间坯进入完全素体区(810℃以下)进行轧制。随后带钢进入输送辊道和轧后冷却装置，带钢温度控制650～710℃间进入卷取机卷取。

本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等形成的技术方案，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种铁素体区轧制带钢的温度控制方法，在热轧生产线的粗轧机与精轧机组之间设有热卷箱或保温罩，其特征在于：在粗轧机出口处设置第一中间坯冷却装置，在热卷箱或保温罩的出口处设置第二中间坯冷却装置；所述第一、第二中间坯冷却装置均包括至少3对冷却器，每对冷却器上、下对称设置于待冷却的中间坯；

控制钢坯的加热温度在1050～1200℃，粗轧后中间坯温度在钢的奥氏体温度区间，且在Ac₃温度以上10～40℃，其中Ac₃是游离铁素体转变为奥氏体的终了温度；

所述第一中间坯冷却装置中的冷却器全部打开采用大流量快速对中间坯冷却降温；所述第二中间坯冷却装置根据实时检测的精轧机组入口前的中间坯温度调整各对冷却器的开闭组合及冷却水流量，采用小流量调整中间坯的温度，使得精轧机组入口前的中间坯被冷却至Ac_3f以上0～30℃，Ac_3f为铁素体相变终止温度。

2.根据权利1要求所述的铁素体区轧制带钢的温度控制方法，其特征在于：所述第一中间坯冷却装置的入口与粗轧机出口处的距离为:

其中，v₁为粗轧机末道次抛钢速度，v₀是粗轧机的稳定轧制速度，a是抛钢前粗轧机的轧辊线速度的加速度，x为距离设计余量，在0～10m之间。

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