2050热轧镀锡基板MRT-4性能优化_张征.pdf

总第 328 期2023 年第 4 期HEBEI METALLUGYTotal No 3282023，Number 42050 热轧镀锡基板 MT 4 性能优化张征，郭隆，单庆林，邝霜(河钢集团唐钢公司 技术中心，河北 唐山 063000)摘要:在使用相同工艺制度的情况下，2050与 1580 热轧线生产的镀锡基板 MT 4 性能差异明显。2050线 MT 4 产品在大压下率冷轧时，轧制力高，加工硬化严重，并且经常发生断带事故;而 1580 线产品可轧性良好。对比了两种热轧产线冷却速度的不同，分析了产品显微组织和力学性能的差异，认为2050 线 MT 4 延伸率大幅降低的原因为层冷冷却速度过快以及冷却均匀性差，导致晶粒尺寸不均匀。通过将终轧温度由 890 降低至 880、粗轧投入保温罩，将层冷模式由前段冷却变为三段冷却等措施，2 050 热轧带钢延伸率提高约 15%，横向屈服强度极差降至 25 MPa 以下，头尾屈服强度极差降至20 MPa 以下，冷轧总压下率达 94%，组织均匀，冷轧加工硬化明显改善。关键词:热轧;镀锡基板;MT 4;层冷;延伸率;屈服强度;冷却速率中图分类号:TG335 5文献标志码:A文章编号:1006 5008(2023)04 0049 04doidoi:10 13630/j cnki 13 1172 2023 0411PEPE FOFO MANCE OPTIMIZATION OFMANCE OPTIMIZATION OF20502050 HOTHOT OLLED TINOLLED TIN PLATED SUBSTPLATED SUBST ATE MATE M T T 44Zhang Zheng，Guo Long，Shan Qinglin，Kuang Shuang(Technical Center of HBIS Group Tangsteel Company，Tangshan 063000，Hebei)AbstractAbstract:Under the same process system，the performance of MT 4 tinned substrate produced by 2050 and1580 hot rolled wire is significantly different When the MT 4 product is cold rolled at a high pressure ratewith 2050 line，the rolling force is high，the work hardening is serious，and the belt breaking accident oftenoccurs;The 1580 line product has good rollability The difference in cooling rate of the two hot rolling lineswas compared，and the differences in microstructure and mechanical properties of the products were ana-lyzed，and it was concluded that the reason for the significant reduction of MT 4 elongation of 2050 linewas that the cooling speed of layer cooling was too fast，and the cooling uniformity was poor，resulting inuneven grain size By reducing the final rolling temperature from 890 to 880，putting rough rolling intothe insulation cover，and changing the layer cooling mode from front stage cooling to three stage cooling，the elongation of 2050 hot rolled strip is increased by about 15%，the lateral yield strength is reduced to lessthan 25 MPa，the yield strength of the head and tail is reduced to less than 20 MPa，the total pressure rate ofcold rollingreaches94%，thestructureisuniform，andthecoldrollingworkhardeningissignificantly improvedKey wordsKey words:hot rolling;tin plated substrate;MT 4;lamination;elongation;yield strength;cooling rate收稿日期:2022 12 28基金项目:河北省重大科技成果转化项目(21281008Z)作者简介:张征(1979 )，男，高级工程师，2001 年毕业于甘肃工业大学机械电子工程专业，现在河钢集团唐钢公司技术中心从事轧钢技术研发，E mail:18031523752163 com0引言近年来，随着镀锡板包装轻量化发展，冷轧厂基于成本考虑要求热轧原料要在一个轧程内(中间不退火)轧制到成品，且冷轧总压下率达 90%以上，这就要求热轧产品具有良好的可轧性。可轧性良好的产品要求钢带长度和宽度方向上组织性能均匀，具有较高的延伸率1，2。河钢集团唐钢公司 2050 热轧产线投产初期，由于其相较于1580 热轧产线在宽度1 000 mm 以下窄带生产方面具有明显的成本优势，故将原 1580 产线镀锡基板厚规格产品转产到 2050 产线。2050 产线94总第 328 期HEBEI METALLUGY主要生产宽度 1 500 mm 以上厚规格产品，当厚度3 0 mm MT 4 产品冷轧压下率超过 90%时，频繁出现轧机负荷高断带、厚度波动大等问题，而1580 产线相同产品可轧性良好。因此，有必要研究两条热轧线生产的镀锡板 MT 4 的性能差异，以改善 2050 产线 MT 4 产品质量。1MT 4 产品性能差异1 1工艺流程2050 产线为宽带钢热轧生产线，1580 产线为中宽带热轧生产线，这两条生产线布局及装备对比如表 1 所示。表 1两条热轧生产线主要设备Tab 1Main equipment of two hot rolling production lines热轧线20501580连铸坯厚度/mm230200加热炉蓄热式蓄热式粗轧两架一架热卷箱有(基本不投入)有(投入)精轧7 架7 架层流冷却长度/m96862050 产线铸坯为 230 mm，相较 1580 产线铸坯厚度增加 30 mm，因此增加了一架粗轧机，除此之外，两条热轧线工艺流程基本相同。但 2050 产线卷箱基于提升产线效率考虑，仅在轧制高强钢薄规格时投入使用，其它情况下均使用直通模式。1 2冷却速率差异MT 4 热轧时采用“三高一低”的温度控制制度3 6(高加热温度、高开轧温度、高终轧温度、低卷取温度)，两条热轧产线除卷箱模式不同外，其他轧制工艺相同，如表 2 所示。1580 产线轧制镀锡基板 MT 4 卷箱采用成卷模式，中间坯头尾温差30 左右，精轧穿带速度约 9 m/s，精轧最高速度112 m/s，层流冷却速率 35 40 /s;2050 产线生产 MT 4 时卷箱不投入，中间坯温降大7，中间坯头尾温差约 80，精轧穿带速度约 12 m/s，精轧最高速度 15 m/s，层流冷却冷却速率 46 59 /s。2050 产线轧速较 1580 产线高约 30%，层冷冷却速率高约 40%，并且由于宽带钢高速轧制平直度较差，其相较于 1580 产线同类产品存在层冷冷却不均的现象，如图 1 所示。表 2MT 4 轧制工艺制度Tab 2MT 4 rolling process system热轧线出炉温度/中间坯厚度/mm卷箱模式FDT/CT/层冷模式20501 20040直通890580前段冷却15801 20040成卷890580前段冷却图 1不同热轧线 MT 4 横断面卷取温度扫描图Fig1Temperature scanning diagram of MT 4 cross sectional winding of different hot rolling lines1 3组织性能差异1 3 1性能差异MT 4 成分设计见表 3。两条热轧线生产的MT 4 规格相同，成分体系相同，各选取同时期生产的 100 卷轧卷比较其力学性能平均值差异，发现抗拉强度基本相当，2050 产线产品屈服强度较低，屈强比较小，但其延伸率反而更低，较 1580 产线产品降低约 13 8%，如表 4 所示。表 3MT 4 化学成分(质量分数)Tab 3Chemical composition of MT 4wt%CMnSPSiAlsN0100500 01000150020030 00500005 005河北冶金2023 年第 4 期表 4MT 4 典型性能Tab 4Typical performance of MT 4热轧线成品厚度/mmm/MPaeL/MPa屈强比A50/%20503415311075384158034163210774371 3 2组织差异两条热轧线生产的 MT 4 典型金相组织见图 2，晶粒度均约 9 5 级。截取 0 1 mm2视场，统计晶粒尺寸分布见图 3，两条轧线产 MT 4 晶粒平均尺寸相差不大，但1580 产线 MT 4 晶粒大小更均匀。图 2MT 4 金相组织Fig 2Metallographic structure of MT 4图 3不同热轧线 MT 4 晶粒尺寸分布Fig 3Grain size distribution of MT 4 in different hot rolled lines1 3 3性能差异分析研究表明1，对于控冷组织为铁素体+珠光体的低碳钢，当终轧温度和终冷温度不变时，冷速从20 /s 增加至 40 /s 时，铁素体晶粒平均直径减小，延伸率增大;当冷速增加至 50 /s 和 60 /s时，其延伸率反而明显降低。对比发现，2050 产线由于卷箱未投入，生产镀锡基板时轧制速度快，轧后冷却速率远大于 1580 产线。进一步对比金相组织发现，2050 产线 MT 4 晶粒不均匀。因此，2050产线 MT 4 延伸率大幅降低的原因为层冷冷却速率过快及冷却均匀性差导致的晶粒尺寸不均匀。2改善措施(1)降低终轧温度2050 产线在保证终轧温度大于 Ar3的、前提下8，适当降低终轧温度，将 MT 4 终轧温度由890 降低为880，可降低轧制速率约10%，冷却速率下降约 4 /s。(2)粗轧后投入保温罩2050 产线轧制 MT 4 时投入粗精轧间保温罩，目的是降低中间坯的头尾温差。投入后，中间坯头尾温差由 80 降低为 60 左右。15总第 328 期HEBEI METALLUGY(3)改变层流冷却冷却模式2050 产线轧制 MT 4 时，通过降低终轧温度及中间坯头尾温差，对于层冷速率降低的影响有限，因此将层冷模式由前段冷却变为三段冷却模式，即前段水冷(冷速 40 /s)、中间空冷(中间点温度760，空冷时间3 5 s)、后段水冷(冷速 40 /s)，促进铁素体充分转变 9，10，降低珠光体比例，增加等轴晶比例。3实施效果通过实施降低冷速、改变冷却模式等措施，层冷卷取横断面温度均匀性得到了提高，层冷冷却效果明显改善，如图 4 所示。选取 50 卷轧卷进行力学性能检测，结果见表 5。可见，延伸率较之前提升了约15%;带 钢 横 向 屈 服 强 度 极 差 由 45 MPa 降 至25 MPa以下;头尾屈服强度极差由 40 MPa 降至20 MPa以下。客户使用反馈，冷轧总压下率可达94%，冷轧加工硬化明显改善。改善措施实施后典型热轧板金相组织见图 5，晶粒度为 9 0 9 5 级，组织均匀。图 4MT 4 横断面卷取温度扫描图Fig4Temperature scan of MT 4 cross sectional winding表 5改善后 MT 4 性能Tab 5Improved MT 4 performance热轧产线厚度/mmm/MPaeL/MPa屈强比A50/%20503409301074445图 5改善后 MT 4 金相组织Fig5Improved metallographic structure of MT 44结语针对 2050 热轧线生产的镀锡基板 MT 4 可轧性差的问题，对比分析了两条产线工艺的差异，通过降低层冷冷速及改变冷却模式，改善了带钢力学性能均匀性，大幅提高了 MT 4 的延伸率，为下游大压下率冷轧提供了适宜的性能，得到了客户的认可，为进一步提高镀锡基板的市场占有率创造了有利条件。参考文献 1凌叶金 轧后冷却速度对窄带钢组织性能及其温度场的影响 J 冶金与材料，2021(5):89 91 2张春杰，宋征，李屹等 镀锡板宽薄料卷取褶皱缺陷的控制J 河北冶金，2021(8):62 65 3师可新，宋晓娟 1 580 mm 热轧产线极限规格宽板的开发J 河北冶金，2021(4):74 78 4李新城，陈伟 热轧温度控制对冷轧超深冲板深冲性能的影响 J 农业机械学报，2007，38(6):173 175 5 王岩，赵爱民 卷取温度对低碳钢组织性能及 AlN 析出行为的影响J 北京科技大学学报，2010，32(6):748 750 6陈彤，李永亮，秦红波，等 QP980 热轧中间道次开裂原因分析 J 河北冶金，2022(2):54 56 7 赵兴佳 卷取热卷箱在唐钢 1700 热连轧生产线中的应用J 河北冶金，2013(3):207 210 8黄绪传，裴新华 连续变形与冷却工艺对低碳钢微观组织的影响 J 四川冶金，2018(3):2 6 9 朱伏先，佘广夫 冷却工艺对 HP295 焊瓶钢板屈强比的影响J 钢铁，2005(8):38 40 10王淼，吴亚萍，王国栋，等 宝钢热连轧两段冷却降低气瓶钢屈强比J 钢铁，2009(4):57 6025