冷却模式对马口铁基板MRT-3组织性能的影响_郭隆.pdf

总第 328 期2023 年第 4 期HEBEI METALLUGYTotal No 3282023，Number 4冷却模式对马口铁基板 MT 3 组织性能的影响郭隆，张征，单庆林，邝霜(河钢集团唐钢公司 技术中心，河北 唐山 063000)摘要:在采用相同热轧温度工艺参数的前提下，对马口铁 MT 3 热轧基料采用前段式冷却、两段式冷却、后段式冷却模式进行冷却并完成卷取，分析了不同冷却模式对马口铁热轧组织性能及冷轧生产过程的影响。结果表明，不同冷却工艺下 MT 3 热轧板的金相组织均为多边形铁素体，但晶粒尺寸有所差别，采用超快冷 空冷 层流冷的两段式冷却模式的晶粒尺寸较大，平均 16 5 m;无论是纵向取样还是横向取样，前段冷却模式下试样不同位置处的抗拉强度和屈服强度波动较大，且极差值较高，断后延伸率低;两段式冷却模式下试样的屈服强度、抗拉强度波动最小，且低于另两种模式，断后延伸率高;后段冷却模式下的力学性能介于两者之间。超快冷 空冷 层流冷的两段式冷却模式可促进铁素体晶粒长大，降低冷轧时的加工硬化，利于冷轧的稳定性。关键词:马口铁;两段式冷却;铁素体;冷轧;热轧基料中图分类号:TG335 1文献标志码:A文章编号:1006 5008(2023)04 0015 03doidoi:10 13630/j cnki 13 1172 2023 0403EFFECT OF COOLING MODE ON MICEFFECT OF COOLING MODE ON MIC OSTOST UCTUUCTU EPEP OPEOPE TIES OF TINPLATE SUBSTTIES OF TINPLATE SUBST ATE MATE M T T 33Guo Long，Zhang Zheng，Shan Qinglin，Kuang Shuang(Technical Center of HBIS Group Tangsteel Company，Tangshan 063000，Hebei)AbstractAbstract:Under the premise of using the same hot rolling temperature process parameters，the tinplate MT 3hot rolled base material was cooled and wound by front stage cooling，two stage cooling and post stage cooling，and the effects of different cooling modes on the microstructure properties and cold rolling pro-duction process of tinplate were analyzed The results show that the metallographic structure of MT 3 hot rolled plate under different cooling processes is polygonal ferrite，but the grain size is different，and thegrain size of the two stage cooling mode using ultra fast cooling air cooling laminar flow cooling islarger，with an average of 16 5 m Whether it is longitudinal sampling or transverse sampling，the tensilestrength and yield strength at different positions of the specimen in the front cooling mode fluctuate greatly，and the extreme difference value is high，and the elongation after breaking is low;the yield strength and ten-sile strength of the specimen in the two stage cooling mode have the smallest fluctuations，and are lowerthan the other two modes，and the elongation after breaking is high;the mechanical properties in the rearcooling mode are somewhere in between The two stage cooling mode of ultra fast cold air cooling laminar flow cooling can promote the growth of ferrite grains，reduce the work hardening during cold rolling，and facilitate the stability of cold rollingKey wordsKey words:tinplate;two stage cooling;ferrite;cold rolling;hot rolled binder收稿日期:2022 12 13基金项目:河北省重大科技成果转化项目(21281008Z)作者简介:郭隆(1995 )，男，工程师，2018 年毕业于华北理工大学材料成型及控制工程专业，现在河钢集团唐钢公司技术中心从事轧钢技术研究，E mail:glong9264163 com0引言为适应包装市场轻量化的需求，马口铁包装产品的厚度要求日益严格，成品生产厚度日益减薄1。因马口铁基料涉及热轧及冷轧工艺，故在热轧基板与冷轧生产之间需有一定的协调性，以减轻热轧基板在后续冷轧减薄过程中产生的加工硬化现象，避免产生冷轧生产困难的情况2。孙超凡3 等研究表明热轧高卷取温度可使热轧基板的晶粒尺寸更加粗大，对冷轧基板的生产更有利，更有利于轧制51总第 328 期HEBEI METALLUGY稳定性，故本次试验采用较高的卷取温度进行试验。本文研究了热轧工序中不同冷却模式对低碳MT 3 镀锡钢板组织和性能的影响，主要分析了晶粒尺寸及热轧基板宽度方向性能均匀性变化及对后续冷轧生产轧制力的影响4。1试验材料及方法1 1试验材料试验采用低碳 MT 3 铸坯，化学成分为0 08%C，0 22%Mn、0 004%S、0 004%P、0 12%Si、0 005%N，余量为 Fe。1 2试验方法热轧铸坯加热温度 1 220，加热时间 3 0 h，终轧温度890，轧后冷却温度610，冷却工艺分别采用前段式冷却、两段式冷却、后段式冷却对热轧基板进行温度控制，达到卷取温度后完成卷取，热轧基板厚度规格为 3 0 mm。开卷酸洗，冷轧后得到0 179 mm 规格的产品。在热轧基板板宽 OS 侧 1/8、1/4 及 DS 侧的对称位置、中间 1/2 位置处，分别取 280 mm 25 mm大小平行于轧向的纵向拉伸试样，并在基板的剩余部位截取横向拉伸试样，采用德国 Zwick oell Z100万能材料试验机对材料力学性能进行检测，试样标距为 50 mm，宽度 25 mm，夹头移动速率恒定为2 mm/min。同时在平行于轧向的试样端部截取15 mm 15 mm 的金相试样，对试样截面打磨、抛光，并用 5%硝酸酒精溶液侵蚀后，采用 ZEISS 光学显微镜观察显微组织。2试验结果及讨论2 1试验结果2 1 1金相组织三种冷却模式下的金相组织如图 1 所示。在相同的热轧工艺下，不同冷却工艺热卷的金相组织为多边形铁素体，明显可见两段式冷却工艺热卷晶粒尺寸较其他两种冷却工艺热卷晶粒尺寸大，前 段 式 冷 却 工 艺 热 卷 的 平 均 晶 粒 尺 寸 为13 2 m，两段式冷却工艺热卷的平均晶粒尺寸为16 5 m，后段式冷却工艺热卷的平均晶粒尺寸为15 4 m。图 1不同冷却模式下热轧钢带的显微组织Fig 1Microstructure of hot rolled steel strip under different cooling modes2 1 2力学性能试样的拉伸性能结果见图 2、3。图 2 为纵向试样的屈服强度、抗拉强度及断后延伸率的变化，可见前段冷却模式下试样的屈服强度及抗拉强度波动较大，且极差值较高，断后延伸率较其他两种冷却模式低;后段冷却模式下试样的屈服强度及抗拉强度波动明显比前段冷却模式减小，且断后延伸率明显升高;两段式冷却模式下试样的强度波动最小，且数值较其他两种冷却模式低，断后延伸率高，更适合冷轧生产5。图 2通宽样板不同位置纵向试样的力学性能Fig 2Mechanical properties of longitudinal specimens at different positions of the through width template61河北冶金2023 年第 4 期图 3通宽样板不同位置横向试样的力学性能Fig 3Mechanical properties of transverse specimens at different positions of the through width template图 3 为横向试样的力学性能结果，与纵向试样性能结果类似，前段冷却模式下试样的屈服强度与抗拉强度波动大，且断后延伸率较低;两段式冷却模式下试样的屈服强度与抗拉强度波动较小，且数值较低，断后延伸率较另两种冷却模式高。2 1 3冷轧生产热轧生产完毕后，板带运输至马口铁冷轧客户端，经开卷酸洗后进行冷轧，采用单机架冷轧机将2 5 mm 热卷减薄至 0 179mm。对采用不同冷却模式的热卷进行轧制试验，轧制过程中不同冷却模式的热卷产品对应的冷轧生产轧制力见表 1。如表 1 所示，原料及成品厚度规格均相同，在相同的冷轧压下率下，不同冷却工艺热卷对应的冷轧生产轧制力及单位宽度轧制力存在明显区别。对比单位宽度轧制力均值，两段冷却工艺生产的热卷优于前、后段冷却工艺的热卷，该工艺下生产的热卷在冷轧工序具备更好的轧制稳定性及简易性，极大地降低冷轧生产的加工硬化现象及轧制成本6。表 1不同冷却模式下基料冷轧时的轧制力Tab1olling force during cold rolling of binders with different cooling modes冷却方式宽度/mm轧制力/MPa单位宽度轧制力/(MPamm1)单位宽度轧制力均值/(MPamm1)8938640 978667550 87前段冷却8938470 950948938560 968928350 948706870798787040 80两段冷却8787030 800818857260 829057470 838507480887946790 86后段冷却9157980 870868687350 858687250842 2分析讨论相关研究7 10 表明，采用两段式冷却工艺的热轧板在空冷过程中，铁素体组织大量生成，并促进铁素体晶粒长大。在实际生产中设定冷却中间温度(IT)760，前段水快冷到铁素体 CCT 曲线鼻尖处附近，使铁素体快速形核转变;之后空冷提高铁素体相比例，促进铁素体晶粒长大;同时均匀温度降低相变应力(因钢带中热传递关系为钢的热传导 水冷对流 空冷热辐射)，第二段水快冷到 610，细化珠光体层片间距，降低晶粒之间的不均匀性，提高马口铁可轧性。(下转第 36 页)71总第 328 期HEBEI METALLUGY 2王振龙 烧结原理与工艺M 北京:冶金工业出版社，2006 3张汉泉 烧结球团理论与工艺M 北京:冶 金工业 出版社，2015 4张志民，方志成 二次混合机采用异型衬板的探讨J 烧结球团，2001(04):60 61 5史郑斌，赵建芳，梁栋 解决二次混合机衬板粘料问题J 山西冶金，2003(04):26 54 6周建沣，岳宏亮，钱泽正，等 360 m2烧结机篦条糊堵的控制J 河北冶金，2021(4):41 45 7 李柏松 圆筒混合机工艺性能的研究与结构优化D 秦皇岛:燕山大学，2006 8周林 预润湿处理对烧结混合料制粒效果的影响J 河北冶金，2021(11):47 49 9 万书华 新型圆筒混合机结构与参数研究D 秦皇岛:燕山大学，2012 10 周文胜，王梅菊 改善烧结混合料透气性的途径探析J 冶金与材料，2021，41(06):185 186 11 刘佳，张文政 提高烧结矿产量和质量的实践J 天津冶金，2020(03):24 26 12 石玥，潘建，朱德庆，等 圆筒混合机制粒性能优化研究J 烧结球团，2019，44(04):1 6(上接第 17 页)图 4两段式冷却工艺Fig 4Two stage cooling process3结论(1)在不改变热轧生产工艺参数的基础上，相较前、后段冷却工艺，两段式冷却工艺可使低碳马口铁基料在宽度方向上具有更好的性能均匀性。(2)采用两段式冷却工艺生产的热卷基板因微观组织晶粒大，更适合冷轧生产过程。参考文献 1何云飞，周玉林，刘宏文，等 冷轧电镀锡板生产之关键技术的探讨与分析C 第十二届中国钢铁年会论文集 4 表面与涂镀，2019 2王晓飞，贾国军，张博睿，等 马口铁热轧钢带生产工艺的控制研究J 中国金属通报，2020，(11):23 24 3孙超凡，方圆，王雅晴，等 卷取温度对超低碳 T 3CA 钢组织性能的影响J 热加工工艺，2020，49(11):11 15 4梅忠，杨志刚，黄伟丽，等 马口铁基料生产工艺的控制研究J 河北冶金，2020(1):41 44 5周景鑫1 780 mm 生产线马口铁基料生产工艺研究J 北方钒钛，2022，45(01):34 35+40 6韩刚，高社勇，苗素静 热轧工艺对冷轧板连退组织和性能的影响J 内燃机与配件，2021(14):42 43 7利成宁，袁国，周晓光，等 分段冷却模式下热轧双相钢的组织演变及力学性能J 东北大学学报(自然科学版)，2013，34(6):810 814 8王晓宇，王云龙 不锈钢超快冷过程温度和应力分析J 河北冶金，2022(3):18 24 9武冠华，杨海丽，孙宏亮，等 590 MPa 热轧酸洗汽车轮辐用钢的研发J 河北冶金，2018(12):44 47 10贾改风，吕德文，张继永，等 分段冷却工艺对新型热轧耐磨钢组织性能的影响 J 轧钢，2021，38(03):22 2663