热轧窄带钢08Al的工艺及性能研究.pdf

第 卷第 期 年 月甘 肃 冶 金.文章编号:()热轧窄带钢 的工艺及性能研究甄维静(唐山科技职业技术学院河北 唐山)摘 要:作为深冲压用钢的代表具有性能良好、性价比高等优点 本文参考 热轧中宽带的生产实践制定了 热轧窄带钢的生产工艺并试生产对热轧后冷轧退火产品性能进行了研究 通过金相检验、力学性能检测、值检测等检测手段发现影响 产品冲压性能主要是热轧的终冷温度 对超快冷系统进行了改造最终产品性能达到客户要求使 的工业化生产打破了热轧窄带钢生产线不能生产深冲压用钢的限制拓展了热轧窄带钢产品范围关键词:深冲压用钢超快速冷却热轧窄钢带中图分类号:.文献标识码:():.:引言 作为深冲压用钢的代表因生产成本低深冲性能优异、用途广泛在当前市场上占有较大的份额 目前国内钢厂生产的 钢热轧板主要集中在中宽带热轧后多采用层流冷却进行控冷传统的热轧窄带钢生产线因受轧后冷却条件的限制一般无法生产 某钢厂 热轧窄带钢生产线采用先进的 架轧机连续布置方式装备(自动宽度控制系统)、(短行程控制)和(轧机液压厚度自动限制系统)功能可实现全自动控宽、控厚轧制大幅度提高带钢板型精度且轧后引进了先进的超快冷工艺为 钢的生产提供了条件本文参考 热轧中宽带的生产实践制定了 热轧窄带钢的生产工艺并进行少量试生产总结生产过程存在问题并改进最终实现 热轧窄带钢稳定生产扩宽了市场 生产工艺及 组织和性能的影响.工艺流程及成分、性能要求.工艺流程铁水预处理 顶底复吹转炉冶炼 炉外精炼方坯连铸机蓄热式加热炉粗除磷立 平 立 平 立 平粗轧精除鳞 立 平精轧超快冷运输链卷取包装入库.成分及性能要求窄带 化学成分见表 性能要求见表 表 窄带 化学成分/标准/交货.内控.成品目标.表 钢国标及国内部分钢铁企业生产同级别钢板的力学性能钢种(屈服强度)/(抗拉强度)/屈强比/退火后性能.冶炼工艺低碳铝镇静钢要求钢中夹杂物含量较低 精炼具有窄成分控制、温度调节快速方便、大幅去除钢中夹杂物等优点故 精炼是冶炼低碳铝镇静钢的必备装备.热轧工艺目前低碳铝镇静钢热轧生产工艺主要是采用“三 高 一 低”的 工 艺 制 度 即 高 的 加 热 温 度()、开轧温度()、终轧温度(约 )及低的卷取温度(左右)目的是让铸坯在奥氏体区进行轧制后在加热炉中高温加热使 得到充分溶解热轧过程快速冷却至较低卷取温度来抑制 析出使其在冷轧后退火加热过程中析出从而形成了伸长的饼形晶粒和大量织构最终获得较好的深冲性能.超快速冷却工艺超快速冷却工艺是通过控制轧后钢板整个冷却过程的温度来实现对冷却过程中的相变以及组织形态的控制这是一种新兴带钢冷却技术该工艺设备简单结构紧凑温降速度快冷却效果好 具体生产工艺参数见表 表 轧制及冷却工艺参数参数范围加热温度/加热时间/开轧温度/终轧温度/轧后冷却超快冷全开头部 不冷却三叉区出口温度/在热轧生产工艺中 铸坯进炉温度为 出炉温度 粗轧开轧温度 经粗轧 道次和 道次精轧完成轧制轧制速度./终轧温度控制在 精轧结束后带钢先经过超快冷粗冷段经扭转导板将其翻转呈直立分送至 号、号振荡器经冷段冷却冷却速度 /终冷温度控制 之后再经平板运输机运输约 后卷取空冷 /卷取温度为 卷取后自然冷却 试验结果分析.成分控制某厂生产 钢种、等六大主要元素含量在炼钢过程中控制比较稳定满足用户要求其中 含量控制.平均值为.含量控制.平均值为.含量控制.平均值为.含量控制.平均值为.含量控制.平均值为.酸溶铝含量控制.平均值为.气体含量分析从某厂生产 铸坯氧氮含量日常抽检的数据中随机抽取 炉 钢进行铸坯气体的、统计分析统计结果见表 从统计结果看钢水洁净度控制较好铸坯 含量在.以下 含量.以下表 铸坯、含量/炉号.内控标准.金相组织分析在待测钢板的中部和距边缘 处分别取样试样尺寸为 将试样进行打磨、抛光、侵蚀处理利用光学显微镜观察试样的显微组织测试结果如图、图 所示 通过分析图、图 可以得出以下结论第 期 甄维静:热轧窄带钢 的工艺及性能研究 热轧带钢板面的晶粒尺寸分布不均带钢板面中部晶粒尺寸较大边部晶粒尺寸较小轧制面中部晶粒尺寸比边部大.左右纵截面中部晶粒尺寸比边部大.左右显微组织不均匀 在显微镜下观察到铁素体晶粒中等轴状占比较大不规则晶粒较少此外还有少量条状或块状的珠光体降低终轧温度可细化晶粒改善组织均匀性降低终轧温度 带钢的晶粒尺寸由原来的.减小到.组织的均匀性得到明显改善图 终轧温度 的轧制面组织图 终轧温度 的轧制面组织.热轧板力学性能分析从某厂生产的热轧板卷产品中随机抽取 个试样进行产品性能统计热轧板卷产品的抗拉强度 平均值为 屈服强度 平均值为.:屈服比.平均值为.延伸率 平均值为.冷轧组织分析冷轧工艺流程:热轧成品酸洗轧制全氢罩式退火平整发货 退火结束后考虑到和热轧组织作比较及结论的完整性选取与热轧板同批边部和中部制取金相试样 冷轧退火板组织如图 所示图 冷轧带钢退火后的横向中部板面组织 由图 看出冷轧退火板组织为铁素体渗碳体平均晶粒度.级铁素体晶粒不均匀晶界扭曲严重 渗碳体分布不均匀少量的渗碳体颗粒分布在铁素体晶内在铁素体晶界及晶界交汇处分布着聚集成串链状的渗碳体颗粒 结合 热轧板组织分析成品板中的沿晶渗碳体主要是源于热轧板的遗传作用热轧卷取温度高造成渗碳体的过分析出 冷轧板中碳化物主要来源于热轧组织中的珠 甘 肃 冶 金 第 卷光体冷轧时珠光体片层分离渗碳体片被破碎并随基体流变而改变了分布形态.冷轧退火板性能分析不同卷取温度下退火试样三个不同方向(与轧制方向分别呈 和)的力学性能平均值见表 平均屈服强度()为.抗拉强度()为 屈强比为.标距在 时的断后伸长率()为 换算成标距在 时的断后伸长率()为 平均应变硬化指数(值)为.完全符合 级(商用级)冷轧板标准 但用作防盗门、汽车油箱等冲压深度大的高级别用途时容易发生质量缺陷表 冷轧退火板性能编号位置/屈强比/值.平均值.平均值.试生产总结及改进.试生产总结从成分方面来说本次 冶炼化学成分控制比较理想均满足内控要求的成分其成分与国内大部分钢铁企业的 成分控制基本相当 而且本次生产的 的、含量比较稳定均在在.以下从设备方面来说尽管超快冷的冷却速度较国内其他厂家生产同类产品采用的 /的层流冷却速度快很多但由于热轧后超快冷有效冷却段才 超快冷的冷却时间约 热轧后终冷温度控制偏高约 终冷温度过高会引起带钢组织中的游离渗碳体这样 在冷轧后的退火过程中引导织构发展的作用是无法实现的从 热轧板显微组织方面来说热轧带组织中的游离渗碳体级别较高大于.级分析其原因主要是由于热轧后终冷温度太高而在运输链上的冷却速度又太低(./)组织中的碳在长时间的高温状态下无法固溶在晶内只能以游离渗碳体的形式在晶界上析出 因此 热轧带钢组织中高级别的游离渗碳体主要是由卷取区终冷温度过高造成的从 冷轧板的组织方面来说退火板铁素体晶粒不均匀晶界扭曲严重而且渗碳体分布也不均匀少量的渗碳体颗粒分布在铁素体晶内在铁素体晶界及晶界交汇处分布着聚集成串链状的渗碳体颗粒 分析其原因主要是由于热轧卷取温度高造成渗碳体的过分析出渗碳体的数量越多则会导致在深冲变形过程中铁素体更加不均匀形状也更加不规则晶界扭曲严重水平是很不错的从 冷轧板的性能方面来说本次试验钢的力学性能能够满足国标的要求但要满足客户的高级别用途的要求如冲压阶梯件、深度较大的工件等则屈服强度和屈强比就相对偏高 因此的综合力学性能需要进一步优化.改进措施为进一步满足低温卷取钢种的要求提高超快冷的冷却能力某厂对现有超快冷系统进行了改造由于厂房长度的限制本次冷却系统主要是通过增加冷却集管数量和管径的方式来提高系统的水压和水量改造后超快速冷却系统总供水量由原来 /提高到 /供水系统的压力也由原来的.提高到.改造后对 进行了第二次试验研究 实施效果.终冷温度本次试生产仍然采用原工艺流程从现场控制情况看热轧工序在相同轧制速度./的条件下超快冷温度控制较改造前冷却能力明显提高改造后终轧温度提高至 同时也保证终冷温度基本控制在 左右较改造前降低了 左右 改造前后轧制温度对比如图 所示第 期 甄维静:热轧窄带钢 的工艺及性能研究 图 改造前后轧制温度对比.热轧板金相组织由于本次终冷温度控制较改造前降低 左右对组织中渗碳体和 的控制都有一定的好处分别对组织、渗碳体的析出、的析出情况进行了观察如图 所示观察终冷温度为 显微组织晶粒度为 级只有少量的游离渗碳体级别低于 级且渗碳体呈弥散分布.热轧板性能在改进后 热轧板宽度中部取样做性能见表 所示各项性能均满足标准要求图 终冷温度 热轧板显微组织表 改进后 热轧板性能批次取样部位/屈强比/最大值窄带宽度中间.最小值窄带宽度中间.平均值窄带宽度中间.标准.冷轧组织此次退火工艺调整为五个阶段:第一阶段为快速升温阶段以 /快速升到 第二阶段为保温阶段 保温 第三阶段为升温阶段以 /升到指定退火温度(、)第四阶段为保温阶段在不同的退火温度分别保温 和 第五阶段为冷却阶段先以 /冷到 然后以 /冷到 出炉 组织如图 所示退火后的组织主要是铁素体还有少量的渗碳体 退火温度为 和 的组织中晶粒大部分为饼形晶粒铁素体基体和晶界上分布的渗碳体呈粒状且聚集程度较高(图()和()退火温度为 和 的组织中铁素体的晶粒尺寸逐渐增大渗碳体由聚集态逐渐转变为颗粒形态弥散分布于基体中的游离渗碳体(图()和().冷轧板性能取退火温度()分别为、保温时间分别为 和 的冷轧板其性能见表 由表 可知退火温度越高保温时间越长冷轧板的抗拉及屈服性能越低延伸率越高 故为保证冷轧板抗拉和屈服强度指标符合标准要求同时具有较好延伸率以利于制作深冲件 热轧板终冷温度选择 冷轧退火温度选择 以上保温时间 较好 甘 肃 冶 金 第 卷图 终冷 试验钢在不同温度保温 的显微组织表 终冷温度为 试验钢不同退火工艺下的力学性能退火温度/退火时间/屈服比.结语 改进前超快冷有效冷却距离短超快冷的冷却时间有限导致热轧后终冷温度控制偏高在 左右引起 热轧带钢组织中出现高级别的游离渗碳体冷轧退火板组织显示铁素体晶粒不均匀晶界扭曲严重渗碳体分布不均匀在铁素体晶界及晶界交汇处分布着聚集成串链状的渗碳体颗粒 主要是由于热轧卷取温度高造成渗碳体的过分析出终轧温度降低后晶粒尺寸减小组织均匀性提高通过热轧超快冷系统改进终轧温度提高至 同时也保证终冷温度基本控制在 冷轧退火后的组织主要是是铁素体还有少量的颗粒形态弥散分布游离渗碳体 终冷温度为 的热轧板需退火温度 以上保温 可获得较好的性能参考文献:唐超兰翁 浩陈 鑫等.不同表面处理磨具对冷轧 铝/钢复合板结合性能的影响.特种铸造及有色合金():.王国栋.以超快速冷却为核心的新一代 技术.上海金属():.张举东.冷轧薄板与冲压成形性.模具技术():.雷军黄春水.终轧温度对建筑用 结构钢组织与力学性能的影响.热加工工艺():.张德勇冯仰峰李维娟等.终冷温度对 钢组织及性能的影响.金属热处理():.收稿日期:作者简介:甄维静()女河北省唐山市人讲师本科 主要从事金属材料教学第 期 甄维静:热轧窄带钢 的工艺及性能研究