一種短流程生產耐大氣腐蝕薄帶鋼的方法
【專利摘要】一種短流程生產耐大氣腐蝕薄帶鋼的方法，其包括如下步驟：1)采用薄帶連鑄工藝生產，化學成分質量百分比為：C0.02～0.15％，Si0.20～0.75％，Mn0.2～1.5％，P0.02～1.5％，S≤0.008％，Cu0.3～0.80％，Cr0.30～1.25％，Ni0.08～0.65％，Al0.01％～0.06％，余Fe和不可避免雜質；形成1～2.5mm厚鑄帶；2)進軋機軋制成0.7～1.5mm的帶鋼；3)經冷卻裝置冷卻，冷卻裝置為噴霧冷卻結合噴射除鱗顆粒的復合裝置，冷卻速率5～20℃/s；4)切頭后進入卷取機成卷，卷取溫度650℃～800℃。本發明采用無酸除磷的方法去除帶材表面的金屬氧化物等雜質，最大程度保持薄帶連鑄帶的表面性能，實現薄帶連鑄產品以熱代冷使用，提高產品的性價比。
【專利說明】一種短流程生產耐大氣腐蝕薄帶鋼的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及連鑄工藝，特別涉及一種短流程生產耐大氣腐蝕薄帶鋼的方法。
【背景技術】
[0002]傳統的薄帶大都是由厚達70_200mm的鑄坯經過多道次連續軋制生產出來的，而采用雙輥薄帶連鑄工藝生產的鑄帶經過一道次或兩道次軋制成為熱軋帶，經過酸洗或冷軋處理后即可投入市場使用。相比傳統的帶的生產工藝，后者的生產線比較短，所需要的能源比較少，是一種低碳環保的熱軋薄帶生產工藝。
[0003]雙輥薄帶連鑄典型的工藝流程為:大包中的熔融鋼水通過水口、中間包以及布流器直接澆注在一個由兩個相對轉動并能夠快速冷卻的鑄輥和側封裝置圍成的熔池中，鋼水在鑄輥旋轉的周向表面凝固形成凝固殼并逐漸生長，進而在兩鑄輥輥縫隙最小處(nip點)形成l-3mm厚的鋼帶,鋼帶經由導板導向被夾送棍送入軋機中軋制成0.7-2.5mm的薄帶,隨后經過噴淋冷卻裝置冷卻，最后送入卷取機卷取成卷。
[0004]應用此工藝，生產過程中金屬的凝固時間比較短，所以薄帶連鑄產品晶粒細化、材料強度、韌性、延伸率等性能均有所提高。而且，薄帶連鑄生產的帶鋼，尤其是厚度小于2mm的薄規格熱軋帶，可以直接用來替代冷軋產品(以熱代冷)，使得薄帶連鑄的產品領域得到大大的拓展，由于不需要多次冷軋減薄工序，所以其產品生產成本低，性價比更加突出。
[0005]目前市場上有一些應用領域需要厚度較薄、表面粗糙度要求不高的薄帶鋼，這種材料規格可以采用薄帶連鑄工藝進行制造。要使薄帶連鑄的熱軋產品達到如此高的要求，需要對熱軋板進行表面去氧化皮處理，并提高后者的表面質量。
[0006]一般通過兩個途徑提高表面質量，一方面在薄帶連鑄生產過程中，要盡量控制帶鋼表面生成的氧化皮厚度，另一方面，薄帶連鑄在線熱軋后的帶鋼要進行相應的表面處理，比如酸洗或其他方式的除磷，以提高帶的表面質量。此工藝流程中的去除氧化皮工序采用了傳統的濕法化學-酸洗除鱗的方法，該方法必須面對大量的酸液與廢酸的處理，對環境影響大，而且花費比較大。
[0007]另一方面，利用薄帶連鑄生產某些鋼種可以得到表面質量優于傳統工藝生產的熱軋板，比如，采用薄帶連鑄生產的耐大氣腐蝕鋼，帶鋼表面會富集一層耐腐蝕性元素，如Cu、P、Cr等，可以大大提高帶的抗腐蝕性能。假如這種帶鋼經過傳統的濕法化學-酸洗除鱗的方法，會對帶鋼表面層造成破壞，使帶鋼表面富集的耐腐蝕性元素層，如Cu、P、Cr等消失或減少，從而降低耐腐蝕性能。
[0008]因此，為了盡最大可能利用薄帶連鑄產品的特點，最好采用非濕法化學除磷的形式去除帶表面的氧化皮。綜上所述，提出以下短流程熱軋帶鋼的生產工藝及生產線布置方案。

【發明內容】

[0009] 本發明的目的在于提供一種短流程生產耐大氣腐蝕薄帶鋼的方法，利用薄帶連鑄的工藝技術生產薄規格的金屬帶，如耐大氣腐蝕鋼等薄帶產品，通過采用噴霧冷卻結合噴射除鱗顆粒的復合冷卻，控制帶鋼冷卻速度，結合采用無酸除磷的方法去除帶材表面的金屬氧化物等雜質，最大程度保持薄帶連鑄帶的表面抗腐蝕性能、提高產品表面質量，同時減少環境污染，實現薄帶連鑄產品以熱代冷使用，提高產品的性價比。本發明適用于用雙輥式薄帶連鑄機澆注厚度1.0-5mm的金屬鑄帶，尤其適用于生產耐大氣腐蝕鋼等表面粗糙度要求不高的鋼種。
[0010]為達到上述目的，本發明的技術方案是:
[0011]一種短流程生產耐大氣腐蝕薄帶鋼的方法，其包括如下步驟:
[0012]I)采用薄帶連鑄工藝生產耐大氣腐蝕鋼薄帶，其化學成分質量百分比為:C0.02 ~0.15%, Si0.20 ~0.75%,Mn0.2 ~1.5%，P0.02 ~1.5%，S ≤ 0.008%,Cu0.3 ~
0.80%,Cr0.30 ~L 25%,Ni0.08 ~0.65%,A10.01%~0.06%，其余為 Fe 和不可避免雜質；形成I~2.5mm厚的鑄帶；
[0013]2)鑄帶經夾送輥夾送進入軋機中軋制成0.7~1.5mm的帶鋼；軋制過程中，軋制壓下量不小于20%，帶鋼通過軋機前后設置的夾送輥保持張力；
[0014]3)帶鋼至冷卻裝置冷卻，進入冷卻裝置前帶鋼溫度為800°C~1000°C ;冷卻裝置為噴霧冷卻結合噴射除鱗顆粒的復合裝置，其冷卻速率為5°C /s~20°C /s，所述的冷卻過程中，帶鋼通過冷卻裝置前后設置的夾送輥保持張力，此張力不能使帶鋼發生超過I %的延伸率； [0015]4)帶鋼經過切頭剪切頭后，帶鋼進入卷取機成卷，卷取溫度為650°C~800°C。
[0016]進一步，所述的冷卻裝置包括多排噴嘴，每排噴嘴垂直于帶鋼行走方向，并均勻布置在帶鋼上、下表面，每排上布置有多個噴嘴，相鄰噴嘴的噴射范圍重疊；所述的冷卻裝置的多排噴嘴沿帶鋼行走方向形成噴霧冷卻段、射流除磷段、氣體吹掃段。
[0017]位于帶鋼上、下表面的每排噴嘴上、下錯位布置，位于帶鋼上、下表面的每排上的噴嘴沿帶鋼行走方向錯位布置。
[0018]所述的噴霧冷卻段包含多組噴水霧的冷卻噴嘴，使用的液體介質為液態純凈水，氣體介質為壓縮空氣或非氧化性氣體，氣體壓力、水壓力為0.2MPa~0.5MPa。
[0019]所述的射流除磷段的噴嘴在噴水霧的同時夾雜著噴射除鱗顆粒，其噴水霧時的氣、水的工作壓力在0.2~0.5MPa之間；裹夾著除鱗顆粒噴射的介質為壓縮空氣或非氧化性氣體，該氣體壓力為0.24~IMPa，該氣體壓力為水壓的1.2~2倍。
[0020]所述的射流除磷段的噴嘴中心線與帶鋼行進方向成一角度，該角度為10°~75。。
[0021]在帶鋼溫度介于650°C~750°C時，噴嘴中心線與帶鋼行進方向間的角度為55。~65°。
[0022]所述的除鱗顆粒為無尖銳凸起球狀物，直徑0.1mm~0.5mm，顆粒為熱壓燒結氮化硼顆粒，或是其他氧化性能穩定的非金屬氧化物，該顆粒的硬度為HB40~50。
[0023]所述的氣體吹掃段采用高壓氣體對帶鋼表面進行吹掃，清除除磷顆粒和雜質，氣體采用非氧化性氣體，氣體壓力為0.3~0.8MPa。
[0024]所述的夾送輥為雙輥夾送輥，或是三輥夾送輥裝置。
[0025]冷卻裝置為噴霧冷卻結合噴射除鱗顆粒的復合裝置，其中，噴霧冷卻段的冷卻速率為5°C /s~15°C /s ;射流除磷段的冷卻速率為5°C /s~10°C /s。
[0026]本發明采用噴霧冷卻結合噴射除鱗顆粒的方法，鋼帶經過冷卻后即可卷取成卷，交付市場應用。如果對表面粗糙度有更高要求，還可以將冷卻后的鋼卷重新開卷重整。
[0027]在本發明制造方法中，
[0028]采用薄帶連鑄生產上述成份的耐大氣腐蝕鋼時，帶鋼表面會富集一層耐腐蝕性元素,如Cu、P、Cr等,可以大大提高帶鋼的抗腐蝕性能。
[0029]直接卷取的帶鋼表面粗糙度為Ra = 1-2.5 μ m，可以直接替代冷軋耐大氣腐蝕鋼使用，實現以熱帶冷的效果，具有較高的性價比。
[0030]所述的噴嘴在噴射壓 力較大的情況下，可以調節噴射方使其與鋼帶行進方向成一定的角度，目的是在除磷的同時降低帶表面的粗糙度，在射流方向傾斜10° -75。可以顯著降低帶表面的粗糙度，優選55~65°作為射流噴射的工作角度。
[0031]所述的金屬薄帶生產工藝中，鋼帶進入噴霧冷卻裝置是的溫度為800°C -1OOO0C,噴霧冷卻裝置的冷卻速率不低于50°C /s。
[0032]本發明與已有技術的區別和改進之處:
[0033]日本發明JP7276005中，對雙輥薄帶連鑄機生產的鑄帶在600-1400°C范圍內以不低于40°C /s的冷卻速度冷卻后采用高壓液體直接噴射在鑄帶表面的射流除磷處理，如果高壓液體清除鑄帶表面氧化皮不完全，則進一步采用布置在除磷工序后部的雙輥除磷裝置進行除磷，這種雙輥除磷裝置可以是一個在線熱軋機形式的。該專利將除磷的溫度和冷卻速度結合在一起，否則無法將氧化皮完全去除，這種工藝方法適用于該專利所述的某些鋼種，與本發明相比，本發明利用快冷的同時保護鑄帶表面盡量避免氧化皮生成，而利用后續混合射流的方法除磷，該方法除磷段是單獨的，不受冷卻工藝影響。而本發明采用在冷卻的同時去除帶鋼表面的氧化皮，所以與該對比專利方案、方法不同。
[0034]在美國專利US5875831/CN1058530C(《連續生產金屬卷的工藝方法》)中，提到一種以熱帶冷熱軋鑄帶方法，包括在線熱處理、在線熱軋、冷卻、切邊、切頭、酸洗以及等多次工序，均在一條生產線上完成，而且還可以輪流利用某幾種處理工藝和方法生產不同要求的熱軋帶產品。尤其是用于薄帶連鑄生產的鑄帶。其典型工藝如下:
[0035]典型工藝1:通過薄帶連鑄生產一種6mm以下的鑄帶，進行不低于30%的軋制，然后對這種熱軋帶進行熱處理，處理溫度介于800-1250°C之間，然后通過20-40°C /sec的冷卻速度冷卻帶鋼至100°C或更低，然后酸洗，切邊、切頭、最后進行卷取成卷。
[0036]典型工藝2:通過薄帶連鑄生產一種6_以下的鑄帶，對這種熱軋帶進行熱處理，處理溫度介于800-1250°C之間，進行不低于30%的軋制，然后通過20_40°C /sec的冷卻速度冷卻帶鋼至10(TC或更低，接下來進行酸洗，切邊、切頭、最后進行卷取。
[0037]在上述這些典型工藝中，都需要采用酸洗的方法去除鑄帶氧化皮，存在廢酸處理污染環境的風險，另一方面，這種方法沒有考慮酸洗對鑄帶性能的影響，所以本發明的鑄帶處理方法與該對比專利明顯有區別。
[0038]本發明的主要優點是:
[0039]1、采用薄帶連鑄工藝生產帶，直接進行熱軋，經過冷卻卷取后直接供給市場使用，達到以熱帶冷的目的，可以顯著提高帶的性價比，采用無酸除磷工藝可以更好的保持薄帶連鑄鑄帶的優良性能，尤其是耐腐蝕性能。[0040]2、優化的無酸除磷工藝可以有效的提高帶的表面質量，合理的工藝線布置拓寬了提高了生產線的工藝空間，可以滿足不同產品的生產需要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]圖1為本發明實施例工藝布置示意圖。
[0042]圖2為圖1的A-A剖視圖。
【具體實施方式】
[0043]下面結合實施例和附圖對本發明做進一步說明。
[0044]參見圖1、圖2，其所示為本發明雙輥薄帶連鑄生產耐大氣腐蝕鋼鑄帶的工藝流程:
[0045]大包I中的熔融鋼水通過水口 2、中間包3以及布流器4直接澆注在一個由兩個相對轉動并能夠快速冷卻的鑄輥5a、5b和側封板裝置6a、6b圍成的熔池7中，鋼水在鑄輥旋轉的周向表面凝固，進而形成凝固殼并逐漸生長隨后在兩鑄輥輥縫隙最小處(nip點)形成 1-2.5mm 厚的鑄帶 11，鋼成分:C0.06%, Si0.45%, Mn0.5%, P0.15%, S^0.008%,Cu0.5%, Cr0.70%, Ni0.10%, A10.03% ;其余為Fe和不可避免雜質；鑄帶11經過非接觸冷卻裝置8，由導板9導向夾送輥12，導板9位于鑄機下密閉室10內，夾送輥12將帶鋼送入軋機13中，經過壓下量20%在線熱軋后形成1.2mm的薄帶鋼，隨后冷卻裝置14以20°C /s的冷卻速度對帶鋼進行冷卻，冷卻裝置14內置有輸送輥道15，冷卻裝置14前后布置有夾送輥18和飛剪夾送輥16，二者之間建立張力，利于冷卻除鱗，帶鋼經過切頭剪17切頭，廢料經過飛剪傾翻裝置20落入廢料收集 斗21中，最后，帶鋼進入卷取機的溫度為650°C -800°C,進入卷取機19、19’成卷。
[0046]其中，冷卻裝置14包括多排噴嘴，沿帶鋼行走方向形成噴霧冷卻段141、射流除磷段142、氣體吹掃段143。每排噴嘴垂直于帶鋼行走方向，并均勻布置在帶鋼上、下表面，每組噴嘴之間的噴射角有交叉，且帶鋼上、下表面的每排噴嘴組交錯布置，位于帶鋼上、下表面的每排噴嘴上、下錯位布置，位于帶鋼上、下表面的每排上的噴嘴沿帶鋼行走方向錯位布置。
[0047]噴霧冷卻采用噴射水霧并噴射夾雜固體除磷顆粒的噴嘴，其中噴嘴使用的液體介質為液態純凈水，氣體介質為氮氣，其中水壓0.3MPa，氣壓0.3MPa，除鱗顆粒噴射氣體壓力為0.5MPa，顆粒為球狀氮化硼顆粒直徑0.2mm，氣體吹掃采用氮氣對帶鋼表面進行吹掃，清除除磷顆粒和其他雜質。最終的帶鋼性能如下:屈服強度達到340MPa，抗拉強度達到460MPa，延伸率達到23%以上，表面粗糙度Ra < 3。
[0048]綜上所述，本發明利用薄帶連鑄工藝結合采用噴霧冷卻結合噴射除鱗顆粒的復合冷卻方法，通過控制帶鋼冷卻速度，結合采用無酸除磷去除帶材表面的金屬氧化物等雜質，最大程度保持薄帶連鑄帶的表面抗腐蝕性能、提高產品表面質量，同時減少環境污染，實現薄帶連鑄產品以熱代冷使用，提高產品的性價比。
【權利要求】
1.一種短流程生產耐大氣腐蝕薄帶鋼的方法，其包括如下步驟: 1)采用薄帶連鑄工藝生產耐大氣腐蝕鋼薄帶，其化學成分質量百分比為:C0.02~0.15%,Si0.20 ~0.75%,Mn0.2 ~1.5%,P0.02 ~1.5%,S ^ 0.008%,Cu0.3 ~0.80%,Cr0.30~1.25%,Ni0.08~0.65%,A10.01%~0.06%，其余為Fe和不可避免雜質；形成I~2.5mm厚的鑄帶； 2)鑄帶經夾送輥夾送進入軋機中軋制成0.7~1.5mm的帶鋼；軋制過程中，軋制壓下量不小于20%，帶鋼通過軋機前后設置的夾送輥保持張力； 3)帶鋼至冷卻裝置冷卻，進入冷卻裝置前帶鋼溫度為800°C~1000°C;冷卻裝置為噴霧冷卻結合噴射除鱗顆粒的復合裝置，其冷卻速率為5°C /s~20°C /s，所述的冷卻過程中，帶鋼通過冷卻裝置前后設置的夾送輥保持張力，但此張力不能使帶鋼發生超過I %的延伸率； 4)帶鋼經過切頭剪切頭后，帶鋼進入卷取機成卷，卷取溫度為650°C~800°C。
2.如權利要求1所述的短流程生產耐大氣腐蝕薄帶鋼的方法，其特征是，所述的冷卻裝置包括多排噴嘴，每排噴嘴垂直于帶鋼行走方向，并均勻布置在帶鋼上、下表面，每排上布置有多個噴嘴，相鄰噴嘴的噴射范圍重疊；所述的冷卻裝置的多排噴嘴沿帶鋼行走方向形成噴霧冷卻段、射流除磷段、氣體吹掃段。
3.如權利要求2所述的短流程生產耐大氣腐蝕薄帶鋼的方法，其特征是，位于帶鋼上、下表面的每排噴嘴上、下錯位布置，位于帶鋼上、下表面的每排上的噴嘴沿帶鋼行走方向錯位布置。
4.如權利要求2所述的短流程生產耐大氣腐蝕薄帶鋼的方法，其特征是，所述的噴霧冷卻段包含多組噴水霧的冷卻噴嘴，使用的液體介質為液態純凈水，氣體介質為壓縮空氣或非氧化性氣體，氣體壓力、水壓力為0.2MPa-0.5MPa。
5.如權利要求2所述的短流程生產耐大氣腐蝕薄帶鋼的方法，其特征是，所述的射流除磷段的噴嘴在噴水霧的同時夾雜著噴射除鱗顆粒，其噴水霧時的氣、水的工作壓力在0.2~0.5MPa之間；裹夾著除鱗顆粒噴射的介質為壓縮空氣或非氧化性氣體，該氣體壓力為0.24~IMPa，該氣體壓力為水壓的1.2~2倍。
6.如權利要求1或2或5所述的短流程生產耐大氣腐蝕薄帶鋼的方法，其特征是，所述的除鱗顆粒為無尖銳凸起球狀物，直徑0.1mm~0.5mm,顆粒為熱壓燒結氮化硼顆粒，或是其他氧化性能穩定的非金屬氧化物，該顆粒的硬度為HB40~50。
7.如權利要求2或3或5所述的短流程生產耐大氣腐蝕薄帶鋼的方法，其特征是，所述的射流除磷段的噴嘴中心線與帶鋼行進方向成一角度，該角度為10°~75°。
8.如權利要求2或3所述的短流程生產耐大氣腐蝕薄帶鋼的方法，其特征是，在帶鋼溫度介于650°C~750°C時，所述的射流除磷段的噴嘴中心線與帶鋼行進方向間的角度為55。~65°。
9.如權利要求2所述的短流程生產耐大氣腐蝕薄帶鋼的方法，其特征是，所述的氣體吹掃段采用高壓氣體對帶鋼表面進行吹掃，清除除磷顆粒和雜質，氣體采用非氧化性氣體，氣體壓力為0.3~0.8MPa。
10.如權利要求1或2所述的短流程生產耐大氣腐蝕薄帶鋼的方法，其特征是，冷卻裝置為噴霧冷卻結合噴射除鱗顆粒的復合裝置，其中，噴霧冷卻段的冷卻速率為5°C /s~15°C /s ;射流除磷段的冷卻速率為5°C /s~10°C /s。
11.如權利要求1所述的短流程生產耐大氣腐蝕薄帶鋼的方法，其特征是，所述的夾送輥為雙輥夾送輥，或是三輥夾送輥裝置。
【文檔編號】B21B1/42GK103966521SQ201310030250
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月25日 優先權日:2013年1月25日
【發明者】崔健, 葉長宏, 方園, 李山青, 段明南 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司