專利名稱：一種減酸洗鋼的生產方法
技術領域：
本發明涉及一種減酸洗鋼的生產方法，屬金屬軋制技術領域。
背景技術：
目前，鋼鐵企業生產冷軋備料時，通過控制后續酸洗過程來達到提高酸洗帶鋼表面質量的目的，造成后續酸洗過程中用酸量過高、對環境造成沉重的負荷。熱軋帶鋼典型的氧化鐵皮結構由最外層較薄的狗203層、中間!^e3O4層和靠近基體側的FeO層組成。根據 I^e-O平衡相圖，在570-1371°C時，FeO處于穩定狀態；在570°C以下時，FeO發生共析反應 4FeO — a-Fe+Fe304。酸洗過程中，FeO最容易被還原分解，Fe3O4次之，Fe2O3最難被酸還原分解。因此，控制熱軋板帶的氧化鐵皮結構使之生成較多的 ^Ο同時避免生成!^e2O3，是減少酸洗用酸量、提高酸洗效率的重要途徑，也是本領域亟待解決的技術問題之一。

發明內容
本發明提供一種減酸洗鋼的生產方法，優化熱軋工藝，在線控制熱軋氧化鐵皮微觀結構，來實現冷軋備料鋼種后續易酸洗的目的，
該技術達到控制生成氧化鐵皮微觀結構中狗0和!^e3O4百分含量的目的，使后續酸洗過程中酸洗速度提高10%，降低噸鋼酸耗量7. 5%。本發明技術方案是
一種減酸洗鋼的生產方法，首先，通過對目標鋼種熱軋過程中氧化鐵皮微觀結構中狗0 共析反應曲線，具體步驟如下①進行測定目標鋼種氧化動力學實驗，評價各個鋼種的氧化速度，測定氧化增重與時間的關系曲線，為估算氧化皮生長情況提供基礎數據；②進行狗0 共析反應研究，通過熱模擬實驗手段，研究不同溫度和等溫時間條件下低碳鋼表面形成的 FeO層的等溫轉變行為，得出氧化鐵皮微觀結構中FeO共析反應曲線；然后，根據目標鋼種熱軋過程中氧化鐵皮微觀結構中FeO共析反應曲線，控制優化調整軋制工藝；通過改變氧化鐵皮的微觀結構，降低難以酸洗的狗203的生成量，提高酸洗過程中酸洗速度，降低噸鋼酸耗量，實現減酸洗鋼。所說的根據目標鋼種熱軋過程中氧化鐵皮微觀結構中FeO共析反應曲線，控制優化調整軋制工藝，具體步驟如下①通過冶煉得到純凈的鋼水，后經過連鑄機連鑄成鑄坯，其成分重量百分比范圍為C :0. 025%-0. 065%, Si ^ 0. 045%, Mn :0. 15%-0. 25%, P (0. 025，S 彡 0. 01，Als :0. 015%_0· 025% ；②將鑄坯加熱到 1180_1220°C，保溫 20_60min， 然后除鱗高壓水全部打開，除鱗水壓力為18-20 Mpa，清除徹底表面爐生氧化皮；③經過除鱗后的鑄坯進行粗軋，粗軋開軋溫度為1150-1250°C，粗軋終軋溫度為1000-1070°C，保證二次除鱗水壓力大于18-20Mpa;出粗軋機后保溫罩全部打開，精軋入口的溫度設定值為1030-980°C，機架間冷卻水打開3-4組，精軋出口的溫度波動范圍為870-890°C，避免高溫階段生成過多的氧化鐵皮；④提高精軋出口速度，經過加速軋制后，帶鋼尾部的最高速度達到7-14m/s ；⑤冷卻和卷取，冷卻采用前端冷卻和均勻冷卻兩種方式，卷取溫度為6000C -650"C。采用本發明工藝，熱軋帶鋼氧化鐵皮結構以共析組織狗304+狗為主，含量百分比達到80-95%，僅在基體與氧化鐵皮界面處局部有極少量的FeO存在，其含量為5-20%之間。 冷軋備料帶鋼邊部與中部的氧化鐵皮厚度比較均勻，且結構基本一致，氧化鐵皮厚度基本控制在6-10 μ m范圍內，邊部氧化鐵皮較薄，氧化鐵皮平均厚度由14 μ m下降到8 μ m。本發明的技術特點(1)本發明精軋出口速度與普通工藝相比提高5%_10%，氧化鐵皮厚度明顯降低，另外，通過氧化鐵皮結構的檢測，邊部、1/4處、中心處的氧化鐵皮結構和厚度都比較均勻，這是提高酸洗速率，酸洗后表面明顯改善的一個主要思路。( 控制生成較多!^0和!^e3O4含量的關鍵工藝技術是合理利用TMCP工藝，包括加熱、除鱗、粗軋、精軋工藝(軋制溫度、變形量、軋制速度)、層流冷卻、卷曲工藝的有效結合，但是最核心的工藝就是控制卷曲溫度，以便使卷曲后的帶鋼發生FeO氧化共析反應，使最終氧化鐵皮微觀結構在線控制為容易酸洗的結構。本發明的積極效果本發明使熱軋過程中氧化鐵皮得到了很好的控制，大大提高了熱軋產帶卷的表面質量和勞動生產率；同時通過改變氧化鐵皮的微觀結構，降低難以酸洗的!^e2O3的生成量，后續酸洗過程中酸洗速度提高10%，降低噸鋼酸耗量7. 5%。本發明大大減輕了過多廢酸排放對環境造成的壓力，節能減排，社會效益巨大。


圖1是本發明實施例SPHC的氧化增重曲線； 圖2是本發明實施例350 °C時FeO層的等溫轉變斷面形貌
(c) 10000s ；
圖3是本發明實施例450°C時FeO層的等溫轉變斷面形貌 (c) 10000s ；
圖4是本發明實施例500°C時FeO層的等溫轉變斷面形貌 (c) 10000s ；
圖5是本發明實施例550 °C時FeO層的等溫轉變斷面形貌 (c) 10000s ；
圖6是本發明實施例600°C時FeO層的等溫轉變斷面形貌 (c)10000s ；
圖7是本發明實施例650°C時FeO層的等溫轉變斷面形貌 (c)10000s ；
圖8是本發明實施例FeO層的等溫轉變曲線。
具體實施例方式以下通過實施例，對本發明作進一步說明。一種減酸洗鋼的生產方法，首先，通過對目標鋼種熱軋過程中氧化鐵皮微觀結構中FeO共析反應曲線，具體步驟如下
步驟1 測定目標鋼種氧化動力學實驗
進行氧化動力學實驗的目的是評價各個鋼種的氧化速度，測定氧化增重與時間的
(a)100s(b)1000s
(a)100s(b)1000s
(a)100s(b)1000s
(a)100s(b)1000s
(a)100s(b)1000s
(a)100s(b)1000s關系曲線，為估算氧化皮生長情況提供基礎數據，實驗鋼種為SPHC冷軋備料；等溫氧化溫度為 500"C、600"C、700"C、800"C、900"C、1000"C、1100°C，氧化時間為 60min ；
SPHC熱軋用鋼在空氣中氧化增重與時間的關系曲線如圖1所示。從圖中可以看出， SPHC在700°C時，基本呈現直線關系；在700°C以上時呈現拋物線關系；
氧化速度是由氧化鐵皮與基體間的狗2+和02_的擴散控制的；當氧化在高溫發生時，或者氧化鐵皮較薄時，Fe2+和02_的擴散速度較高。；
因此，在700°C以上時，氧化速度較快；隨著氧化的進行，由于氧化鐵皮增厚，使氧化曲線在后期呈現拋物線形；所以后續軋制工藝盡量避免終冷溫度過高而帶來的氧化鐵皮過厚現象；
步驟2: FeO共析反應研究
通過熱模擬實驗手段，研究不同溫度和等溫時間條件下低碳鋼表面形成的FeO層的等溫轉變行為，實驗鋼種為SPHC冷軋備料。為了與現場實際情況保持一致，熱模擬實驗倉內部為空氣氣氛，其中等溫溫度為650、600、550、500、450和350°C，等溫時間分別為100 S、 1000 s和10000s。各個溫度下FeO層的等溫轉變斷面形貌如圖Π所示；
350°C等溫IOOs時氧化鐵皮基本未發生太大變化，析出反應尚未發生；450°C等溫IOOs 時FeO層中已經析出了大量先共析的狗304，并在氧化鐵皮和基體的界面處出現了一層新相，當等溫10000s時，片層狀的混合物已經延伸到了氧化鐵皮和基體的界面處，說明FeO層幾乎全部發生了共析反；500°C等溫1000s時，FeO共析反應的程度沒有450°C時的大，只是在靠近基體側有極少量的FeO殘留；550°C等溫10000s時，在靠近基體側殘留的FeO量明顯比500°C時要多。600°C等溫時，氧化鐵皮中未出現析出物，僅由外側的!^e3O4層和內側的 FeO層組成；650°C等溫10000s時，也沒有產生析出，只是!^e3O4層和狗203層的厚度都明顯地增加；
根據實驗得到的氧化鐵皮結構及共析反應情況，得到氧化鐵皮層中FeO層的等溫轉變曲線如圖8示出；可以看出450°C -550°C是FeO層的“鼻溫”范圍；在此溫度范圍內，FeO層轉變的速率是最快的。 所說的根據目標鋼種熱軋過程中氧化鐵皮微觀結構中FeO共析反應曲線，控制優化調整軋制工藝，具體步驟如下
1、通過冶煉得到較純凈的鋼水，后經過連鑄機連鑄成鑄坯，其成分重量百分比范圍為C :0. 025%-0. 065%, Si ^ 0. 045%, Mn :0. 15%-0. 25%, P ^ 0. 025，S ^ 0. 01, Als 0. 015%-0. 025% ；
2、將鑄坯加熱到1180-1220°C，保溫20-60min，然后除鱗高壓水全部打開，原有工藝為 15Mpa，新工藝除鱗水壓力為18-20 Mpa，確保清除徹底表面爐生氧化皮；
3、經過除鱗后的鑄坯進行粗軋，粗軋開軋溫度為1150-1250°C，粗軋終軋溫度為 1000-1070°C，保證二次除鱗水壓力大于18-20Mpa;出粗軋機后保溫罩全部打開，精軋入口的溫度設定值為1030-980°C，機架間冷卻水打開3-4組。精軋出口的溫度波動范圍為 870-890°C，在保證性能的提前下比原有工藝溫度降低10-25°C，避免高溫階段生成過多的氧化鐵皮；
4、精軋出口速度
根據實驗方案要求，需要盡量提高精軋F7的出口速度?，F場通過手動操作，精軋出口速度比原有工藝提高了 5-15%。經過加速軋制后，帶鋼尾部的最高速度達到7-14m/s ； 5、冷卻和卷取
冷卻采用前端冷卻和均勻冷卻兩種方式，前端冷卻的目的主要是減少高溫停留時間， 降低冷卻段氧化鐵皮的增厚。卷取溫度為600°C _650°C，在保性能的基礎上比原有工藝降低30-70°C，保證帶鋼在卷曲后能夠在FeO共析反應鼻溫溫度450_550°C范圍內緩慢冷卻； 更具體的現場控制優化調整軋制工藝實施例如下
實施例1 :通過冶煉得到較純凈的鋼水，后經過連鑄機連鑄成鑄坯，其成分重量百分比為:C :0. 045%, Si 彡 0. 023%, Mn :0. 21%, P 彡 0. 015%, S 彡 0. 004%, Als :0. 02%。將鑄坯加熱到1190°C，保溫30min，然后除鱗高壓水全部打開，壓力為19Mpa ；經過除鱗后的鑄坯進行3+3次粗軋，粗軋開軋溫度為1170°C，終軋溫度為1020°C，保證二次除鱗水壓力不小于ISMpa ；出粗軋機后保溫罩全部打開，精軋入口的溫度設定值為990°C，機架間冷卻水打開3-4組。精軋出口的溫度設定值為880°C，厚度范圍4. 5-3. 5mm，精軋出口速度與原有工藝提高6%，經過加速軋制后，帶鋼尾部的最高速度達到8. lm/s ；層流冷卻方式采取均勻冷卻，卷取溫度為600°C。獲得的熱軋帶鋼氧化鐵皮結構以共析組織!^304+Fe為主，其百分含量為87%，其余為狗0，屬于易酸洗組織，帶鋼邊部與中部的氧化鐵皮平均厚度為6. 7 μ m。后續酸洗過程中酸洗速度與原有工藝相比提高12. 4%，噸鋼酸耗量降低8. H實施例2 :通過冶煉得到較純凈的鋼水，后經過連鑄機連鑄成鑄坯，其成分重量百分比為:C :0. 033%, Si :0. 015%, Mn :0. 22%, P 彡 0. 0104%, S 彡 0. 0156%, Als :0. 0189%。將鑄坯加熱到1180°C，保溫40min，然后除鱗高壓水全部打開，壓力為20bar ；經過除鱗后的鑄坯進行3+3次粗軋，粗軋開軋溫度為1170°C，終軋溫度為1010°C，保證二次除鱗水壓力不小于19Mpa ；出粗軋機后保溫罩全部打開，精軋入口的溫度設定值為990°C，機架間冷卻水打開3-4組。精軋出口的溫度設定值為874°C，精軋出口的溫度設定值為880°C， 厚度范圍3. 5-3. 01 mm，精軋出口速度與原有工藝提高8%，經過加速軋制后，帶鋼尾部的最高速度達到10. 3m/s ；層流冷卻方式采取均勻冷卻，卷取溫度為617°C。獲得的熱軋帶鋼氧化鐵皮結構以共析組織!^304+Fe為主，其百分含量為82%，其余為狗0，屬于易酸洗組織，帶鋼邊部與中部的氧化鐵皮平均厚度為7. 5 μ m。后續酸洗過程中酸洗速度與原有工藝相比提高11. 9%，噸鋼酸耗量降低8. 0%。實施例3 通過冶煉得到較純凈的鋼水，后經過連鑄機連鑄成鑄坯，其成分重量百分比為:C :0. 032%, Si ^ 0. 011%, Mn :0. 177%, P :0. 0087%, S :0. 010%, Als :0. 0209%。將鑄坯加熱到1200°C，保溫20min，然后除鱗高壓水全部打開，壓力為20 Mpa ；經過除鱗后的鑄坯進行3+5次粗軋，粗軋開軋溫度為1180°C，終軋溫度為1020°C，保證二次除鱗水壓力不小于20Mpa ；出粗軋機后保溫罩全部打開，精軋入口的溫度設定值為1100°C，機架間冷卻水打開3-4組。精軋出口的溫度設定值為890°C，厚度范圍3. 0-2. 5 mm,精軋出口速度與原有工藝提高9%，經過加速軋制后，帶鋼尾部的最高速度達到ll.Om/s ；層流冷卻方式采取均勻冷卻，卷取溫度為630°C。獲得的熱軋帶鋼氧化鐵皮結構以共析組織!^304+Fe 為主，其百分含量為86%，其余為狗0，屬于易酸洗組織，帶鋼邊部與中部的氧化鐵皮平均厚度為7. 9 μ m。后續酸洗過程中酸洗速度與原有工藝相比提高11. 2%，噸鋼酸耗量降低7. 8%。實施例4 通過冶煉得到較純凈的鋼水，后經過連鑄機連鑄成鑄坯，其成分重量百分比為:C :0. 029%, Si :0. 0098%, Mn :0. 20%, P :0. 00712%, S :0. 0068%, Als :0. 0343%。
將鑄坯加熱到1200°C，保溫35min，然后除鱗高壓水全部打開，壓力為20bar ；經過除鱗后的鑄坯進行3+5次粗軋，粗軋開軋溫度為1175°C，終軋溫度為1050°C，保證二次除鱗水壓力不小于19Mpa ；出粗軋機后保溫罩全部打開，精軋入口的溫度設定值為990°C，機架間冷卻水打開3-4組。精軋出口的溫度設定值為870°C，厚度范圍2. 5-2.01 mm，精軋出口速度與原有工藝提高8%，經過加速軋制后，帶鋼尾部的最高速度達到11.3m/s ；層流冷卻方式采取均勻冷卻，卷取溫度為630°C。獲得的熱軋帶鋼氧化鐵皮結構以共析組織i^304+Fe 為主，其百分含量為90%，其余為狗0，屬于易酸洗組織，帶鋼邊部與中部的氧化鐵皮平均厚度為8. 0 μ m。后續酸洗過程中酸洗速度與原有工藝相比提高10%，噸鋼酸耗量降低7. 4%。實施例5 通過冶煉得到較純凈的鋼水，后經過連鑄機連鑄成鑄坯，其成分重量百分比為:C :0. 032%, Si :0. 015%, Mn :0. 192%, P :0. 0103%, S :0. 0083%, Als :0. 0201%。將鑄坯加熱到1200°C，保溫30min，然后除鱗高壓水全部打開，壓力為20bar ；經過除鱗后的鑄坯進行3+5次粗軋，粗軋開軋溫度為1170°C，終軋溫度為1050°C，保證二次除鱗水壓力不小于19Mpa ；出粗軋機后保溫罩全部打開，精軋入口的溫度設定值為1000°C，機架間冷卻水打開3-4組。精軋出口的溫度設定值為890°C，厚度范圍2. 0-1. 2 mm，精軋出口速度與原有工藝提高7%，經過加速軋制后，帶鋼尾部的最高速度達到12. 3m/s;層流冷卻方式采取均勻冷卻，卷取溫度為645°C。獲得的熱軋帶鋼氧化鐵皮結構以共析組織!^304+Fe為主，其百分含量為90%，其余為狗0，屬于易酸洗組織，帶鋼邊部與中部的氧化鐵皮平均厚度為8. 3 μ m。后續酸洗過程中酸洗速度與原有工藝相比提高9. 5%，噸鋼酸耗量降低7. 4%。
權利要求
1.一種減酸洗鋼的生產方法，其特征在于首先，通過對目標鋼種熱軋過程中氧化鐵皮微觀結構中FeO共析反應曲線，具體步驟如下①進行測定目標鋼種氧化動力學實驗，評價各個鋼種的氧化速度，測定氧化增重與時間的關系曲線，為估算氧化皮生長情況提供基礎數據；②進行FeO共析反應研究，通過熱模擬實驗手段，研究不同溫度和等溫時間條件下低碳鋼表面形成的FeO層的等溫轉變行為，得出氧化鐵皮微觀結構中FeO共析反應曲線 ’然后，根據目標鋼種熱軋過程中氧化鐵皮微觀結構中FeO共析反應曲線，控制優化調整軋制工藝；通過改變氧化鐵皮的微觀結構，降低難以酸洗的!^e2O3的生成量，提高酸洗過程中酸洗速度，降低噸鋼酸耗量，實現減酸洗鋼。
2.根據權利要求1所述之減酸洗鋼的生產方法，其特征在于所說的根據目標鋼種熱軋過程中氧化鐵皮微觀結構中FeO共析反應曲線，控制優化調整軋制工藝，具體步驟如下①通過冶煉得到純凈的鋼水，后經過連鑄機連鑄成鑄坯，其成分重量百分比范圍為C :0. 025%-0. 065%, Si ^ 0. 045%, Mn :0. 15%-0. 25%, P ^ 0. 025，S ^ 0. 01, Als 0. 015%-0· 025% ；②將鑄坯加熱到1180-1220°C，保溫20_60min，然后除鱗高壓水全部打開，除鱗水壓力為18-20 Mpa，清除徹底表面爐生氧化皮；③經過除鱗后的鑄坯進行粗軋， 粗軋開軋溫度為1150-1250°C，粗軋終軋溫度為1000-1070°C，保證二次除鱗水壓力大于 18-20Mpa ；出粗軋機后保溫罩全部打開，精軋入口的溫度設定值為1030-980°C，機架間冷卻水打開3-4組，精軋出口的溫度波動范圍為870-890°C，避免高溫階段生成過多的氧化鐵皮；④提高精軋出口速度，經過加速軋制后，帶鋼尾部的最高速度達到7-14m/s ；⑤冷卻和卷取，冷卻采用前端冷卻和均勻冷卻兩種方式，卷取溫度為600°C -650°C。
3.根據權利要求2所述之減酸洗鋼的生產方法，其特征在于精軋出口速度與普通工藝相比提高5%-10%。
全文摘要
本發明涉及一種減酸洗鋼的生產方法，屬金屬軋制技術領域，技術方案是通過對目標鋼種熱軋過程中氧化鐵皮微觀結構中FeO共析反應曲線；然后，根據目標鋼種熱軋過程中氧化鐵皮微觀結構中FeO共析反應曲線，控制優化調整軋制工藝；通過改變氧化鐵皮的微觀結構，降低難以酸洗的Fe2O3的生成量，提高酸洗過程中酸洗速度，降低噸鋼酸耗量，實現減酸洗鋼。本發明的積極效果本發明使熱軋過程中氧化鐵皮得到了很好的控制，大大提高了熱軋產帶卷的表面質量和勞動生產率；同時通過改變氧化鐵皮的微觀結構，降低難以酸洗的Fe2O3的生成量，后續酸洗過程中酸洗速度提高10%，降低噸鋼酸耗量7.5%。本發明大大減輕了過多廢酸排放對環境造成的壓力，節能減排，社會效益巨大。
文檔編號C22C38/06GK102266868SQ20111022371
公開日2011年12月7日 申請日期2011年8月5日 優先權日2011年8月5日
發明者劉紅艷, 吝章國, 吳增強, 孫洪利, 年保國, 彭兆豐, 李守華, 楊志敏, 許斌, 賈耿偉 申請人:河北鋼鐵股份有限公司邯鄲分公司