冷轧用带钢质量研究及工艺优化.doc

冷轧用带钢质量分析及冷轧前工艺优化闫绍维，白连臣，刘作金，刘景元（河北唐银钢铁有限公司技术部，唐山，河北063000）摘要：本文对转炉-连铸-带钢轧制流程生产的冷轧用带钢出现的质量问题，研究了其形成原因及控制措施，通过对转炉、连铸、轧制工序进行工艺优化及设备改造，有效地解决了带钢热轧过程中出现的边裂、尺寸超差和冷轧过程中出现的起皮、使用范围窄等各种质量问题。关键词：边裂、起皮、带钢、控制措施QualityAnalysis and Process Optimization for Cold Rolling StripYan Shaowei, Bai Lianchen, Liu Zuojin, Liu Jingyuan（Technology Department of Tangyin Iron and Steel Co.,Ltd, Tangshan, Hebei 063000）Abstract: This paper studied the cause of quality problem in cold rollingstrip steel which produced by BOF-CC-Strip Hot Rolling process, after a series of process optimization and equipment modification in BOF-CC-Strip Hot Rolling process, the problem of edge crack and dimension out of tolerance in hot-rolling and cold lap and edge crack in cold-rolling has effectively controlled., the range of use has enlarged.Keyword: edge crack cold lap strip steel control method1、前言冷轧用碳素带钢做为唐银公司的主打产品，涉及钢种主要包括Q195、Q215、Q235等，原先用途主要涉及焊管产品及少量的冷轧用钢，随着建筑焊管市场急剧萎缩，以焊管产品为主的产品结构已远远不能满足市场需求，因此，开发深加工性能高的冷轧用钢、拓宽产品使用范围具有重要的意义。唐银公司冷轧用带钢投放市场后，产品使用范围涵盖了黑退、镀锌、光亮、冷硬及深冲、拉拔等多个深加工领域，在使用过程中先后出现了冷轧起皮、麻坑、母带尺寸超差、冷轧边浪、断带等质量问题。为提高产品质量，满足市场需求，对上述质量缺陷进行了分析和研究，并在此基础上对原带钢生产工艺进行了有针对性的改进，解决了质量问题，实现了带钢产品的升级转型。2、工艺流程2.1冷轧用带钢生产工艺流程唐银公司带钢产品规格涵盖1.376.0mm232358mm，其中以2.03.5295355mm规格为主，实行一炉对一机全保护浇注方式，连铸坯规格165mm225280mm，铸坯以热装为主、部分采取冷装方式轧制。冷轧用带钢生产工艺流程如图1所示。深冲黑退镀锌冷硬光亮用户带钢轧制8机8流保护浇注120t复吹转炉（静吹） （热装）（冷装）图1 带钢生产流程3、质量问题及成因分析带钢投入冷轧料市场后，通过统计分析，发现存在的质量问题较明显，主要包括下述几方面。 a、冷轧后起皮 b、表面麻坑图2 带钢缺陷照片3.1带钢起皮主要体现在母带经酸洗后，随着冷轧厚度的降低，出现起皮现象，此类质量问题比较突出，对带钢深加工性能有重大影响。典型的带钢起皮照片如图2a所示。经过查阅资料，冷轧起皮主要由两方面原因造成：一是钢中铬、镍等残余元素含量过高，二是钢水洁净度不够。3.2表面麻坑带钢出厂后在冷轧过程中，带钢表面出现麻坑或凹陷，此类质量问题约占质量异议的10%左右，典型的表面麻坑照片如图2b所示。带钢表面呈现的麻坑或凹陷，尤其是宏观形貌表现为没有明显裂痕的连续状凹陷，一般是由于铸坯加热后开轧之前，表面氧化铁皮去除不净，由带钢热轧过程中氧化铁皮压入造成的1。3.3尺寸精度差公司的带钢产品与先进企业相比，存在宽度控制范围大、355mm等大尺寸带钢厚度三点差不理想两方面。表1是唐银公司产品尺寸与市场上优质产品尺寸的实际测量情况。表1 尺寸对比情况生产厂家带钢规格及尺寸差295mm通条差/mm298mm通条差/mm355mm厚度三点差/mm某厂a298-299300-3010.02-0.04某厂b298-299300-3020.03-0.05唐银297-300299-3020.04-0.08研究发现，由于唐银公司带钢采用三段连续式加热炉，钢坯出加热炉时存在明显的黑腰现象，从而导致公司产品通条差控制不精确。另外，由于唐银公司宽带钢使用165mm280mm断面钢坯，带钢采用强展轧制模式，造成厚度三点差较差。3.4冷轧边浪、断带在单机架冷轧过程中，唐银公司带钢出现了“边浪”现象，主要表现为带钢边部不平整，出现波浪状起伏，部分波浪严重的带钢甚至出现边部裂纹，在轧制过程中出现了断带问题。冷轧边浪如图3所示。图3 冷轧边浪照片3.5适用范围窄由于上述问题的存在，公司初期的冷轧料产品只能满足黑退的使用要求，对镀锌、光亮、冷硬及深冲、拉拔等多个深加工领域使用状况不够理想，从而限制了公司产品的适用范围。4、取样分析为进一步分析冷轧带钢产生质量问题的原因，分别取出现边浪问题的带钢与轧制情况较好的带钢进行成分、硬度、金相等方面分析。4.1成分与硬度分析表2 带钢成分分析结果类别钢号成分/%CMnSPSiNiCrCu正常带钢0.070.370.0120.0240.150.0120.0120.008边浪1#0.070.230.0120.0240.180.0100.0170.006边浪2#0.070.220.0120.0240.170.0100.0170.006从成分分析结果看，产生边浪的2个带钢试样与正常带钢试样相比，材质中Mn含量较正常试样分别低0.14%和0.15%，材质中除了Mn含量有较大差异，其余各元素含量都相差不大。Mn做为强度贡献元素，一般认为Mn含量越低，带钢硬度应越低，硬度分析结果也支持了此观点，带钢硬度分析结果如表3所示。表3带钢硬度分析结果类别晶粒度硬度（HRB）位置1位置2位置3平均正常带钢8.565.365.966.465.9边浪1#857.356.557.857.2边浪2#854.354.755.254.7从硬度分析结果看，正常带钢平均硬度值为65.9HRB，分别比产生边浪的1#试样和2#试样高8.7和11.1HRB。同时正常带钢的晶粒度为8.5级，比边浪试样高0.5级。边浪试样与正常试样相比，存在硬度低、晶粒度小的区别。4.2 金相分析 正常100 正常200 冷轧断带1# 100 冷轧断带1# 200图3 金相分析照片分别对产生边浪的带钢和正常带钢进行取样进行金相分析（如图3），从金相图中可以看出，产生边浪的带钢存在珠光体偏多并沿晶界分布的情况，初步分析认为是冷却速度偏快引起的。为此，在后续带钢轧制时采用了辊道加盖保温措施，减少轧制过程温降，并进行了冷轧生产跟踪，但边浪问题仍未解决。5、改进措施5.1 成分调整经再次深入研究各项检验结果，认为Mn含量对结晶组织具有重要影响，Mn含量偏低的炉次，在现有工艺条件下容易造成铁素体、珠光体组织结构不合理，带钢中心与边部延伸率不同，进而在冷轧过程造成边浪，边浪缺陷严重的带钢会出现边裂或边部毛刺现象，在连续轧制的张力作用下，随冷轧过程边裂进一步扩展，造成了冷轧断带现象。Mn是扩大相区的奥氏体形成元素，促进A3和A1温度下降2，适当提高钢中Mn含量有利于提高钢材塑性、改善加工成型性。因此，对冷轧用带钢成分进行调整，主要是提高了钢中Mn含量。成分调整情况如表4所示。表4 冷轧带钢成分调整情况项 目成分/%CMnSPSiNiCrCu调整前0.05-0.080.20-0.300.0350.0350.15-0.200.300.300.30调整后0.05-0.080.30-0.400.0350.0350.15-0.200.100.100.10成分调整后，带钢组织获得一定改善，再未出现冷轧边浪和断带问题，成分调整后的金相组织如图4所示。 成分调整后2# 100 成分调整后2# 200图4 成分调整后带钢金相组织5.2 转炉工艺改进钢水洁净度及微量元素含量对带钢材质深加工性能力有重要影响，因此，对转炉工序进行工艺优化改进，提高钢水洁净度、提高钢水内在质量对改善带钢质量有重要意义。（1）严格铁水及原料成分要求：为控制钢中Cr、Ni等微量元素含量，提高钢水纯净度，对带钢产品用铁水、铁块等原料成分提出更为严格的目标要求，限制钢中残余Cr0.150%、Ni0.10%、 Cu0.10%，减轻微量元素对钢加工性能的影响。控制原料微量元素后，由微量元素高引起的带钢起皮问题得到解决。（2）改造吹炼氧枪：以降低终点氧含量，提高钢水洁净度为目的，开发了集中流束氧枪，利用比传统氧枪更为集中的氧气流束，减少反应区散热、提高氧枪冲击区温度，降低钢水终点氧化性，有效减少了冷轧用带钢钢中夹杂物，提高了钢水内在质量。（3）提高终点高拉碳水平和钢水温度合格率：在带钢冶炼中，采用高拉补吹法，保证终点C含量0.06%的炉次比例不得小于85%，避免由于后吹造成钢水洁净度差，对低碳炉次采取利用增碳剂预脱氧的方式，减少固态夹杂物生成量，提高钢水洁净度水平。（4）炉后处理及钢中氧含量的目标控制：转炉出钢后静吹工艺是促进钢中夹杂物上浮的有力措施，适当延长静吹时间，有利于提高钢水洁净度，带钢静吹时间由过去2min提高至5min；为进一步深脱氧和改善钢水可浇性，对钢水进行钙处理，硅钙线加入量0.40kg/t，促进夹杂物变性；钢中氧含量是钢水洁净度水平的直观标志，较低的氧含量有利于提高带钢加工性能，因此将钢中氧含量由aO8010-6调整为aO7010-6，促进钢水质量提高。5.3 连铸工艺改进连铸坯质量好坏直接关系到带钢质量水平，对连铸进行设备工艺改进改善连铸坯质量、以等宽轧制和无缺馅铸坯为目标，有助于提高带钢尺寸精度、减少质量缺陷。（1）铸坯断面改造，实现带钢等宽轧制：公司原325-355mm系列带钢采用165mm280 mm连铸坯强展工艺，存在尺寸超差、精度难以保证的问题，即使采用闭口孔型轧制，也难以在根本上解决尺寸精度差的先天缺陷，由此对铸坯进行断面改造，增设165mm330 mm断面铸坯用于325-355mm系列带钢生产，避免了带钢采用强展工艺的先天缺陷，带钢厚度三点差由原来0.08mm减小到0.05mm以下，尺寸精度获得明显改善。（2）气水雾化改造，改善铸坯质量：为改善铸坯冷却传热，自行设计改造了连铸气水雾化冷却系统，降低了对水质的要求，冷却均匀性大大提高，铸坯外观及内在质量获得明显改善，缩孔、中心疏松等各类缺陷基本杜绝。（3）高液面恒拉速操作，保证铸坯洁净度：为减少浇注过程中液面和拉速波动造成的钢水二次污染，规定连铸过程中间包液面高度必须保持在400mm以上、拉速波动不得大于0.2m/min，杜绝低液面浇注和拉速波动，避免了连铸过程卷渣现象，减少了浇注过程污染，铸坯洁净度得到有效保证。5.4 带钢工艺改进（1）导卫板调整，实现通条差的改善：坯型改造后避免了强展轧制工艺，实现了等宽轧制，在改善带钢宽度通条差方面取得了较大进步，为进一步减小宽度通条差，对带钢精轧导卫板进行工艺调整，由过去比规格宽度多10mm调整为比规格宽度多6mm，提高了导卫精度，并在0立和0平、0平和1立中间采用微堆轧制、合理分配三架立轧机的压下量等措施，提高了通条宽度精度，使带钢通条差由原来的5-8mm降低到1-4mm，实现了带钢通条差的改善。（2）工艺及设备改进，实现三点差的改善：针对带钢三点差较大的问题，通过工艺调整，将中间过程坯厚度控制在36mm以下，减轻了精轧辊工作负荷，节省了精轧换辊次数。将轧辊肖氏硬度指标由过去HS76提高至改进后的HS80，减轻了轧辊磨损。通过上述改进，带钢三点差由0.10mm减小至改进后的0.05mm，实现了三点差的改善。（3）加热制度改进，改善铸坯加热均匀性：铸坯加热温度低或加热不均，对带钢板型及质量均有重要影响，因此对加热制度进行了改进和完善，严格控制加热炉均热段温度处于12001300之间，开轧温度1150（钢温），提高加热质量，使钢坯断面、长度方向温度受热均匀。严格轧制节奏，特别要求165mm330mm坯型热装时不大于75根/小时，冷装时不大于55根/小时，保证充足的加热时间，避免加热不足的问题出现。加强保温缓冷措施，冬季生产时粗轧后必须加盖不少于5组保温罩，以避免急冷对板型和钢组织造成的不利影响。加热制度改进后，钢坯受热充分，轧制稳定性明显提高，促进了带钢质量缺陷的降低，实现了既定目标。（4）规范高压水除鳞，杜绝氧化铁皮压入：带钢冷轧麻坑成因主要是由于铸坯加热后开轧之前，表面氧化铁皮去除不净，由带钢热轧过程中氧化铁皮压入造成的，因此在铸坯出加热炉后进粗轧前和进精轧前分别设置1道高压水除鳞装置，有效去除铸坯表面氧化铁皮，解决了带钢冷轧麻坑缺陷。6、小结（1）钢中Mn含量对结晶组织具有重要影响，Mn含量偏低的炉次，在现有工艺条件下容易造成铁素体、珠光体组织结构不合理，带钢中心与边部延伸率不同，进而在冷轧过程造成边浪或断带现象。钢中Mn含量由0.20%-0.30%基础上提高0.10%后，带钢冷轧边浪和