SPA - H热轧窄带钢的研制和工艺优化-

1、2007年第2期总第139期SPA-H热轧窄带钢的研制和工艺优化张典红孔祥新(天津天铁冶金集团有限公司技术中心,056404摘要介绍了天铁集团SPA-H热轧窄钢带的研制开发和生产实践,通过生产工艺优化,解决了铸坯表面凹陷、裂纹,钢带表面氧化铁皮压入、冷弯开裂和个别炉次强度偏低等一系列问题,使钢带各项性能达到用户要求。关键词转炉冶炼精炼窄带钢缺陷工艺优化1前言随着经济全球化格局的初步形成,海洋运输业的高速发展,集装箱的市场需求量越来越大,这给钢铁企业生产集装箱钢板和钢带提供了广阔的空间。随着窄带钢生产设备和工艺技术的进步,产品质量大幅度提高,并且窄带钢具有一定价格优势,已逐步替代部分中宽带钢使用

2、。在这种情况下,天铁集团于2004年开始着手SPA-H窄带钢的研制准备工作,SPA-H窄带钢主要用于制作集装箱框架,因此要求有较高的尺寸精度,很好的冷弯性能和焊接性能,以及一定的强度和耐腐蚀性能。2005年5月份成功试制出第一批热轧钢带。经过近两年的生产实践,天铁SPA-H钢带的生产工艺不断完善,产品的产量和质量不断提高,生产成本也逐渐降低,深受广大用户好评。2生产概况2.1工艺流程高炉铁水混铁炉顶吹转炉冶炼LF炉精炼(氩站吹氩矩形坯连铸加热炉加热3/4热连轧机组轧制无芯卧式卷取机检验入库2.2成分目标见表1。表1SPA-H钢的成分标准控制标准成分/%C Si Mn P S Cu Cr Ni

3、JISG50.200.500.070.150.0400.250.600.301.250.65内控0.060.120.350.500.200.500.080.110.0250.250.500.300.800.150.602.3产品规格SPA-H钢坯:160mm220mm3200mm;160mm250mm3200mm;160mm280mm3200mm SPA-H钢带:宽度215mm300mm;厚度2.0mm4.5mm2.4工艺介绍2.4.1铁水条件见表2。表2铁水要求类别Si/%P/%S/%铁水温度/要求0.600.0800.0301300天铁在没有铁水预处理设施的情况下,为

4、保证SPA-H钢低硫生产的要求,铁前改善炉料结构,控制风温,适当提高炉渣碱度,降低铁水硫含量;炼钢加强生产组织,采用铁水分装的方法,将低硫铁水单独存放于混铁炉中,供耐候钢冶炼用。2.4.2转炉冶炼转炉公称容量30t,实际出钢量45t。吹炼工作氧压1.0MPa,冶炼周期约23min。转炉用石灰、轻烧白云石、萤石和矿石造渣,要求单渣操作,保证终渣流动性好,终渣碱度(R控制在3.03.5。确保一次拉碳,减少后吹,降低钢中氧含量。出钢要求钢流圆直,采用双挡渣工艺控制下渣量,出钢时间不小于2min。采用硅铝钡和硅钡钙对钢水进行预脱氧,根据终点硫含量可加适量的脱硫剂脱硫。冶炼终点控制见表3。表3SPA-H

5、钢冶炼终点控制目标种类C/%P/%S/%终点温度/R目标值0.060.080.0200.025166016803.03.5 2.4.3LF炉精炼出钢后钢水直接吊进双工位LF钢包精炼炉,对钢水进行脱氧、脱硫、去夹杂以及终点温度和成分微调等处理,提高钢水纯净度和精确成分控制。钢水到精炼工位后先下电极加热,再依次加入萤石、石灰、电石和硅铁粉继续加热,造白渣,测温取样,SPA-H热轧窄带钢的研制和工艺优化3并加入适量的合金,精调成分到目标值,最后喂硅钙线进行夹杂物变性处理,整个精炼周期约27min。2.4.4连铸浇钢在6m弧半径的四流连铸机上浇钢,采用大、中包全程保护浇注。大包保护套管采用氩气密封,中

6、包使用铝锆碳质浸入式水口保护,钢包液面加碱性覆盖剂,结晶器选用黏度和熔点较低的低碳预熔颗粒保护渣保护。该钢种液相线温度为1519,二冷段采用中冷模式,根据铸坯断面选用不同的拉速和配水参数,二冷比水量约1.2L/kg。采用匀速浇注,利用液面自动控制系统,控制结晶器液面波动在3mm以内,减少卷渣。2.4.5轧钢钢坯从连铸到加热炉采用热装热送工艺,入炉温度为650750。钢坯加热要求均匀,无阴阳面,无过烧和过热等缺陷,控制炉内气氛为还原性或中性,加快升温速度,缩短钢坯高温加热时间,减少铜元素在晶界及铸坯表面富集而产生“铜脆”。钢坯加热温度控制在1280以下,加热时间约70min。加热炉为双蓄热推钢式

7、,氧化烧损约1.0%。为清除氧化铁皮,提高钢带表面质量,在粗、中、精轧均设有除鳞装置,中轧区选用风管除鳞,粗轧前和精轧中采用高压水除鳞,除鳞水压力分别为15MPa 和7MPa。采取控制轧制和控制冷却工艺,提高钢带综合性能。粗轧机为三辊可逆式,往复轧制五道次,轧制温度约1100。为防止轧制拉钢,中轧机组采用微堆轧制工艺,精轧机组采用活套控制轧制。充分利用在线检测设备,根据检测结果及时调整速度、压下等工艺参数,提高钢带尺寸精度。终轧温度控制在850左右,轧后采用喷淋水冷却,降低卷取温度,提高钢带强度。卷取为无芯卧式卷取机,带卷质量好,卷取效率高。3存在的问题和解决办法随着生产节奏不断加快,生产规模

8、的进一步扩大,生产中出现了一些质量问题,通过现场跟踪观察和工艺优化,质量问题均得到解决。3.1铸坯表面出现裂纹、凹陷和振痕在SPA-H钢浇注的过程中,发现矫直前铸坯表面黑一块、红一块,表面有凹坑和振痕,影响钢带的表面质量和轧制精度。其中铸坯表面颜色不均和裂纹是因为铸坯冷却不均造成;凹陷是因为SPA-H钢的碳含量在包晶点附近,钢液凝固时容易形成粗大的柱状晶,一旦坯壳凝固不均,在柱状晶粗大的地方就会形成凹坑;振痕主要是拉坯阻力太大造成。解决方法:适当降低钢水碳含量,避开包晶区;优化配水工艺,调节二冷各段配水比例,严格二冷水架对中,及时清理堵塞水口,保证了冷却均匀,解决了凹陷和裂纹等缺陷。更换结晶器

9、,改变结晶器的锥度,优化振动参数;重新选择保护渣,提高润滑效果;提高铸机对弧精度,降低拉坯阻力,消除了铸坯表面振痕。3.2浇注过程水口结瘤取结瘤物进行化学分析,发现含有钙、铝等元素。该批钢在冶炼时,由于铁水硫含量高导致精炼后钢水硫含量偏高,为防止喂线后生成高熔点的CaS堵塞水口,故在钙处理时,喂线量很少。但这样却导致钙含量不足,而产生大量的高熔点铝酸钙,如CaO2Al2O3、CaO6Al2O3,浇钢时,铝酸钙附着在浸入式水口周围,堵塞水口。后来通过适量增加喂Ca-Si线量,控制合适的Ca%Al%比,并降低钢水硫含量,连铸水口结瘤现象得到消除。3.3钢带分层和横向冷弯开裂取开裂钢带制样,在光学显

10、微镜下观察,发现条带状夹杂物偏多,夹杂物中A类(硫化物达3.5级,C 类(硅酸盐达3.0级。查当日生产记录,发现该批次SPA-H钢的转炉终点和成品硫明显偏高,成品硫含量为0.019%0.023%。另外钢包定氧发现自由氧含量也偏高,多为(354510-6,其余生产工艺参数没有明显变化。由于钢中硫含量高而产生大量的硫化物夹杂,在浇钢和凝固的过程中,硫化物聚集成块状,轧制时,塑性硫化物(FeS和MnS沿轧制方向延伸;另外钢中的氧含量高,容易侵蚀耐材形成硅酸盐夹杂,这些夹杂物破坏了钢基的连续性,一旦有外力作用就会产生应力集中,导致钢带分层和冷弯开裂。通过降低钢中硫含量和钢水氧含量,将成品硫降低到0.0

11、15%以下,中包自由氧降低到3010-6以下时,分层和冷弯开裂缺陷得到解决。3.4钢带表面麻点开轧2h后,发现钢带表面开始出现大小不一的麻点(小凹坑,而且随着轧制的进行,麻点不断增多变大。仔细观察发现麻点周围圆滑,没有明显被拉长(下转第42页的现象,推测此缺陷是在精轧区的后几架轧机上产生的。检查发现JP4、JP5、JP6、JP7轧辊表面均粘有小块的氧化铁皮,这样轧制时氧化铁皮压入钢带表面而形成麻点。于是更换精轧机的工作辊,同时将粗轧除鳞水压力由10MPa提高到15MPa,降低钢坯出炉温度,重新轧钢,麻点再也没有大规模出现。3.5屈服和抗拉强度偏低在钢带的力学检验中发现,个别批次钢带的抗拉和屈服

12、强度明显偏低,接近标准规定的下限,屈服强度350MPa370MPa,抗拉强度480MPa495MPa。取样做金相试验,钢的室温组织为珠光体+铁素体,晶粒度8级左右。当天生产记录显示,加热炉温度、终轧和卷取温度明显偏高,加热段温度在1300左右,终轧温度890930,钢中各元素含量没有明显波动。由此可见,加热温度、终轧温度和卷取温度高,钢带晶粒粗大是造成钢强度降低的主要原因。采取降低加热温度和出钢温度,控制终轧和卷取温度后,钢带强度明显提高。钢坯加热温度降低到1250以下,终轧温度控制在850左右,同时增加精轧机组的压下量,以此细化晶粒,提高钢带综合性能。屈服强度提高到380MPa430MPa,

13、抗拉强度提高到490MPa540MPa,延伸率为33%39%,晶粒度达到910级。4结论4.1天铁在SPA-H窄带钢研制开发成功的基础上,不断优化生产工艺,通过改进连铸冷却配水制度、更换结晶器和提高铸机对弧精度,改善了铸坯质量,为高质量钢带轧制提供优质原料。4.2通过降低钢中氧、硫含量,改进喂线工艺参数,提高钢水纯净度,改善了钢带冷弯和深加工性能。4.3通过降低钢坯加热温度,终轧温度和卷取温度,提高成品机架的压下率,提高钢带的力学性能,满足了客户个性化的需求。(收稿2007-3-21责编苗龙军参考文献1王栋材.耐候钢的现状与开发J.包钢科技,1993,3:59-78.2崔天燮.耐候钢成分特点及

14、生产工艺J.太钢科技,1998,3:6-11.作者简介张典红,男,2000年毕业于东北大学金属压力加工专业,工程师,现在天铁集团技术中心从事专业技术管理和产品研发工作。次矫正完毕,测量变形量,确定下次矫正量,直至矫正合格。如果产生了旁弯变形,可用火焰加热法矫正,方法是对称加热上、下翼缘边(图11,加热间距视旁弯变形大小而定,一般为500mm700mm。图10翼缘板角变形图11火焰矫正7结论对热轧板公司板坯库钢柱和吊车梁的焊接“H”型钢严格按以上工艺制作后,经检查“H”型钢的外型尺寸及焊缝外观质量符合钢结构施工及验收规范要求。所有对接焊缝100%超声波探伤合格,达到了设计的I级焊缝要求,T型接头

15、焊缝20%超声波探伤合格,达到了设计的II级焊缝要求,为确保了热轧板公司板坯库钢柱和吊车梁的制作质量起到了关键性作用,并且该板坯库厂房屋架系统中800多吨的中小型焊接“H”型钢结构绗架,均按以上工艺制作,效果很好。在随后几项工程的厂房结构制作中,该焊接“H”型钢的制作工艺也得到很好的应用。(收稿2007-3-14责编崔建华参考文献1潘际銮.焊接手册M.北京:机械工业出版社,1992.2中国钢结构协会.建筑钢结构施工手册M.北京:中国计划出版社,2004.作者简介杨晓燕,男,天津天铁冶金集团有限公司工程部副部长,工程师,现在天铁集团技术中心从事专业技术管理和产品开发工作。! (上接第4页2007

16、年第2期总第139期ABSTRACTSTIANJIN METALLURGYApr.2007No.2Total No.139Development and Technological Optimization of SPA-H Hot-rolled Narrow Strip SteelZhang Dianhong Kong XiangxinAbstract:The development and production practice of SPA-H hot-rolled narrow strip steel in Tiantie Group are introduced. The techn

17、ological optimization resolves the problems,such as pit and crack on the bar surface,iron scale formation on sur-face of the strip,cold bend cracking and lower strength of indi-vidual heats etc.,and the various properties of strips reaches the requirement of users.Key words:converter;melting;refine;

18、narrow strip steel;de-fectAnalysis and Prevention of Leakage of Slab in Steel-mak-ing Plant of Tiantie GroupDou Zhichao Zhou WenkuiAbstract:Facing to the leakage trouble of slab caster oc-curred for more than a year,the reason is analyzed and easure-ments of prevention and modification put forward s

19、o as to give the important guide for the production in future.Key words:slab;caster;leakage;mould;protection slag;analy-sis;preventionDiscussion on Problems about Desulfur and Decyanogen of Coke Furnace gasChen Peizheng Men Hongying Dai Guangping Abstract:The necessity of gas desulfur and decyanogen

20、 and the technological flow are briefly explained.The technological advantages are introduced.And suggestions on the procedure connection and the improvement of ammonia and sulfur ratio are put forward according to the practice.Key words:coke furnace;desulfur;decyanogen;continuous sulfur melting;was

21、te liquid;discussionCharacteristics of the Whole Hydrogen Bell-type Anneal-ing Furnace and its Application to the Cold-rolling in Tiantie Group Co.Yang JihongAbstract:The bell-type annealing furnace is used for the periodic annealing of various materials.The development of the whole hydrogen bell-ty

22、pe annealing furnace is introduced.The safe system needed by shielding gas H2is discussed.Compared with traditional bell-type annealing furnace and continuous an-nealing furnace in many aspects,the reason of the utilization of the whole hydrogen bell-type annealing furnace is expounded. Key words:be

23、ll-type annealing furnace;continuous anneal-ing;cooling;temperature;annealing period;qualityStudy on Theoretic Calculation of Chemical Composition of the Metallurgical Limes and the ApplicationChen HairuAbstract:By analyzing the calcining mechanism of metallur-gical lime,two formulas for calculating

24、 the chemical composi-tion of metallurgical lime from the chemical composition of the limestone are summed up.Its application range is analyzed and it is applied in the analysis of laboratory inspection and pro-Key words:lime;limestone;calcination;chemical composition; calculation;applicationAnalysi

25、s and Modification of Problems in the Utilization of the Paramagnetic Oxygen AnalyserLiu JinghuaAbstract:The problems in the utilization of the100A param-agnetic oxygen analyzer are analyzed in detail.The modification measurements are put forward to improve the safety and stabili-ty of tar separator

26、 and ensure the normal running.Key words:oxygen analyzer;tar separator;ejector;gas sample; analysisDesign of Pelletizing Automatic Control System in Sinter-ing PlantZhang Chuntao Wang JinbaoAbstract:The design characteristics of pelletizing automatic control system in Sintering Plant are introduced.

27、Based on the current automation the use of computer control and network technology are fully made and are successfully realized the in-tegration of pelletizing automatic control system and original system and the working rate of sinter machine improved.Key words:sinter;PLC;pelletizing;automatic cont

28、rol system; designEstablishment of Fluid Measurement Monitoring System Jiang JunliAbstract:The general design scheme of fluid measurement monitoring system in Tiantie Group is discussed in detail. Based on collection and control of the parallel-data the site fluid measuring instrument,data acquisition server and client terminal are connected with rapid Ethernet.As a result,true, reliabilit