一种基于 ASP 工艺生产超深冲级冷轧钢板的方法 【技术领域】
本发明涉及一种生产超深冲级冷轧钢板的方法， 特别是涉及一种基于 ASP 中薄板 坯连铸连轧工艺生产超深冲级冷轧钢板的方法。背景技术
传统的超深冲级冷轧钢板的生产工艺流程为 ： 钢水 + 连铸 + 连铸坯再加热 + 热轧 + 冷轧 + 退火 + 平整， 其连铸板坯厚度一般为 230mm， 连铸板坯需要再加热后进行热轧。目前 还没有深冲级以上冷轧钢板在热轧时采用热送热装工艺生产的报道。 专利 200710130974.1 报道了采用薄板坯连铸连轧 (CSP) 工艺生产深冲级冷轧钢板的方法， 其工艺是 ： 将 70mm 厚 度的连铸坯经过隧道炉短时间均热后直接进入 7 机架连轧， 然后经过四机架冷连轧机组冷 轧， 之后采用罩式退火。该工艺生产效率高， 节能， 但由于其连铸坯厚度为 70mm， 压缩比小， 轧制的板材质量较差， 不适于生产更高等级冷轧板。并且该生产工艺并未实现工业化批量 生产。
采用传统生产工艺流程生产和薄板坯连铸连轧工艺流程， 由于二者的热历史 ( 以 及变形条件与过程 ) 不同， 决定其组织转变过程不同， 这也就决定了同样的钢种在采用不 同的工艺流程生产时其性能特点会有所差异。 典型的薄板坯连铸连轧工艺与传统工艺在流 程上的差别如图 1 所示。
ASP 中薄板坯连铸连轧生产线是中国冶金行业拥有自主知识产权的成套技术， 是 连铸连轧直接相连的板带生产工艺， ASP 工艺特点是连铸坯厚度为 135mm ～ 150mm， 实现了 中薄厚度板坯连铸与带钢轧制直接相连的短流程， 具有直装直轧高效节能的突出特点。 ASP 生产工艺至今尚未用于生产深冲级和超深冲级以及以上级别冲压用冷轧钢板。该铸坯经 1 架粗轧机和 6 机架精轧机连轧生产的热轧成品其组织性能也将有别于薄板坯连铸连轧工 艺流程。 发明内容
本发明的目的在于提供一种基于 ASP 中薄板坯连铸连轧线工艺生产超深冲级冷 轧钢板的方法， 该方法采用 ASP 中薄板坯连铸连轧流程工艺， 板坯连铸后直接进入均热炉 均热后进行轧制， 缩短了工艺流程， 提高了生产效率 ； 由于采用层流冷却分段冷却工艺， 解 决了 ASP 工艺为冷轧供料时热轧基板晶粒度级别和屈服强度高的问题。
对于 ASP 中薄板坯连铸连轧流程， 与常规流程生产 IF 钢的主要差异是 ： (1) 通过 KR 铁水深脱硫来进一步控制钢质的纯洁度 ； (2) 冶炼 - 板坯连铸过程增 C、 增 N 的控制技术 ； (3) 板坯连铸过程铸态组织的控制技术 ； (4) 加热炉温度制度 ； (5) 热轧工艺制度及冷却工 艺制度 ； (6) 后续冷轧工艺制度 ； (7) 退火工艺制度。
为达到上述目的， 本发明提供的一种基于 ASP 工艺生产超深冲级冷轧钢板的方 法， 其特征是 ： 采用铁水预处理 + 转炉 +LF+RH 获得满足成分要求的钢水后， 经过 ASP 中薄板 坯连铸连轧工艺生产热轧基板， 热轧基板通过酸洗、 冷轧、 罩式退火、 平整工序得到超深冲级冷轧钢板。
具体步骤如下 ：
(1) 铁水预处理 ： 采用 KR 法铁水预处理深脱硫， 扒渣后控制入炉铁水的硫含量在 0.003％ (wt/wt) 以下 ；
(2) 转炉 ： 转炉采用高纯度氧气 ( 纯度大于 99.5％ )， 炉内保持正压， 将终点碳和 温度分别控制 0.03 ～ 0.06％ (wt/wt)、 1620 ～ 1675℃， 保证终渣碱度 R ＝ 4 ～ 5， 做好挡渣 出钢 ；
(3)LF 精炼炉进行脱氧造渣和温度控制， 将高氧化性的转炉炉渣转变为 FeO+MnO 质量百分含量小于＜ 1.5％的还原性炉渣， 有效隔绝炉渣向钢液中传递氧的进行， 并通过电 极加热将钢水温度控制在 1640 ～ 1680℃。
(4)RH 炉真空精炼进行深脱碳、 提高钢水的洁净度、 控制夹杂物的形态以及微合金 化处理， 通过及时吹氧 ( 在钢水开始循环， 真空压力 250mbar 以下时开始吹氧 )， 并快速降低 真空室的压力 ( 在 4 分钟内将真空室压力降至 2mbar 以下 ) 使钢中碳含量迅速下降。
(5) 连铸 ： 采用厚度为 135mm 的 ASP 连铸生产， 钢包下渣自动检测， 钢包与长水口 之间采用氩气密封， 中间包使用低碳碱性包衬 + 无碳覆盖剂， 结晶器使用低碳高粘度保护 渣； (6) 均热 ： 上述铸坯经过二冷却弯曲矫直剪切后直接进入均热炉， 加热温度控制 在 1200 ～ 1300℃， 以保证热连轧终轧温度不低于 910℃ ；
(7) 热轧 ： 出均热炉的铸坯经过高压水除鳞后进入四辊可逆式粗轧机轧制， 然后 经过六机架热连轧机组轧制为厚度 2 ～ 5mm 的热轧基板， 热轧终轧温度为 910 ～ 950℃ ；
(8) 层流冷却 ： 薄板经长度为 70m 的层流冷却段冷却后通过卷取机卷取成卷 ； 在层 流冷却段采用两阶段稀疏冷却方式， 从而降低冷却速度。经过 ASP 工艺热轧和层流冷却后， 获得晶粒度为 ASTM7-9 级的铁素体晶粒， 从而降低热轧板的屈服强度 ；
(9) 酸洗 ： 热轧卷开卷后进入酸洗槽， 酸洗速度 50 ～ 100m/min， 酸洗后带钢卷取， 酸洗卷开卷后进入双机架冷轧机组冷轧， 冷轧总压下量为 60 ～ 85％ ；
(10) 退火、 平整 ： 冷硬卷进入罩式退火炉退火， 退火温度为 720℃～ 740℃， 平整延 伸率为 0.3％～ 1.0％。
采用 ASP 中薄板坯连铸连轧生产线 + 双机架冷轧 + 罩式退火工艺生产超深冲级 冷轧钢板是一种新型的工艺思路。本发明通过采取适当的冶炼工艺、 ASP 热轧工艺、 冷轧工 艺、 退火和平整工艺， 可以采用 ASP 这种短流程工艺高效低成本的生产超深冲级冷轧钢板， 产品性能高于欧洲标准 EN10130-2006 对超深冲级冷轧钢板的要求。
根 据 欧 洲 标 准 DIN EN 10130-2006 的 要 求， 超深冲冷轧钢板的性能指标 为： Rp0.2 ≤ 180MPa， 270MPa ≤ Rm ≤ 330MPa， A80 ≥ 40 ％， 塑 性 应 变 比 r90 ≥ 1.9， 加工 硬 化 指 数 n90 ≥ 0.20。 用 本 发 明 所 生 产 出 的 成 品 钢 板 力 学 性 能 为 ： Rp0.2 ≤ 150MPa， 270MPa ≤ Rm ≤ 330MPa， A80 ≥ 41％， 塑性应变比 r90 ≥ 2.1， 加工硬化指数 n90 ≥ 0.21。本发 明所生产的超深冲冷轧钢板的力学性能完全达到欧洲标准要求。
本发明与现有技术相比， 生产出的超深冲钢板生产成本低、 节能降耗。 该方法拓宽 了 ASP 中薄板坯连铸连轧生产线能够生产的产品品种范围， 可以满足日益增长的汽车、 家 电、 建筑、 交通运输和轻工等行业对板材的需求， 提高了企业的产品竞争力。
附图说明
图 1 为薄板坯连铸连轧工艺与传统工艺在流程比较图。 图 2 为实施例 1 热轧基板的金相组织图。 图 3 为实施例 1 成品钢板的金相组织图。 图 4 为实施例 2 热轧基板的金相组织图。 图 5 为实施例 2 成品钢板的金相组织图。具体实施方式
实施例 1 ：
本发明实施例 1 依次包括如下步骤 ：
(1) 铁水预处理 ： 采用 KR 法铁水预处理深脱硫， 扒渣后控制入炉铁水的硫含量在 0.003％ (wt/wt) 以下 ；
炼钢 ： 炼钢炉采用 120 吨的转炉， 出钢量为 148.61 吨， 出钢时碳的重量百分数为 0.0469％， 出钢温度为 1644℃ ；
转炉出来的钢水在 LF 精炼炉进行脱氧造渣和温度控制， 具体工艺 ： 处理周期 3 61min， 加热时间 34min， 到达温度 1563℃， 离开温度 1642℃， 压气流量 300m ， 喂铝粒 120kg。
对炼钢炉出来的钢水在 RH 炉中进行精炼， 采用真空脱碳、 喂铝线、 加钛铁合金等 方法调整合金成分， 使精炼结束时的钢水成分的重量百分数含量 (％ ) 控制在 C 0.0015、 Si 0.032、 Mn 0.176、 P 0.011、 S 0.003、 Als 0.039、 Ti0.075 ； 钢水温度为 1600℃。
(2) 连铸 ： 采用厚度为 135mm 的 ASP 连铸生产， 钢包下渣自动检测， 钢包与长水口 之间采用 Ar 密封， 中间包使用低碳碱性包衬 + 无碳覆盖剂， 结晶器使用低碳高粘度保护渣。 具体连铸工艺 ：
①中包测温时间 ： 2010-05-05 00:35:41 中包测温温度 ： 1558℃ ； 铸机速度 2.5m/ min ； ②中包测温时间 ： 2010-05-05 00:41:46 中包测温温度 ： 1558℃ ； 铸机速度 2.5m/min ； ③中包测温时间 ： 2010-05-05 00:49:52 中包测温温度 ： 1561℃ ； 铸机速度 2.5m/min ； ④中 包测温时间 ： 2010-05-05 00:57:59 中包测温温度 ： 1562℃ ； 铸机速度 2.5m/min ； ⑤中包测 温时间 ： 2010-05-05 01:05:05 中包测温温度 ： 1559℃ ； 铸机速度 2.5m/min ； ⑥中包测温时 间： 2010-05-05 01:13:11 中包测温温度 ： 1557℃ ； 铸机速度 2.5m/min。
(3) 均热 ： 上述铸坯经过二冷却弯曲矫直剪切后直接进入均热炉， 加热温度控 制在 1200 ～ 1300 ℃， 以保证热连轧终轧温度不低于 910 ℃， 具体均热工艺 ： 加热段上部 ： 1280℃， 加热段下部 ： 1265℃ ； 均热段上部 ： 1270℃， 均热段下部 ： 1240℃ ； 板坯加热时间 95 分钟。
(4) 热轧 ： 出均热炉的铸坯经过高压水除鳞后进入四辊可逆式粗轧机轧制为 34mm 厚的中间坯， 然后经过六机架热连轧机组轧制为厚度 4.0mm 的热轧基板， 热轧终轧温度为 930℃。具体热轧工艺 ：
(5) 层流冷却 ： 薄板经长度为 70m 的层流冷却段冷却后通过卷取机卷取成卷。 在层 流冷却段采用两阶段稀疏冷却方式， 从而降低冷却速度。经过 ASP 工艺热轧和层流冷却后， 获得晶粒度为 ASTM8 级的铁素体晶粒， 从而降低热轧板的屈服强度。 具体层流冷却工艺 ： 两 段冷却模式 ： 第 2、 3、 9、 10、 11 组上集管前三排开， 后三排关， 下集管全开。
(6) 酸洗、 冷轧 ： 热轧卷开卷后进入酸洗槽， 酸洗速度 85m/min， 酸洗后带钢卷取。 酸洗卷开卷后进入双机架冷轧机组冷轧， 冷轧总压下量为 60-85％。具体酸洗工艺 ：
酸液温度控制 ： 3# 酸罐 85℃， 2# 酸罐 80℃， 1# 酸罐 78℃， 控制误差 ±2℃。3# 酸 2+ 罐游离酸浓度 170g/L， Fe 浓度 45g/l。
冷轧工艺 ： 采用毛化工作辊轧制， 粗糙度 2.2μm ； 乳化液皂化值 175mg， 乳化液温 度 55℃， 浓度 4.3％ (wt/wt) ； 冷轧压下率 75％。
(7) 退火、 平整 ： 冷硬卷进入罩式退火炉退火， 退火温度为 720℃～ 740℃， 平整延 伸率为 0.3％～ 1.0％。具体的退火平整工艺 ：
退火工艺 ： 氢气纯度＞ 99％ ； 冷点温度 722℃， 热点温度 739℃。
平整工艺 ： 延伸率 0.4％ ； 平整机开卷张力 20 ； 平整机入口张力 42 ； 平整机卷取张 2 力 48 ； 平整涂油量 800mg/m 。
本实施例的 ASP 生产线的成品卷的宽度为 1000mm， 卷重 14.73 吨。本实施例生产 的超深冲级冷轧钢板的化学成分和力学性能分别如表 1 和表 2 所示。热轧基板和成品钢板 的金相组织分别如图 2 和图 3 所示。
表 1 超深冲级冷轧钢板的化学成分 (wt％ )
CSiMnPSAlsTi0.0025
0.030.180.0120.0040.0300.069表 2 超深冲级冷轧钢板的力学性能Rp0.2 139
Rm 290A80(％ ) 44.5r90 2.50n90 0.235实施例 2 ：
本发明实施例 2 依次包括如下步骤 ：
(1) 铁水预处理 ： 采用 KR 法铁水预处理深脱硫， 扒渣后控制入炉铁水的硫含量在 0.003％ (wt/wt) 以下 ；炼钢 ： 炼钢炉采用 120 吨的转炉， 出钢量为 144.5 吨， 出钢时碳的重量百分数为 0.0497％， 出钢温度为 1631℃ ；
转炉出来的钢水在 LF 精炼炉进行脱氧造渣和温度控制， 具体工艺 ： 处理周期 3 52min， 加热时间 24min， 到达温度 1554℃， 离开温度 1648℃， 压气流量 100m ， 喂铝粒 110kg。
对炼钢炉出来的钢水在 RH 炉中进行精炼， 采用真空脱碳、 喂铝线、 加钛铁合金等 方法调整合金成分， 使精炼结束时的钢水成分的重量百分数含量 (％ ) 控制在 C 0.0010、 Si 0.026、 Mn 0.169、 P 0.013、 S 0.003、 Als0.051， Ti0.075 ； 钢水温度为 1590℃。
(2) 连铸 ： 采用厚度为 135mm 的 ASP 连铸生产， 钢包下渣自动检测， 钢包与长水口 之间采用 Ar 密封， 中间包使用低碳碱性包衬 + 无碳覆盖剂， 结晶器使用低碳高粘度保护渣。 具体连铸工艺 ：
①中包测温时间 ： 2010-05-20 00:16:15 中包测温温度 ： 1566℃ ； 铸机速度 2.2m/ min ； ②中包测温时间 ： 2010-05-20 00:22:18 中包测温温度 ： 1570℃ ； 铸机速度 2.2m/min ； ③中包测温时间 ： 2010-05-20 00:28:16 中包测温温度 ： 1571℃ ； 铸机速度 2.2m/min ； ④中 包测温时间 ： 2010-05-20 00:34:19 中包测温温度 ： 1571℃ ； 铸机速度 2.2m/min ； ⑤中包测 温时间 ： 2010-05-20 00:40:21 中包测温温度 ： 1568℃ ； 铸机速度 2.2m/min ； ⑥中包测温时 间： 2010-05-20 00:46:20 中包测温温度 ： 1567℃ ； 铸机速度 2.2m/min。 (3) 均热 ： 上述铸坯经过二冷却弯曲矫直剪切后直接进入均热炉， 加热温度控制 在 1200℃以上， 以保证热连轧终轧温度不低于 910℃。具体加热工艺 ：
加热段上部 ： 1290 ℃， 加热段下部 ： 1265 ℃ ； 均热段上部 ： 1275 ℃， 均热段下部 ： 1245℃ ； 板坯加热时间 85 分钟。
(4) 热轧 ： 出均热炉的铸坯经过高压水除鳞后进入四辊可逆式粗轧机轧制为 34.2mm 厚的中间坯， 然后经过六机架热连轧机组轧制为厚度 4.0mm 的热轧基板， 热轧终轧 温度为 930℃。具体热轧工艺 ：
(5) 层流冷却 ： 薄板经长度为 70m 的层流冷却段冷却后通过卷取机卷取成卷。 在层 流冷却段采用两阶段稀疏冷却方式， 从而降低冷却速度。经过 ASP 工艺热轧和层流冷却后， 获得晶粒度为 ASTM8 级的铁素体晶粒， 从而降低热轧板的屈服强度。具体层流冷却工艺 ：
两段冷却模式 ： 第 2、 3、 9、 10、 11 组上集管前三排开， 后三排关， 下集管全开。
(6) 酸洗、 冷轧 ： 热轧卷开卷后进入酸洗槽， 酸洗速度 80m/min， 酸洗后带钢卷取。 酸洗卷开卷后进入双机架冷轧机组冷轧， 冷轧总压下量为 60 ～ 85％ ； 具体酸洗冷轧工艺 ：
酸洗工艺 ： 酸液温度控制 ： 3# 酸罐 85 ℃， 2# 酸罐 80 ℃， 1# 酸罐 78 ℃， 控制误差 2+ ±2℃。3# 酸罐游离酸浓度 160g/L， Fe 浓度 55g/l。
冷轧工艺 ： 采用毛化工作辊轧制， 粗糙度 2.1μm ； 乳化液皂化值 170mg， 乳化液温 度 55℃， 浓度 4.3％ (wt/wt) ； 冷轧压下率 80％。
(7) 退火、 平整 ： 冷硬卷进入罩式退火炉退火， 退火温度为 720℃～ 740℃， 平整延
伸率为 0.3％～ 1.0％。具体退火平整工艺 ：
退火工艺 ： 氢气纯度＞ 99％ ； 冷点温度 718℃， 热点温度 741℃。
平整工艺 ： 延伸率 0.43％； 平整机开卷张力 21 ； 平整机入口张力 40 ； 平整机卷取张 2 力 48 ； 平整涂油量 1000mg/m 。
本实施例的 ASP 生产线的成品卷的宽度为 1220mm， 卷重 16.545 吨。 本实施例生产 的超深冲级冷轧钢板的化学成分和力学性能分别如表 3 和表 4 所示。热轧基板和成品钢板 的金相组织分别如图 4 和图 5 所示。
表 3 超深冲级冷轧钢板的化学成分 (wt％ )
C 0.0023
Si 0.03Mn 0.17P 0.013S 0.006Als 0.038Ti 0.072表 4 超深冲级冷轧钢板的力学性能 Rp0.2 137 Rm 295 A80 43.5 r90 2.70 n90 0.230