减少低碳铝镇静钢粗晶缺陷的方法及制得的低碳铝镇静钢

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，特别涉及一种减少低碳铝镇静钢粗晶缺陷的方法及制得的低碳铝镇静钢。

背景技术

低碳铝镇静钢成本低廉，而且冲压成型性能好，是汽车及家电行业中应用非常广泛的钢种，近年来，随着钢铁产能过程，客户对产品的表面质量要求越来越严，在热连轧后低碳钢表面出现粗晶缺陷，微观表现为局部的晶粒粗大，见图1所示，同时粗晶位置带钢表面颜色发暗，最终会遗传至成品，影响下游客户的使用，不仅影响美观，还会出现表面起皱等冲压现象，使得客户的不合格品增加，给客户造成损失。

低碳铝镇静钢的生产流程涉及炼钢、连铸及轧制等多个工序，上游浅表层的缺陷对下游有很强的遗传，同时由于每个工序都历经高温阶段，表层位置都伴随着高温氧化，因此表面粗晶缺陷的控制是一个相对复杂的问题。

因此，如何开发一种减少低碳铝镇静钢粗晶缺陷的方法，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明目的是提供一种减少低碳铝镇静钢粗晶缺陷的方法及制得的低碳铝镇静钢，减少了低碳铝镇静钢酸洗板表面粗晶缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供了一种减少低碳铝镇静钢粗晶缺陷的方法，所述方法包括：

将钢水冶炼和连铸，获得低碳铝镇静钢的铸坯；所述连铸中，铸坯断面≤1250mm时，控制铸坯拉速为1.4～2m/min；铸坯断面＞1250mm时，控制铸坯拉速为1.2～1.6m/min；所述铸坯中Mn的质量分数为0.2～0.4％；

将所述铸坯进行轧前加热、粗轧、精轧和轧后冷却，获得精轧板；其中，所述轧前加热的温度为1160～1180℃，保温时间为180～200min，所述轧前加热的空气系数控制在1.05～1.1；

将所述精轧板卷取，获得热轧卷，后将所述热轧卷水冷至＜400℃，后冷轧和退火，获得粗晶缺陷改善的低碳铝镇静钢。

进一步地，所述钢的化学成分以质量分数计为：C：0.02～0.04％，Mn：0.2～0.4％，Si≤0.03％，Alt：0.03～0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。

进一步地，所述粗轧中，采用3+3道次进行轧制，控制轧制速度为2～5m/s，控制粗轧总变形量为75～85％，控制粗轧进口温度为1140～1170℃。

进一步地，所述精扎中，采用6道次进行轧制，控制轧制速度为8～12mm/s，控制精轧总变形量为85～95％，控制精轧入口温度为1000～1040℃，控制精轧终轧温度为900～920℃。

进一步地，所述轧后冷却包括：以30～50℃/s的速度冷却至500～530℃。

进一步地，所述卷取的温度为700～750℃。

进一步地，所述将所述热轧卷水冷至＜400℃，具体包括：

将所述热轧卷在循环水中强制冷却≥30min冷至＜400℃。

进一步地，所述冷轧中，控制冷轧压下率为60～95％。

本发明还提供了一种所述方法制备得到的低碳铝镇静钢。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明提供的一种减少低碳铝镇静钢粗晶缺陷的方法，所述方法包括：将钢水冶炼和连铸，获得低碳铝镇静钢的铸坯；所述连铸中，铸坯断面≤1250mm时，控制铸坯拉速为1.4～2m/min；铸坯断面＞1250mm时，控制铸坯拉速为1.2～1.6m/min；所述铸坯中Mn的质量分数为0.2～0.4％；将所述铸坯进行轧前加热、粗轧、精轧和轧后冷却，获得精轧板；其中，所述轧前加热的温度为1160～1180℃，保温时间为180～200min，所述轧前加热的空气系数控制在1.05～1.1；将所述精轧板卷取，获得热轧卷，后将所述热轧卷水冷至＜400℃，后冷轧和退火，获得粗晶缺陷改善的低碳铝镇静钢。本发明实施例通过控制连铸、轧前加热和卷取后冷却的参数可以在不增加设备的条件下较容易的减少低碳铝镇静钢粗晶缺陷问题，提高低碳铝镇静钢表面质量；方法简单，经济高效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有技术中低碳铝镇静钢的粗晶缺陷形貌；

图2为对比例1中钢坯成分中Mn＝0.45％情况下热卷表面粗晶形貌；

图3为本发明实施例1中钢坯成分中Mn＝0.25％情况下热卷表面粗晶形貌；

图4为对比例2中铸坯断面1300mm，拉速2.0m/min情况下热卷表面粗晶形貌；

图5为本发明实施例1中铸坯断面1300mm，拉速1.4m/min情况下热卷表面粗晶形貌；

图6为对比例3中加热温度1210℃，加热时间210min情况下热卷表面粗晶形貌；

图7为本发明实施例1中加热温度1170℃，加热时间180min情况下热卷表面粗晶形貌；

图8为本发明实施例1中热卷采用强制水冷热卷表面粗晶形貌；

图9为对比例4中热卷采用采用空气冷却热卷表面粗晶形貌；

图10为本发明实施例提供的一种减少低碳铝镇静钢粗晶缺陷的方法的流程图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

根据本发明实施例一种典型的实施方式，提供一种减少低碳铝镇静钢粗晶缺陷的方法，如图10所示，包括：

S1、将钢水冶炼和连铸，获得低碳铝镇静钢的铸坯；所述连铸中，铸坯断面≤1250mm时，控制铸坯拉速为1.4～2m/min；铸坯断面＞1250mm时，控制铸坯拉速为1.2～1.6m/min；

作为可选的实施方式之一，所述钢的化学成分以质量分数计为：C：0.02～0.04％，Mn：0.2～0.4％，Si≤0.03％，Alt：0.03～0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。所述钢的化学成分将Mn元素的含量控制在0.2～0.4％可以减轻粗晶缺陷，Mn元素过多容易造成粗晶缺陷，Mn元素过少不利于增加钢的强度和硬度。其他成分的含量控制与现有技术相同。

S2、将所述铸坯进行轧前加热、粗轧、精轧和轧后冷却，获得精轧板；其中，所述轧前加热的温度为1160～1180℃，保温时间为180～200min，所述轧前加热的空气系数控制在1.05～1.1；

作为可选的实施方式之一，所述粗轧中，采用3+3道次进行轧制，控制轧制速度为2～5m/s，控制粗轧总变形量为75～85％，控制粗轧进口温度为1140～1170℃。这样设置有利于控制粗轧过程温降，保证热卷头尾组织性能均匀性。

作为可选的实施方式之一，所述精扎中，采用6道次进行轧制，控制轧制速度为8～2mm/s，控制精轧总变形量为85～95％。这样设置有利于控制精轧过程温降，保证热卷头尾组织性能均匀性。

作为可选的实施方式之一，所述轧后冷却包括：采用超快冷冷却工艺前端冷却模式，以30～50℃/s的速度冷却至500～530℃。冷却速度过小对组织强度增加不利影响，冷却速度过大有易于出现过硬组织相不利影响。

S3、将所述精轧板卷取，获得热轧卷，后将所述热轧卷水冷至＜400℃，后冷轧和退火，获得粗晶缺陷改善的低碳铝镇静钢。

作为可选的实施方式之一，所述卷取的温度为700～750℃。卷取温度过低不利于卷取效果；卷取温度过高，而相变温度过低，在热轧卷库缓慢冷却至400℃过程中，易发生晶粒的长大，诱发粗晶缺陷的产生；

作为可选的实施方式之一，所述将所述热轧卷水冷至＜400℃，具体包括：

将所述热轧卷在循环水中强制冷却≥30min冷至＜400℃。水冷效果较好，而空冷速率较慢，扑通空气中冷却至少需要4个小时才能降到400℃，通过水冷可以很好抑制晶粒长大，减少粗晶缺陷的发生。

作为可选的实施方式之一，所述冷轧中，控制冷轧压下率为60～95％。这样有利于后续退火过程中较低的退火温度便可以获得合适的晶粒尺寸。

通过上述内容可以看出，本发明实施例提供的一种减少低碳铝镇静钢粗晶缺陷的方法的总体思路为：

①Mn元素对晶粒的影响：

本申请经试验发现：钢坯中合金元素成分对最终轧制过程表面粗晶有很大影响，当钢中Mn元素多的时候，钢水凝固过程中Mn元素偏析，偏析中的Mn在铸坯中保留下来，形成了富Mn带和贫Mn带，在后续铸坯加热轧制过程中，原始组织中存在的富Mn带和贫Mn带，促使C元素也呈现带状偏聚，发生在带钢心部就是带状组织，发生在带钢表层就形成了白亮带的粗晶缺陷。将Mn元素的含量控制在0.2～0.4％可以减轻粗晶缺陷，Mn元素过多容易造成粗晶缺陷，Mn元素过少不利于增加钢的强度和硬度。

②连铸过程中对晶粒的影响：

本申请经试验发现：炼钢连铸过程中，结晶器液面波动过大、钢水流速不稳以及保护渣融化状态不良等原因都会导致铸坯表面卷渣缺陷的生成，卷渣缺陷的位置在后续加热炉加热时候易形成氧化通道，造成氧化脱碳，在随后的热轧高温轧制过程中进一步暴露氧化，浅表层就会形成粗晶缺陷，控制连铸过程中拉速可减少液面波动等以上不良状态的发生。铸坯断面不超过1250mm，1.4m/min≤拉速≤2.0m/min；铸坯断面大于1 250mm，1.2m/min≤拉速≤1.6m/min，以防拉速控制不当造成结晶器卷渣。

铸坯断面≤1250mm时，若铸坯拉速小于1.4m/min或者大于2m/min均容易造成结晶器卷渣；铸坯断面＞1250mm时，若铸坯拉速小于1.2m/min或者大于1.6m/min均容易造成结晶器卷渣；

③轧前加热工艺对表面质量影响：

本申请经试验发现：热轧过程研究发现，加热炉的加热温度和保温时间及加热炉的气氛对表脱碳及最终的表面粗晶有很大影响，加热温度有一个脱碳的峰值，加热温度在1180-1240℃时，保温时间超过200min时候，表面脱碳较为严重；而轧前加热的温度为1160～1180℃，保温时间为180～200min脱碳最轻微；同时发现加热炉的弱氧化气氛下脱碳最轻微，加热炉空气系数控制在1.05-1.10。

④热卷冷却工艺对表面质量的影响

本申请经试验发现：为适应后续冷轧连续退火产线的生产需求，低碳铝镇静钢的卷取温度一般都为700-750℃，卷取温度过高，而相变温度过低，在热轧卷库缓慢冷却至400℃过程中，易发生晶粒的长大，诱发粗晶缺陷的产生，通过采用水冷槽装置，将高温卷取的热轧卷放置在循环水中强制冷却至一定温度取出，生产发现，钢卷进入水中30min后取出，便可以冷却到400℃以下，通过水冷可以很好抑制晶粒长大，减少粗晶缺陷的发生。

根据本发明实施例另一种典型的实施方式，提供采用所述方法制备得到的表面粗晶缺陷改善的低碳铝镇静钢酸洗板。

下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请的一种减少低碳铝镇静钢粗晶缺陷的方法进行详细说明。

S1、将铁水经过转炉冶炼，采用连铸方式获得低碳铝镇静钢的铸坯；实际化学成分如表1所示。

表1-低碳铝镇静钢化学成分(wt％)

S2、将所述铸坯进行轧前加热、粗轧、精轧和轧后冷却，获得精轧板；其中，所述粗轧中，采用3+3道次进行轧制，控制轧制速度为2～5m/s，控制粗轧总变形量为75～85％，控制粗轧进口温度为1140～1170℃。所述精扎中，采用6道次进行轧制，控制轧制速度为8～12mm/s，控制精轧总变形量为85～95％，控制精轧入口温度为1000～1040℃，控制精轧终轧温度为900～920℃。所述轧后冷却包括：以30～50℃/s的速度冷却至500～530℃。所述卷取的温度为700～750℃。

各实施例和各对比例的其他参数具体如表2所示。

表2-工艺参数

S3、将所述精轧板在700～750℃下进行卷取，获得热轧卷；后将所述热轧卷水冷至＜400℃，后冷轧和退火，获得表面粗晶缺陷改善的低碳铝镇静钢酸洗板。

对各组别低碳铝镇静钢酸洗板表面的网纹比例情况进行统计，结果见表3。

表3

由表3的数据可知：

对比例1中，Mn＝0.45％，大于本发明实施例0.2～0.4％的范围，存在表面粗晶缺陷且比例高；

对比例2中，铸坯断面1300mm，拉速2.0m/min，拉速大于本发明实施例1.2～1.6m/min的范围，存在表面粗晶缺陷且比例高；

对比例3中，加热温度1210℃，加热时间210min，大于本发明实施例中轧前加热的温度1160～1180℃，保温时间180～200min的范围，存在表面粗晶缺陷且比例高；

对比例4中，热轧卷后冷却采用空冷，存在表面粗晶缺陷且比例高；

实施例1-实施例3中无粗晶缺陷问题，低碳铝镇静钢的表面质量好。

附图2-9说明：

由图2-3可知，通过实施例1和对比例1对比可以看出，随着Mn元素的减少，热卷表面粗晶情况有所减轻，说明控制Mn元素可一定程度上减轻热卷表面粗晶。

由图4-5可知，在钢坯Mn元素含量小于0.4％，铸坯断面1300mm相同的条件下，对比例1选用2.0m/min，实施例1选用1.4m/min的拉速，对比可以看出，降低铸坯拉速可以减轻表面粗晶的严重程度。

由图6-7可知，在钢坯Mn元素含量均小于0.4％的相同条件下，及其它工艺相同的情况下，实施例1选用加热温度1210℃，加热时间210min；对比例3选用加热温度1170℃，加热时间180min，对比可以看出，避开加热温度的峰值及减少加热时间可以进一步减轻卷表面粗晶缺陷。

由图8-9可知，在钢坯Nb+Ti成分均小于0.04％的相同条件下，实施例1选用的热卷冷却工艺为：热轧卷取下线后在循环水中强制冷却，保证钢卷在30分钟内冷却至400℃以下；对比例4选用的热卷冷却工艺为：轧卷取下线后在空气中冷却，通过对比可以看出，控制热卷下线后冷却速度，采用强制冷却工艺可获得更好的表面质量。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。