專利名稱：一種熱軋高強(qiáng)鋼殘余應(yīng)力消除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼材加工方法技術(shù)領(lǐng)域，涉及熱軋高強(qiáng)鋼板殘余應(yīng)力消除方法，特別適用于消除熱軋高強(qiáng)鋼在軋制和冷卻過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，并最終滿足高強(qiáng)鋼用戶使用 的板形質(zhì)量要求。
背景技術(shù)：
熱軋工程機(jī)械用高強(qiáng)鋼和汽車大梁板等是以鋼卷形式生產(chǎn)，用戶使用時(shí)需要進(jìn)行 矯直并橫切成鋼板。板形是用戶要求越來越高的一個(gè)質(zhì)量指標(biāo)，嚴(yán)重的板形缺陷可能導(dǎo)致 用戶使用時(shí)候延遲生產(chǎn)、損傷加工設(shè)備、焊接困難等問題。需要對(duì)最終板卷的板形進(jìn)行控 制，提供給用戶的產(chǎn)品具有高質(zhì)量的板形。工程上使用的鋼材高強(qiáng)化趨勢(shì)越來越明顯，而且 用量也在持續(xù)增大。帶鋼強(qiáng)度越高，帶鋼的內(nèi)應(yīng)力會(huì)越大，導(dǎo)致軋后開平過程和使用過程出 現(xiàn)大的變形，尤其是600MPa級(jí)別以上的高強(qiáng)鋼，需要進(jìn)行從機(jī)械加工與熱處理結(jié)合的方法 消除殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力是當(dāng)無任何工作載荷作用的情況下存在于構(gòu)件內(nèi)部且在整個(gè)構(gòu)件內(nèi)部 保持平衡的應(yīng)力。熱軋高強(qiáng)帶鋼在軋制、開平、熱處理等工藝中都可能產(chǎn)生殘余應(yīng)力。熱軋 帶鋼內(nèi)部殘余應(yīng)力問題實(shí)質(zhì)上是板形問題。用戶所希望得到的是內(nèi)應(yīng)力均勻分布或者無內(nèi)應(yīng)力，板形良好的帶鋼。提高熱軋 帶鋼的板形質(zhì)量可以減少帶鋼使用過程中由于形變帶來的附加工序，提高生產(chǎn)效率和成材 率。解決板帶生產(chǎn)中殘余應(yīng)力問題是一項(xiàng)具有巨大經(jīng)濟(jì)意義并具有非常重要的社會(huì)意義。熱連軋生產(chǎn)高強(qiáng)板生產(chǎn)流程主要步驟連鑄板坯加熱一粗除鱗一定寬壓力機(jī)一粗 軋一飛剪切頭尾一精除鱗一精軋(6到7機(jī)架四輥軋機(jī))一軋后層流冷卻一卷取成鋼卷。軋 制過程中的板形控制是通過輥形設(shè)計(jì)、二級(jí)控制模型、軋制溫度、合理負(fù)荷分配等工藝過程 的優(yōu)化來保證。軋后冷卻過程中由于橫向溫度分布均勻性和冷卻速率的影響，板形還會(huì)發(fā) 生變化。另外，熱軋帶鋼層流冷卻后要進(jìn)入卷取機(jī)被卷成鋼卷，導(dǎo)致帶鋼卷取過程中產(chǎn)生附 加的縱向彎曲變形內(nèi)應(yīng)力。專利200510110981. 6給出了一種熱連軋高強(qiáng)鋼板殘余應(yīng)力的 測(cè)試方法，為矯直工藝設(shè)定做參考和指導(dǎo)。用戶基本上都是采用輥式矯直機(jī)組對(duì)熱軋板卷 進(jìn)行矯平、橫切定尺。輥式矯平技術(shù)對(duì)長度差異導(dǎo)致的卷形和橫彎缺陷具有消除作用，而對(duì) 邊浪、中浪、鐮刀彎和瓢曲等類型缺陷不能做到徹底的消除。拉彎矯直機(jī)或平整機(jī)組是消除 上述兩類板形缺陷的一個(gè)很好的工具，但目前也只是在冷軋帶鋼生產(chǎn)過程中大量使用，如 專利申請(qǐng)?zhí)?00620092768. 7,200510024681. 6等涉及到平整或者拉矯工藝的專利。專利申 請(qǐng)?zhí)?00910093663. 1確定了軋后走平整軋制一罩式退火一輥式矯直的工藝路線，并取得 了良好的效果。但是，由于薄規(guī)格的冷軋產(chǎn)品諸如熱軋酸洗板、薄規(guī)格集裝箱板、高強(qiáng)鋼和 鍍錫板等板形難于控制，均需進(jìn)行平整軋制，這給平整機(jī)的生產(chǎn)帶來了巨大的壓力，難以完 成所有鋼種的平整任務(wù)。同時(shí)，罩式退火爐的投資額度也較大，投資成本較高，故需對(duì)熱軋 高強(qiáng)鋼的產(chǎn)品，尤其是厚規(guī)格產(chǎn)品進(jìn)行消除殘余應(yīng)力工藝路線改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種熱軋高強(qiáng)鋼殘余應(yīng)力消除方法，消除和均勻?qū)拵т摕徇B軋生產(chǎn)線生產(chǎn)的高強(qiáng)鋼板卷的殘余應(yīng)力，使得熱連軋高強(qiáng)鋼板具有高精度板形質(zhì)量，滿 足用戶的使用要求。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種熱軋高強(qiáng)鋼殘余應(yīng)力消除方法，生產(chǎn)流程包括以下步驟連鑄板坯加熱一粗 除鱗一定寬壓力機(jī)一粗軋一飛剪切頭尾一精除鱗一精軋(6機(jī)架或7機(jī)架四輥軋機(jī))一層 流冷卻一卷取成鋼卷，其特征在于(1)對(duì)厚度規(guī)格彡8mm的鋼卷先進(jìn)行緩冷處理，冷卻到溫度低于100°C ；對(duì)厚度規(guī) 格< 8mm的鋼卷先空冷到室溫，再進(jìn)行平整軋制加工，重新卷取成鋼卷；(2)采用輥式矯直機(jī)對(duì)上述處理過的熱軋高強(qiáng)鋼卷進(jìn)行開平、定尺和橫切；(3)采用輥底式熱處理爐，對(duì)開平后的鋼板進(jìn)行退火處理，出爐后采用堆垛冷卻方 式進(jìn)行緩冷，最后在輥式矯直機(jī)上進(jìn)行矯平。輥底式熱處理爐退火工藝過程如圖2所示，具體參數(shù)如下爐內(nèi)氣體環(huán)境氮?dú)鉅t內(nèi)溫度均勻性士 5 °C退火溫度(Tl)范圍520 560°C升溫時(shí)間(tl) 30 100分鐘保溫時(shí)間(t2) 100 150分鐘冷卻時(shí)間(t3)大于1500分鐘冷卻方式堆垛冷卻。本發(fā)明的技術(shù)效果工程上使用的鋼材高強(qiáng)化趨勢(shì)越來越明顯，而且用量也在持續(xù)增長。帶鋼強(qiáng)度越 高，帶鋼的殘余應(yīng)力會(huì)越大，導(dǎo)致軋后開平過程和使用過程出現(xiàn)大的變形。對(duì)熱軋高強(qiáng)鋼板 卷產(chǎn)品，尤其是對(duì)于屈服強(qiáng)度大于600MPa的產(chǎn)品，采用本發(fā)明的技術(shù)解決方案，對(duì)高強(qiáng)鋼 進(jìn)行殘余應(yīng)力消除和均勻化處理，效果顯著，此工藝流程可以顯著改善高強(qiáng)鋼開平板的板 形質(zhì)量，并使得用戶獲得良好的板形穩(wěn)定性。殘余應(yīng)力控制水平可以和同類國外進(jìn)口產(chǎn)品 相媲美，替代進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)鋼產(chǎn)品的開發(fā)目標(biāo)。同時(shí)，可以利用現(xiàn)有的熱處理爐和輥式 矯直設(shè)備，而不需要另外再投資建設(shè)專門對(duì)整卷帶鋼進(jìn)行去應(yīng)力退火處理的罩式退火爐， 降低了投資成本和加工成本，縮短了退火處理時(shí)間，并可以達(dá)到罩式退火的同樣的板形改 善效果，對(duì)于高強(qiáng)鋼的開發(fā)，替代進(jìn)口產(chǎn)品，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。


圖1是消除熱連軋高強(qiáng)鋼板形缺陷的工藝流程圖；圖2是輥底式熱處理爐去應(yīng)力退火工藝圖；圖2中t表示時(shí)間，T為溫度圖3是軋制規(guī)格為6 X 1400mm和8 X 1500mm (厚度X寬度)SQ600MCC，采用4種不同的工藝路線后板形測(cè)量比較結(jié)果圖。圖3中橫坐標(biāo)中T表示帶鋼橫向不平度，L表示縱向不平度，C表示鐮刀彎，縱坐標(biāo)Y表示不平度或者鐮刀彎的數(shù)值，單位為mm ；曲線1 工藝路線為軋制一空冷一矯直開平(6mm厚度)，曲線2 工藝路線為軋制一空冷一矯直開平(8mm厚度)，曲線3 工藝路線為軋 制一緩冷一矯直開平(6mm厚度)，曲線4 工藝路線為軋制一緩冷一矯直開平(8mm厚度)， 曲線5 本發(fā)明工藝路線為軋制一緩冷一輥式矯直機(jī)組矯直開平一定尺并橫切鋼板一輥底 式熱處理爐退火一堆冷一輥式矯直(8mm厚度)，曲線6 本發(fā)明工藝路線為軋制一空冷一平 整軋制一重卷一輥式矯直機(jī)組矯直開平一定尺并橫切成鋼板一輥底式熱處理爐退火一堆 冷一輥式矯直(6mm厚度)
具體實(shí)施例方式在首鋼熱軋高強(qiáng)鋼板卷開發(fā)的過程中，尤其是對(duì)于強(qiáng)度較高的工程機(jī)械用鋼和汽 車大梁板等產(chǎn)品，用戶對(duì)帶鋼的使用板形，也就是殘余應(yīng)力的要求非常高。高強(qiáng)鋼存在的殘 余應(yīng)力主要是由于熱連軋寬帶鋼的軋制過程和冷卻過程存在溫度、相變等非均勻性條件導(dǎo) 致。為了保證熱軋高強(qiáng)鋼產(chǎn)品的順利開發(fā)，特別是對(duì)于屈服強(qiáng)度級(jí)別大于等于600MPa的產(chǎn) 品，需要對(duì)熱軋后的鋼卷內(nèi)部的殘余應(yīng)力進(jìn)行消除和均勻化處理，保證用戶使用時(shí)候的良 好板形質(zhì)量。盡管可以采用平整軋制過程來改善帶鋼板形質(zhì)量，但是由于薄規(guī)格的冷軋產(chǎn) 品、熱軋酸洗板、薄規(guī)格集裝箱板、高強(qiáng)鋼和鍍錫板等板形難于控制并要求高的品種均需要 進(jìn)行平整軋制，改善帶鋼板形質(zhì)量，這給平整機(jī)的生產(chǎn)帶來了巨大的壓力，難以完成所有鋼 種的平整任務(wù)。故對(duì)高強(qiáng)鋼的產(chǎn)品，尤其是根據(jù)不同的厚規(guī)格產(chǎn)品進(jìn)行不同的工藝路線設(shè) 計(jì)。在首鋼遷鋼2250mm熱連軋生產(chǎn)線上進(jìn)行了 SQ600MCC的軋制，規(guī)格為6 X 1400mm 和8X 1500mm(厚度X寬度)兩種，包括溫度、壓下制度等在內(nèi)的各種軋制條件均一致。具 體軋制板形情況也接近軋制時(shí)均是頭部有100到300IU的中浪板形，后續(xù)是微邊浪板形。對(duì)軋制完的鋼卷，采用如下工藝步驟(1)軋制后一緩冷坑緩冷(8. Omm厚度規(guī)格)一輥式矯直機(jī)組矯直開平一定尺并 橫切成鋼板一送入輥底式熱處理爐進(jìn)行退火處理(中板廠)一堆垛冷卻一輥式矯直(中板 廠)一板形測(cè)量(2)軋制后一空冷(6. Omm厚度規(guī)格)一平整軋制一重卷成卷一輥式矯直機(jī)組矯直 開平一定尺并橫切成鋼板一送入輥底式熱處理爐進(jìn)行退火處理(中板廠)一堆垛冷卻一輥 式矯直(中板廠)一板形測(cè)量相關(guān)工藝步驟中的參數(shù)設(shè)定1)保溫坑緩冷工藝參數(shù)進(jìn)坑溫度為520 550°C，緩冷到低于100°C后出保溫 坑。2)平整過程具體的參數(shù)設(shè)定張力設(shè)定前張力30MPa、后張力IOMPa延伸率1.0%軋制力320t彎輥力_40t3) 9矯直機(jī)開平工藝參數(shù)設(shè)定入口壓輥間隙7讓
出口壓輥間隙l7mm
4) LOI輥底式熱處理爐及其退火工藝參數(shù)設(shè)定爐內(nèi)氣體環(huán)境氮?dú)鉅t內(nèi)溫度均勻性士 5 °C退火溫度(Tl)范圍550°C升溫時(shí)間(tl) 40分鐘保溫時(shí)間(t2) 120分鐘冷卻時(shí)間(t3)大于1500分鐘冷卻方式堆垛冷卻。在試驗(yàn)用高強(qiáng)鋼板進(jìn)爐前，先進(jìn)一長度大于9m、寬度大于1500mm的鋼板進(jìn)行加 熱，做為鋪墊用；幾塊板子分別疊加在一起，做為一個(gè)厚板整體入爐；跟隨墊板，進(jìn)熱處理 爐；最后進(jìn)爐一塊長度大于9m、寬度大于1500mm的厚板作為蓋板。5)中板矯直機(jī)型式及其工藝參數(shù)矯直機(jī)型式四重十一輥矯直輥數(shù)11根上矯直輥數(shù)5根下矯直輥數(shù)6根矯直輥規(guī)格0250 290X 2300 4300mm矯直輥輥距280 300謹(jǐn)支承輥規(guī)格Φ 260 320 X 400謹(jǐn)(分段)矯直機(jī)輥縫工藝參數(shù)設(shè)定入口壓輥間隙6讓出口壓輥間隙14匪對(duì)所取的試樣進(jìn)行初始板形測(cè)量，主要包括寬度和長度方向的不平度、還有鐮刀
彎，并做好記錄。采用本發(fā)明工藝路線與軋制完分別進(jìn)行空冷和緩冷然后矯直開平的工藝
路線的板形測(cè)量結(jié)果比較，如圖3所示，從中可以看出，軋制后一8. Omm厚度規(guī)格入緩冷坑
緩冷/(6. Omm厚度規(guī)格空冷一平整軋制一重卷成卷)一輥式矯直機(jī)組矯直開平一定尺并橫
切成鋼板一送入輥底式熱處理爐進(jìn)行退火處理一堆垛冷卻一輥式矯直的工藝路線可以滿
足最終用戶要求的2mm/m的板形質(zhì)量。采用此工藝過程，可以徹底消除熱連軋高強(qiáng)鋼板卷
的內(nèi)應(yīng)力，使得采用此工藝生產(chǎn)的高強(qiáng)鋼板具有穩(wěn)定的平整板形質(zhì)量，滿足用戶高精度板
形質(zhì)量的要求。熱連軋高強(qiáng)鋼采用此工藝進(jìn)行軋后加工，可以實(shí)現(xiàn)批量的高品質(zhì)板形質(zhì)量
的鋼板的生產(chǎn)和供貨，而且由于板形問題的解決，成材率得到提高，用戶反饋良好，效益顯 —hf^ 者ο
權(quán)利要求
一種熱軋高強(qiáng)鋼殘余應(yīng)力消除方法，生產(chǎn)流程包括以下步驟連鑄板坯加熱→粗除鱗→定寬壓力機(jī)→粗軋→飛剪切頭尾→精除鱗→精軋→層流冷卻→卷取成鋼卷，其特征在于(1)對(duì)厚度規(guī)格≥8mm的鋼卷先進(jìn)行緩冷處理，冷卻到溫度低于100℃；對(duì)厚度規(guī)格＜8mm的鋼卷先空冷到室溫，再進(jìn)行平整軋制加工，重新卷取成鋼卷；(2)采用輥式矯直機(jī)對(duì)上述處理過的熱軋高強(qiáng)鋼卷進(jìn)行開平、定尺和橫切；(3)采用輥底式熱處理爐，對(duì)開平后的鋼板進(jìn)行退火處理，出爐后采用堆垛冷卻方式進(jìn)行緩冷，最后在輥式矯直機(jī)上進(jìn)行矯平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋高強(qiáng)鋼板形控制方法，其特征在于，輥底式熱處理爐退 火工藝參數(shù)爐內(nèi)氣體環(huán)境氮?dú)?爐內(nèi)溫度均勻性士5°C 退火溫度(Tl)范圍520 560°C 升溫時(shí)間(tl) 30 100分鐘 保溫時(shí)間(t2) 100 150分鐘 冷卻時(shí)間(t3)大于1500分鐘 冷卻方式堆垛冷卻。
全文摘要
一種熱軋高強(qiáng)鋼殘余應(yīng)力消除方法，生產(chǎn)流程包括(1)對(duì)厚度≥8mm的鋼卷入緩冷坑緩冷處理；(2)對(duì)于厚度＜8mm的鋼卷進(jìn)行空冷，鋼卷冷卻到室溫后，進(jìn)行平整軋制，重新卷取成卷。采用輥式矯直機(jī)組對(duì)上述進(jìn)行過處理的高強(qiáng)鋼卷進(jìn)行矯直開平、定尺、橫切成鋼板。采用輥底式熱處理爐對(duì)開平的鋼板進(jìn)行去應(yīng)力退火，消除鋼板內(nèi)應(yīng)力，出爐后采用堆垛冷卻方式進(jìn)行緩冷，最后用矯直機(jī)組進(jìn)行鋼板的矯直，使得高強(qiáng)鋼板獲得良好的板形穩(wěn)定性，能夠滿足用戶對(duì)高強(qiáng)鋼板的平坦度小于等于2mm/m的嚴(yán)格要求。可以利用現(xiàn)有的熱處理爐和輥式矯直設(shè)備，降低了投資成本和加工成本，縮短了退火處理時(shí)間，并可以達(dá)到罩式退火的板形改善效果，對(duì)于高強(qiáng)鋼的開發(fā)，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。
文檔編號(hào)C21D1/26GK101844162SQ20101016293
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者余威, 劉建輝, 張鵬程, 李彬, 李明, 李飛, 武軍寬, 潘輝, 王曉東, 趙林, 郭佳, 金永春 申請(qǐng)人:首鋼總公司;河北省首鋼遷安鋼鐵有限責(zé)任公司