一种耐候热轧H型钢生产方法与流程

一种耐候热轧h型钢生产方法
技术领域
[0001]
本发明涉及金属材料生产技术领域，更具体地说，涉及一种耐候热轧h型钢生产方法。


背景技术：

[0002]
近些年，建筑、桥梁、铁路等领域越来越多地采用免涂装耐候热轧h型钢，从安全性、美观性和经济性角度考虑，对产品的表面质量要求越来越高。由于耐候钢添加cr、ni、cu等元素，增强表面氧化层致密度和与基体结合力，以达到阻碍腐蚀深入基体的目的。这极大限制了常规热轧流程中的喷水除磷效果，坯料表面的炉生氧化铁皮遗留至万能轧制阶段，在往复轧制过程中被压入基体，导致形成凹坑、麻烦等缺陷，影响产品外观。此外，对于特殊用途产品，表面缺陷需要进行修磨、焊补，深度较大和面积较大的缺陷则需要切废，增加生产成本。据统计，近些年生产的耐候热轧h型钢，因氧化铁皮压入造成的表面质量一次不合格比例最高达到23％，占表面质量缺陷总数比例的75％。随着市场对产品表面质量要求越来越高，其判定标准进一步加严，如不改变现状，不合格比例将大幅提升，对高效生产带来了挑战。
[0003]
经检索，中国专利申请号：2012105192282，发明创造名称为：一种h型钢热轧生产方法，该申请案公开了一种h型钢热轧生产方法，方法包括钢坯加热、高压水除磷、开坯轧制、可逆式万能轧机轧制等工序，其中，钢坯加热步骤中加热炉的均热温度为1250～1320℃，炉内坯料间隔为500～1500mm；开坯轧制过程中增加1～3个轻压下立轧道次；可逆式万能轧机轧制工序前和工序后增加压缩气体吹扫步骤，该申请案通过提高加热炉的均热温度，增加炉内坯料间隔，可增加炉生氧化铁皮中fe
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o
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和fe
3
o
4
厚度。由上述加热方法产生的炉生氧化铁皮呈疏松态，更易被高压水除磷装置去除；并增加立轧道次去除轧件腹板氧化铁皮，提高成品表面质量。但行业内仍需要更为多样化更为有效的生产方式，对于热轧h型钢的加工质量追求未曾停止。


技术实现要素：

[0004]
1.发明要解决的技术问题
[0005]
本发明的目的在于克服现有技术中热轧h型钢容易因氧化铁皮压入造成表面缺陷的不足，拟提供一种耐候热轧h型钢生产方法，在不进行工艺大幅调整的条件下，显著减少轧件表面的氧化铁皮残留，进而降低耐候热轧h型钢因氧化铁皮压入造成缺陷的发生概率，提升产品表面质量一次合格率。
[0006]
2.技术方案
[0007]
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
[0008]
本发明的一种耐候热轧h型钢生产方法，包括以下步骤：
[0009]
s1、钢坯加热：坯料在加热炉内的均热温度为1220℃-1260℃，均热时间为120-160min；
[0010]
s2、开坯预轧制：坯料出加热炉后进行不低于2道次的开坯预轧制，采用先立轧后平轧方式，道次压下量不低于10mm；终轧温度控制为1050℃～1150℃；
[0011]
s3、喷水除磷；
[0012]
s4、吹扫清洁后进入万能轧制。
[0013]
研究表明，炉生氧化铁皮从内层往外层的组成分别是feo、fe
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和fe
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。其中，最内层的feo层组织致密，性质较粘，其与钢材基体结合力较强，是最难去除的氧化层；fe
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层组织相对疏松，割裂氧化层的表层和内层，阻止应力向内层集中，限制了除磷效果；fe
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o
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层组织疏松，脆性较大。本发明实践发现，提高均热温度或延长均热时间，将促进o原子向基体扩散，导致feo层增厚，增强了其与基体间的结合力，降低喷水除磷及轻压下破碎氧化层的效果。对于耐候热轧h型钢，由于ni、cu、si元素含量较高，进一步增强了feo层与基体间的结合力，以及fe
3
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层割裂作用。此时，若采用常规先喷水、再破碎的方法，无法有效去除feo层，不仅在开坯轧制阶段就有大量氧化铁皮被压入，在万能轧制前无法吹扫干净，反而损害了产品表面质量。
[0014]
本发明反其道而行，首先通过降低坯料在加热炉内的均热温度，缩短均热时间，以减小feo层厚度，然后不经喷水除磷，直接进行开坯预轧制，并采用立轧-平轧相结合，重点剥离、破碎feo层，然后再结合高压喷水除磷、万能轧制前吹扫清洁等以有效减少轧件表面氧化铁皮残留。
[0015]
具体地，本发明中均热温度为1220℃-1260℃，均热时间为120-160min，在适当降低均热温度、缩短均热时间以减少feo层厚度的基础上，同时保障满足耐候热轧h型钢生产的基本要求；且本发明发现当温度高于1260℃，均热时间高于160min时，feo层厚度显著增大，其占整体氧化层厚度比例超过60％，且fe与si形成的化合物在fe
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o
4
层富集程度增加，进一步割裂了外层和内层，使得喷水除磷的作用力不能从外层传递至内侧，氧化层去除难度大幅提升。
[0016]
更进一步地，s1中坯料在加热炉内的均热温度为1225℃-1250℃，均热时间为125-150min。
[0017]
更进一步地，s1中坯料在加热炉内的均热温度为1230℃-1245℃，均热时间为130-140min。
[0018]
如图1所示，本发明中h型钢生产采用的异型坯横截面分为腹板100和翼缘101两个区域，h为腹板100内高高度，h为异型坯整体高度，l为翼缘101宽度，t1为腹板100的厚度，t2为翼缘101厚度。氧化层的硬度大、塑性差，而刚才基体在高温阶段塑性好。坯料先经立轧预变形，由于孔型限制，变形集中在腹板100区域，腹板100内高高度h减小而厚度t1增大，此时沿腹板100内高方向分布的氧化层与基体，因变形程度不同，在界面两侧形成压力差，促进养护层剥离；氧化层在变形过程中承受压应力，因脆性大发生破碎。然后将坯料翻转至图1所示方位进行平轧预轧制，此时的变形集中在翼缘101区域，翼缘101宽度l减小而厚度t2增大，剥离破碎了在翼缘101两侧沿宽度方向分布的氧化层。经过如此的先立轧再平轧的至少2道次预变形，有效剥离破碎了与基体直接接触的feo层，而fe
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和fe
3
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层因脆性更大，已全部破碎、疏松。此时，大部分氧化层已自行脱落，仅有少量feo层残留，且厚度较薄，为改善后续喷水除磷效果提供良好基础。
[0019]
进一步说明的是，本发明发现若不对钢坯进行至少2道次的预变形，则氧化层破碎
程度不足，不能充分破碎腹板100或翼缘101表面的氧化层；若压下量低于10mm，则氧化层与基体界面两侧的应力差不足，降低氧化层剥离破碎效果，导致残留的feo层增多，甚至残留fe
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4
层，增大了后续除磷难度；若先进行平轧，则翼缘101外侧将突出呈小鼓形，坯料翻转立轧时，因与辊道接触面积小，且存在小鼓形，放置不稳，压下过程中会出现轧扭，进而引起后续轧制折叠或切肉，损害表现质量。本发明最终采用先立轧后平轧的至少2道次预轧制方式，控制道次压下量不低于10mm。
[0020]
更进一步地，s2中坯料出加热炉后进行立轧-平轧共2道次预轧制，道次压下量分别为13-20mm、10-14mm。
[0021]
更进一步地，s2中坯料出加热炉后进行立轧-平轧-平轧共3道次预轧制，道次压下量分别为14-18mm、12-14mm、10-12mm。
[0022]
本发明中对于开坯预轧制的终轧温度有明确控制，实践发现随着终轧温度的降低，feo层的脆性增大，有助于在喷水除磷阶段去除残留feo层，当温度降低至1150℃时，feo的脆性明显增大，其与基体的结合力大幅降低。当喷水压力达到13.0mpa时，可完全去除氧化层，这也是产线装备比较容易达到的技术水平。如终轧温度低于1050℃，坯料经喷水除磷后的温度更低，导致后续轧制变形抗力急剧增大，轧机负荷过高；终轧温度高于1150℃时，则氧化层脆性降低，其余基体结合力增大，存在后续除磷不尽的风险。
[0023]
更进一步地，s2中开坯预轧制的终轧温度控制为1080℃～1140℃。
[0024]
更进一步地，s2中开坯预轧制的终轧温度控制为1100℃～1135℃。
[0025]
更进一步地，s3中喷水除磷阶段的喷水压力不低于13.0mpa，以保障作用力充足，残留的feo层能完全去除，且满足装备能力和能源消耗。
[0026]
更进一步地，s3中喷水除磷阶段的喷水压力为14.0mpa～23.0mpa。
[0027]
更进一步地，s4中在万能轧制前采用0.5mpa～2.0mpa的压缩气体吹扫轧件腹板部位。
[0028]
对于热轧h型钢生产，万能轧制是翼缘101和腹板100厚度方向压缩变形的主要阶段，也是产生氧化铁皮压入缺陷的主要阶段，在万能轧制前增加压缩气体吹扫装置，可以有效确保去除轧件表面散落的氧化铁皮，避免已破碎的氧化铁皮掉落在腹板100表面，因两侧有翼缘101形成凹腔，且轧件较长而导致氧化铁皮不能自行掉落，进而被压入基体的风险。
[0029]
3.有益效果
[0030]
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0031]
(1)本发明的一种耐候热轧h型钢生产方法，通过降低坯料在加热炉内的均热温度、缩短均热时间，结合开坯预轧制、高压喷水除磷、万能轧前吹扫，显著减少轧件表面的氧化铁皮残留，进而降低耐候热轧h型钢因氧化铁压入造成缺陷的发生概率，提升产品表面质量检验一次合格率。
附图说明
[0032]
图1为异型坯的横截面结构示意图。
[0033]
示意图中的标号说明：
[0034]
100、腹板；101、翼缘。
具体实施方式
[0035]
为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
[0036]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0037]
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
[0038]
实施例1
[0039]
本实施例的一种耐候热轧h型钢生产方法，包括以下步骤：
[0040]
s1、钢坯加热：坯料在加热炉内的均热温度为1260℃，均热时间为150min；
[0041]
s2、开坯预轧制：坯料出加热炉后进行3道次的开坯预轧制，采用立轧-平轧-平轧方式，道次压下量分别为18mm、14mm、12mm；终轧温度控制为1140℃；
[0042]
s3、喷水除磷；喷水压力为23mpa。
[0043]
s4、吹扫清洁后进入万能轧制，万能轧制前采用2.0mpa的压缩气体吹扫轧件腹板部位。
[0044]
经实践，采用本实施例的方法，产品表面质量一次性合格率达到99％，产品屈服强度级别达到355mpa。
[0045]
实施例2
[0046]
本实施例的一种耐候热轧h型钢生产方法，包括以下步骤：
[0047]
s1、钢坯加热：坯料在加热炉内的均热温度为1250℃，均热时间为160min；
[0048]
s2、开坯预轧制：坯料出加热炉后进行3道次的开坯预轧制，采用立轧-平轧-平轧方式，道次压下量分别为16mm、12mm、10mm；终轧温度控制为1089℃；
[0049]
s3、喷水除磷；喷水压力为22mpa；
[0050]
s4、吹扫清洁后进入万能轧制，万能轧制前采用1.7mpa的压缩气体吹扫轧件腹板部位。
[0051]
经实践，采用本实施例的方法，产品表面质量一次性合格率达到96％，产品屈服强度级别达到450mpa。
[0052]
实施例3
[0053]
本实施例的一种耐候热轧h型钢生产方法，包括以下步骤：
[0054]
s1、钢坯加热：坯料在加热炉内的均热温度为1241℃，均热时间为140min；
[0055]
s2、开坯预轧制：坯料出加热炉后进行3道次的开坯预轧制，采用立轧-平轧-平轧方式，道次压下量分别为14mm、12mm、10mm；终轧温度控制为1050℃；
[0056]
s3、喷水除磷；喷水压力为22mpa；
[0057]
s4、吹扫清洁后进入万能轧制，万能轧制前采用1.5mpa的压缩气体吹扫轧件腹板部位。
[0058]
经实践，采用本实施例的方法，产品表面质量一次性合格率达到98％，产品屈服强度级别达到355mpa。
[0059]
实施例4
[0060]
本实施例的一种耐候热轧h型钢生产方法，包括以下步骤：
[0061]
s1、钢坯加热：坯料在加热炉内的均热温度为1245℃，均热时间为143min；
[0062]
s2、开坯预轧制：坯料出加热炉后进行3道次的开坯预轧制，采用立轧-平轧-平轧方式，道次压下量分别为14mm、12mm、10mm；终轧温度控制为1092℃；
[0063]
s3、喷水除磷；喷水压力为22mpa；
[0064]
s4、吹扫清洁后进入万能轧制，万能轧制前采用1.4mpa的压缩气体吹扫轧件腹板部位。
[0065]
经实践，采用本实施例的方法，产品表面质量一次性合格率达到97％，产品屈服强度级别达到450mpa。
[0066]
实施例5
[0067]
本实施例的一种耐候热轧h型钢生产方法，包括以下步骤：
[0068]
s1、钢坯加热：坯料在加热炉内的均热温度为1240℃，均热时间为125min；
[0069]
s2、开坯预轧制：坯料出加热炉后进行2道次的开坯预轧制，采用立轧-平轧方式，道次压下量分别为20mm、14mm；终轧温度控制为1150℃；
[0070]
s3、喷水除磷；喷水压力为20mpa；
[0071]
s4、吹扫清洁后进入万能轧制，万能轧制前采用0.8mpa的压缩气体吹扫轧件腹板部位。
[0072]
经实践，采用本实施例的方法，产品表面质量一次性合格率达到98％，产品屈服强度级别达到355mpa。
[0073]
实施例6
[0074]
本实施例的一种耐候热轧h型钢生产方法，包括以下步骤：
[0075]
s1、钢坯加热：坯料在加热炉内的均热温度为1242℃，均热时间为130min；
[0076]
s2、开坯预轧制：坯料出加热炉后进行2道次的开坯预轧制，采用立轧-平轧方式，道次压下量分别为16mm、14mm；终轧温度控制为1135℃；
[0077]
s3、喷水除磷；喷水压力为20mpa；
[0078]
s4、吹扫清洁后进入万能轧制，万能轧制前采用0.8mpa的压缩气体吹扫轧件腹板部位。
[0079]
经实践，采用本实施例的方法，产品表面质量一次性合格率达到97％，产品屈服强度级别达到450mpa。
[0080]
实施例7
[0081]
本实施例的一种耐候热轧h型钢生产方法，包括以下步骤：
[0082]
s1、钢坯加热：坯料在加热炉内的均热温度为1235℃，均热时间为129min；
[0083]
s2、开坯预轧制：坯料出加热炉后进行2道次的开坯预轧制，采用立轧-平轧方式，道次压下量分别为18mm、13mm；终轧温度控制为1100℃；
[0084]
s3、喷水除磷；喷水压力为18mpa；
[0085]
s4、吹扫清洁后进入万能轧制，万能轧制前采用0.8mpa的压缩气体吹扫轧件腹板部位。
[0086]
经实践，采用本实施例的方法，产品表面质量一次性合格率达到98％，产品屈服强度级别达到355mpa。
[0087]
实施例8
[0088]
本实施例的一种耐候热轧h型钢生产方法，包括以下步骤：
[0089]
s1、钢坯加热：坯料在加热炉内的均热温度为1230℃，均热时间为133min；
[0090]
s2、开坯预轧制：坯料出加热炉后进行2道次的开坯预轧制，采用立轧-平轧方式，道次压下量分别为18mm、13mm；终轧温度控制为1096℃；
[0091]
s3、喷水除磷；喷水压力为17mpa；
[0092]
s4、吹扫清洁后进入万能轧制，万能轧制前采用0.8mpa的压缩气体吹扫轧件腹板部位。
[0093]
经实践，采用本实施例的方法，产品表面质量一次性合格率达到96％，产品屈服强度级别达到450mpa。
[0094]
实施例9
[0095]
本实施例的一种耐候热轧h型钢生产方法，包括以下步骤：
[0096]
s1、钢坯加热：坯料在加热炉内的均热温度为1225℃，均热时间为135min；
[0097]
s2、开坯预轧制：坯料出加热炉后进行2道次的开坯预轧制，采用立轧-平轧方式，道次压下量分别为13mm、11mm；终轧温度控制为1087℃；
[0098]
s3、喷水除磷；喷水压力为14mpa；
[0099]
s4、吹扫清洁后进入万能轧制，万能轧制前采用0.6mpa的压缩气体吹扫轧件腹板部位。
[0100]
经实践，采用本实施例的方法，产品表面质量一次性合格率达到96％，产品屈服强度级别达到355mpa。
[0101]
实施例10
[0102]
本实施例的一种耐候热轧h型钢生产方法，包括以下步骤：
[0103]
s1、钢坯加热：坯料在加热炉内的均热温度为1220℃，均热时间为120min；
[0104]
s2、开坯预轧制：坯料出加热炉后进行2道次的开坯预轧制，采用立轧-平轧方式，道次压下量分别为13mm、10mm；终轧温度控制为1080℃；
[0105]
s3、喷水除磷；喷水压力为13mpa；
[0106]
s4、吹扫清洁后进入万能轧制，万能轧制前采用0.5mpa的压缩气体吹扫轧件腹板部位。
[0107]
经实践，采用本实施例的方法，产品表面质量一次性合格率达到95％，产品屈服强度级别达到450mpa。
[0108]
如下表1和表2所示为上述实施例的主要工艺参数信息表，由此可见，对于生产翼缘101、102厚度16-50mm规格的耐候热轧h型钢，采用上述实施例方法，能显著提升其表面质量检验一次合格率，合格率由平均不足80％提升至95％以上。上述实施例展示的规格，已覆盖了当前市场需求，所以具有代表性。
[0109]
表1本发明实施例1～10的主要工艺参数
[0110][0111][0112]
表2本发明实施例1～10的实施效果
[0113][0114]
对比例1
[0115]
本对比例对于耐候热轧h钢进行生产，基本同上述实施例1，所不同的是，本对比例中钢坯加热阶段采用均热温度为1300℃，均热时间为180min，最终得到的产品表面质量一次合格率为86％。
[0116]
对比例2
[0117]
本对比例对于耐候热轧h钢进行生产，基本同上述实施例3，所不同的是，本对比例中开坯预轧制阶段采用一道次预轧制，压下率为5mm，最终得到的产品表面质量一次合格率为89％。
[0118]
对比例3
[0119]
本对比例对于耐候热轧h钢进行生产，基本同上述实施例5，所不同的是，本对比例
中万能轧制前不采用压缩空气吹扫，最终得到的产品表面质量一次合格率为93％。
[0120]
对比例4
[0121]
本对比例对于耐候热轧h钢进行生产，基本同上述实施例7，所不同的是，本对比例中喷水除磷压力为10mpa，最终得到的产品表面质量一次合格率为90％。
[0122]
对比例5
[0123]
本对比例对于耐候热轧h钢进行生产，基本同上述实施例9，所不同的是，本对比例中不进行开坯预轧制，最终得到的产品表面质量一次合格率为79％。
[0124]
如下表3，为上述对比例的工艺参数信息说明，不能达到有效改善产品表面质量的目的。
[0125]
表3超出本发明工艺参数的对比例实施效果
[0126][0127]
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。