专利名称：一种防止热轧带钢扁卷的卷取方法
技术领域：
本发明涉及一种热轧带钢卷取方法，特别涉及一种防止先进高强钢(AHSS， Advanced High Strength Steel)热轧工序带钢扁卷的卷取方法。
背景技术：
在带钢的热轧生产工序中，带钢卷取成钢卷后，有时会发生扁卷(或称为"塌卷")现象。表现为整个钢卷由卷取刚结束时的圆柱形变成椭圆柱形，无法进入到后续的冷轧退火工序中去。即使有些扁卷不太严重的钢卷能够勉强装上冷轧机组，也会因为形状不规整而造成冷轧时机架振动过大或者轧制力波动过大。这样的钢卷需要在热轧线上进行重新卷取方能进行冷轧生产。这就严重影响了工厂的生产效率和产能，同时还增加了生产成本。对于钢卷热轧工序的扁卷问题，多数采用机械方式，通过改变钢卷在卷取时的受力状态，为钢卷提供额外的支撑力来防止扁卷。中国专利CN200940057Y公开了一种用于金属带材卷的手动胀卷器，包括拉杆、与拉杆左端铰接的凸轮手柄，在拉杆的左部空套有一个支承套、在拉杆的右部配合有一个螺纹支承套，三对连杆的一端分别铰接在支承套和螺纹支承套上，每一对连杆的另一端与支承块铰接；凸轮手柄的凸轮部分与支承套的端面紧靠。该专利通过胀紧有塌卷现象的卷材内径，防止塌卷和内圈松层，凸轮手柄被拉动时能实现快速胀紧与取出；操作凸轮手柄被转动时能实现大力胀紧与取出。中国专利CN201150959Y公开了一种带钢卷取机的四斜楔整圆卷筒，包括芯轴、主轴、胀缩缸、扇形块，此卷筒设有一个由胀缩缸、芯轴、主轴、内层斜楔和外层斜楔所组成的胀缩机构。此胀缩机构的胀缩缸与芯轴相连接，内层斜楔与主轴相连接，外层斜楔与内层斜楔作滑动连接，内层斜楔的头部与芯轴的头部相连接。内层斜楔的内圈与主轴相连接，外圈为台阶形斜楔，外层斜楔的内圈为台阶形斜楔，内层斜楔和外层斜楔的台阶形斜楔相匹配并作滑动配合。外层斜楔的顶面呈圆弧形，其圆弧半径等于卷筒胀径后的半径，圆弧的长度等于卷筒胀径后两个扇形块之间所产生的缺口宽度。外层斜楔的顶面与扇形块的外表面共同构成一个整圆，从而确保卷取薄带钢不会产生压痕、凹形和扁卷缺陷。采用上述机械方式来防止扁卷问题的发生，都需要涉及专门的附加设备，增加了生产成本以及使生产线的设计变得复杂，同时还存在可靠性不高以及生产安全的问题，实际操作难度较大。中国专利CN1506174A公开了一种防止热轧带钢扁卷的卷取方法，将含碳量大于 0. 25Wt%的带钢从精轧机轧出并经层流冷却后进入卷取机进行卷取，其卷取温度控制在相变温度Ari+(-10°C +60°C )范围，使钢卷的相变从外层及与卷筒接触的芯部向中间层逐步进行。整个钢卷在冷却过程，一方面由于相变产生的膨胀和由于冷却所产生的收缩相互抵消，另一方面由于内外层的相互支撑作用，从而消除了扁卷现象，解决了钢卷卷取后在卧式输出的过程中所出现的扁卷问题。但是该方案是将带钢的卷取温度提高至相变温度Ari附近，比如对相变温度为723°C左右的带钢，其卷取温度控制大约710 780°C的范围内。如此高的卷取温度会给卷取机的冷却系统工作带来相当大的负担。而且对于相变温度在贝氏体和马氏体相区的先进高强钢，上述卷取方法对扁卷的改善作用不大，而且由于钢卷各部位的冷却不是一个同步均勻的过程，高温卷取反而会加重钢卷中不同部位的相变不均，从而导致冷却后的钢卷性能不均，后续的冷轧负荷波动过大，以及最终产品尺寸和性能的不均。在先进高强钢的生产过程中，产生扁卷的原因是由于热轧工序钢卷在冷却过程中的贝氏体或马氏体相变导致钢材的膨胀所致。带钢出终轧机架后，经过层流冷却进行强冷， 然后进入卷取机卷取成钢卷，卷取后钢卷的冷却速度较慢，近似于一个等温转变过程，整个钢卷同时进行相变。奥氏体的冷却转变是一个体积发生膨胀的过程。但是由于钢卷内外部分的温度分布并不一致，因此会造成钢卷内外的相变进程和膨胀程度上的差异。这种差异必然导致钢卷发生层间错动，从而破坏钢卷的稳定性，使得钢卷在自身重量下变形、发生扁卷现象。对于传统铁素体钢，奥氏体向铁素体的转变时间较长，相变导致的膨胀变化较为平缓，钢卷各部分的膨胀差别也较小，因此扁卷问题并不很突出。即使有扁卷可能，也可以通过立式输送等手段解决。但是对于先进高强钢，由于奥氏体在冷却过程中伴随着贝氏体或者马氏体相变，相变时间极短，一般在几十秒的时间内膨胀即达到最大值，如图1所示，图1 为先进高强钢的贝氏体相变和传统高强钢(Conventional HSQ铁素体相变的膨胀曲线，其中Al为先进高强钢，A2为传统高强钢。因此先进高强钢的钢卷各部分的相变进程和膨胀程度的差异要大得多，由此带来的扁卷问题也要严重得多。而且先进高强钢的扁卷问题无法用立式输送来解决。这是因为从钢卷卸下到转变为立式输送，期间至少需要数分钟时间， 而在此期间，扁卷已经发生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防止热轧带钢扁卷的卷取方法，以解决先进高强钢在热轧工序卷取后冷却过程中伴随贝氏体或马氏体相变的钢卷所出现的扁卷问题。为实现上述目的，本发明的防止热轧带钢扁卷的卷取方法，包括两个阶段第一阶段带钢从精轧机轧出并经层流冷却后进入卷取机进行卷取，得到钢卷，其中卷取温度为 500°C 600°C ；第二阶段，将卷取后的钢卷在卷取机卷筒上停留20s 60s。优选地，所述第二阶段中，将卷取后的钢卷在卷取机卷筒上停留30s 60s。优选地，第一阶段中所述层流冷却的冷却速度为20°C /s 40°C /s。所述层流冷却采用稀疏冷却的方式。所述带钢的化学成分的重量百分含量为C 0. 02 1. 0% ；Si :0. 3 1. 5% ；Mn 0. 5 3. 0% ；Cr 彡 1. 0% ；Cu 彡 0. 5% ；Mo 彡 1. 0% ；Ti 彡 0. 3% ；Nb 彡 0. 3% ；P 彡 0. 03% ； S ^ 0.01% ；N ^ 0.01% ；余为！^及不可避免的杂质。优选地，所述热轧带钢的厚度为2mm 4mm。通过本发明的防止热轧带钢扁卷的卷取方法，避免了过高的卷取温度可能加重钢卷中不同部位的相变不均、造成钢卷性能不均、后续的冷轧负荷波动过大、最终产品尺寸和性能不均等问题。本发明的防止热轧带钢扁卷的卷取方法，能有效改善热轧带钢卷取后发生的扁卷问题，而且易于实施、无附加成本、效果显著。
图1为先进高强钢的贝氏体相变和传统高强钢的铁素体相变的膨胀曲线，其中Al 为先进高强钢，A2为传统高强钢；图2为实施例1的带钢钢卷扁卷程度与卷筒停留时间的统计结果；图3为实施例2的带钢钢卷扁卷程度与未实施本发明的带钢钢卷扁卷程度的统计
结果；图4为实施例3的带钢钢卷扁卷程度与未实施本发明的带钢钢卷扁卷程度的统计
结果；图5为实施例4的带钢钢卷扁卷程度与未实施本发明的带钢钢卷扁卷程度的统计结果。
具体实施例方式本发明的防止热轧带钢扁卷的卷取方法，包括两个阶段第一阶段带钢从精轧机轧出并经层流冷却后进入卷取机进行卷取，得到钢卷，其中卷取温度为500°C 600°C ；第二阶段，将卷取后的钢卷在卷取机卷筒上停留20s 60s。其中第一阶段中所述层流冷却的冷却速度为20°C /s 40°C /s。所述层流冷却采用稀疏冷却的方式。上述卷取方法可以适用于各种规格和品种的带钢。优选地，本发明的防止热轧带钢扁卷的卷取方法，适用于先进高强钢，所述带钢的化学成分的重量百分含量为C 0. 02 1. 0%;Si :0. 3 1. 5%;Mn :0. 5 3. 0%;Cr 彡 1. 0%;Cu 彡 0. 5%;Mo 彡 1. 0%;Ti 彡 0. 3%； Nb 彡 0.3% ；P ^ 0. 03% ；S ^ 0. 01% ；N^ 0.01% ；余为!^e 及不可避免的杂质。本发明根据先进高强钢热轧带钢钢卷产生扁卷的原因，并结合先进高强钢的相变曲线特征，考虑热轧工序带钢轧制条件和卷取之前层流冷却的冷却条件对相变点的影响， 本发明采取轧后缓冷即层流冷却采用稀疏冷却方式，并将卷取温度控制在500°C 600°C 范围，在较低的温度范围内卷取。这两项措施配合使用，可显著降低卷取后相变导致的膨胀量。这是因为在卷取前的冷却过程中，材料的相变已经开始，有部分相变膨胀在冷却过程中即已完成。在卷取前的冷速越低，卷取温度越低，则冷却过程中的相变程度越大，卷取后的相变膨胀越少，越有利于降低扁卷可能性。卷筒停留可以使钢卷在卸卷之前完成绝大部分相变以及由此带来的膨胀。在此期间钢卷的重量完全由卷筒承担，钢卷本身不受重力影响。 在卸卷后，钢卷中的相变导致的膨胀已经非常轻微，由此增强了钢卷的稳定性，从而能保持卷型稳定。这样最终获得卷型合格的热轧钢卷。由于厚度超过4mm的热轧带钢采用常规的卷取方法发生扁卷的几率较小，因此本发明的以下实施例主要针对厚度为2mm 4mm的热轧带钢，以下为
具体实施例方式实施例1 高强耐候钢，带钢厚度从2mm到4mm，带钢的化学成分的重量百分含量如表1所示， 余为狗及不可避免的杂质。表1 带钢的化学成分的重量百分含量表(单位％ )
5CSiMnPSNMoTiCrCuNb0. 1460. 481. 500. 0110.00370. 00530. 20. 040. 980. 490. 15 按照本发明的卷取方法，卷取温度控制在550士 10°C，冷却速度为每秒钟下降 30°C，卷取后分别停留0、20、30、40和60秒。图2为实施例1卷取方法卷取的钢卷扁卷程度与卷筒停留时间关系的统计结果， 如图2所示，可看出扁卷随着卷筒停留时间增加而降低。扁卷程度用钢卷在发生扁卷前后的内径变化来表征，具体表达式为扁卷程度δ =D1-D2。其中D1为钢卷发生扁卷后所形成椭圆的长轴长度，D2为短轴长度。扁卷判据为S >20mm。如图2所示，卷筒停留时间为0，这时钢卷共50卷，其中发生扁卷45卷，占总数 90%。在实行了 20秒的卷筒停留后，钢卷的卷型有了很大改善，扁卷发生率降到了 50%左右。在实行30秒卷筒停留后，几乎所有的钢卷都有了良好的卷型，扁卷发生率仅为4%。在卷筒停留40秒和60秒，卷型比停留30秒的钢卷更好，但改善程度已经相当有限。从图2中的统计可以看出在卷筒上停留时间越长，钢卷扁卷的发生率越低，停留时间在40 60s时，防止扁卷的效果明显，对生产节奏的影响也不大。当停留时间超过60s 时，对扁卷情况的影响已经很小，而且由于卷筒停留时间过长，会对生产节奏产生较为不利的影响。实施例2 高强高锰钢，带钢厚度2. 82mm 3. 02mm，带钢的化学成分的重量百分含量如表2 所示，余为狗及不可避免的杂质。表2 带钢的化学成分的重量百分含量表(单位％ )
CSiMnPSNTiCrMoNb0. 981. 462. 970. 0090. 0020. 00460. 150. 20. 80. 09 按照本发明的卷取方法，卷取温度控制在590士 10°C，冷却速度为每秒钟下降 20°C，卷取后停留50秒。图3为实施例2的带钢钢卷扁卷程度与未实施本发明的带钢钢卷扁卷程度的统计结果。如图3所示，上述带钢未实施本发明的钢卷共45卷，其中发生扁卷23卷，占总数 50%，这里所说的未实施本发明是指按照常规的方法对带钢进行卷取。实施本发明后的本实施例2，扁卷程度明显降低。实施本发明的钢卷共45卷，全部未发生扁卷，即可明显改善扁卷情况。实施例3:高强冷轧马氏体钢热轧卷，带钢厚度2. 82mm，带钢的化学成分的重量百分含量如表3所示，余为！^及不可避免的杂质。表3 带钢的化学成分的重量百分含量表(单位％ )
权利要求
1.一种防止热轧带钢扁卷的卷取方法，其特征在于，包括两个阶段第一阶段带钢从精轧机轧出并经层流冷却后进入卷取机进行卷取，得到钢卷，其中卷取温度为500°C 600°C ；第二阶段，将卷取后的钢卷在卷取机卷筒上停留20s 60s。
2.如权利要求1所述的防止热轧带钢扁卷的卷取方法，其特征在于，所述第二阶段中， 将卷取后的钢卷在卷取机卷筒上停留30s 60s。
3.如权利要求1所述的防止热轧带钢扁卷的卷取方法，其特征在于，第一阶段中所述层流冷却的冷却速度为20°C /s 40°C /s。
4.如权利要求3所述的防止热轧带钢扁卷的卷取方法，其特征在于，第一阶段中所述层流冷却采用稀疏冷却的方式。
5.如权利要求1所述的防止热轧带钢扁卷的卷取方法，其特征在于，所述带钢的化学成分的重量百分含量为 C 0. 02 1. 0% ；Si 0. 3 1. 5% ；Mn :0. 5 3. 0% ；Cr ^ 1. 0% ； Cu 彡 0. 5% ；Mo 彡 1. 0% ；Ti 彡 0. 3% ；Nb 彡 0. 3% ；P 彡 0. 03% ；S 彡 0. 01% ；N 彡 0. 01% ； 余为狗及不可避免的杂质。
6.如权利要求1 5中任一项所述的防止热轧带钢扁卷的卷取方法，其特征在于，所述热轧带钢的厚度为2mm 4mm。
全文摘要
本发明公开了一种防止热轧带钢扁卷的卷取方法，该方法包括两个阶段第一阶段带钢从精轧机轧出并经层流冷却后进入卷取机进行卷取，得到钢卷，其中卷取温度为500℃～600℃；第二阶段，将卷取后的钢卷在卷取机卷筒上停留20s～60s。本发明的防止热轧带钢扁卷的卷取方法，能有效改善热轧带钢卷取后发生的扁卷问题，而且易于实施、无附加成本、效果显著。
文档编号B21C47/02GK102335681SQ201010233029
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月21日 优先权日2010年7月21日
发明者何晓明, 冯伟骏, 杜林 , 王利, 钟勇 申请人:宝山钢铁股份有限公司