一种宽幅度薄规格高强度船用钢板形控制方法与流程
1.本发明涉及船用钢，具体涉及一种宽幅度薄规格高强度船用钢板形控制方法，其钢板宽度≥1800mm，厚度在3～6mm，抗拉强度≥500mpa。
背景技术：
2.船用钢系列产品根据国内外船级社规范ccs、gl、bv、dnv、lr、nk、kr、rina或gb/t712，有严格的化学成分控制要求，而随着船体大型化、轻型化、环保化的发展趋势，船用钢也向着高强、高韧和高塑性方向发展，较60年代日本造船工业迅猛发展期间，至现阶段世界造船中心已经向中国转移，宽幅薄规格船用钢产品的使用也越来越多。由于造船行业的飞速发展，激光切割、机器人自动焊接等各种新型加工技术在船用钢加工过程中得到广泛应用。因此，对船用钢的使用性能标准越来越高，尤其是船用钢的板形质量要求。船用钢的板形质量严重影响材料加工的顺行状态，甚至会由于船用钢的板形质量问题从而影响切割焊接工序质量，以致会造成严重的安全问题。
3.现阶段，随轧钢技术的飞速发展，板形控制技术也有长足的发展，一些新技术新设备得到了广泛应用，对于一些厚规格、窄宽幅、低强度产品在生产时能够轻松得到良好板形质量，这是由于这些产品生产工艺控制难道小；再由于材料自身的变形抗力大，很难出现板形缺陷问题。而宽幅薄规格高强度产品的板形质量问题，仍然是热连轧轧制生产技术的瓶颈，板形缺陷问题一直无法得到很好的控制。材料由于板形缺陷问题导致原品种合格率极低，特别是宽度规格1800～2030mm、厚度规格3～6mm、rm≥500mpa的热连轧船用钢产品，由于出现钢卷全长出现双边浪，且轧头80m左右双边浪缺陷＞轧中双边浪缺陷＞轧尾40米左右双边浪缺陷，导致产品原品种合格率≤60％。其主要存在以下几个方面的问题：第一是轧制工艺控制难度大，轧制工艺参数与实际板形控制不匹配；第二是轧后冷却工艺的匹配不合理，存在严重的横向冷却不均现象；第三是宽幅薄规格产品自身抗变形能力相对较差。因此，为了进一步提升产品的原品种合格率，必须解决困扰该产品生产中存在的板形缺陷问题，从而提高产品的市场竞争力。
4.经检索，中国专利公开号为cn112355051a的文献，公开了《一种高表面质量船用钢板的轧制方法》。其主要特点是针对宽厚板轧机生产线，通过控制轧制过程中的加热、除鳞、温度、水冷等参数，保留轧制过程中生成的二次和三次氧化铁皮，使钢板表面生成一层均匀致密的氧化膜，防止钢板生锈，经预处理抛丸后，钢板表面除锈质量等级可达到sa3级水平，其没有涉及到板形控制方面的技术。
5.中国专利公开号为cn111500926a的文献，公开及《一种船用钢材料及其制造方法》，该文献的船用钢材料中cr的含量控制在0.15～0.24wt％，能够提高钢材料的力学性能。制造方法包括以下步骤：电炉初炼、精炼、vd真空处理、锻造、热处理加工，其中锻造步骤将终端温度控制为750～800℃，一火成材，将其应用于船用钢材料生产中，能够在得到晶粒均匀细小、力学性能好的钢材料的同时，大幅度缩短生产周期，该文献对材料的板形控制问题尚未提及。
6.中国专利公开号为cn103722023a的文献，公开了《一种tmcp高强船板板形控制的方法》，该文献属于中厚板轧制技术领域。其通过控制终轧温度稳定性改善轧制板形，通过优化冷却系统上下水量比改善冷却板形，通过选择与钢板强度相匹配的矫直力改善矫直后板形，最终实现对30-60mm厚度tmcp交货高强船板的控制与改善。该文献虽然属于板形控制技术，但是产线不同，技术领域不一样，材料厚度规格不一样，控制工艺是完全不同的。
7.因此，本发明则是针对热连轧产线宽度规格1800～2030mm、厚度规格3～6mm、rm≥500mpa的热连轧船用钢产品目前所存在的板形缺陷，进而导致原品种合格率低下的不足，提出一种解决的技术措施。
技术实现要素：
8.本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种在保证宽度规格1800～2030mm、厚度规格3～6mm、rm≥500mpa下，切板板形平直度由原来的20～30mm/m下降至≤3mm/m，原品种合格率由≤60％提高至≥91.5％的宽幅度薄规格高强度船用钢板形控制方法。
9.实现上述目的的措施：
10.一种宽幅度薄规格高强度船用钢板形控制方法，其步骤如下：
11.1)经常规冶炼并浇注成坯后对铸坯加热：其间：
12.控制入炉铸坯温度不低于550℃；加热温度在1240～1280℃，总在炉时间在155～185min，其间：第一及第二加热段加热时间与均热段的均热时间总计不低于95min；
13.2)进行粗轧，并控制粗轧结束温度在1040～1080℃，轧后中间坯厚度在35～38mm；
14.3)进行精轧，并控制终轧温度在840～880℃；精轧采取中浪补偿模式，其间：轧制头部0～80m间中浪补偿在100～120iu，轧制至尾部40～0m间中浪补偿在60～80iu，其余部分轧制中浪补偿在25～45iu；小凸度c
40
控制在20～40μm，钢板楔形w
40
厚度差值控制在
±
20μm；
15.4)冷却之卷取温度，其中：前段采取超快冷却，其冷却速度在165～195℃/s，上、下水量比在35:45～45:55，冷却温度控制在675～685℃，并采用交叉侧喷水方式，带钢边部单边遮蔽宽度控制在50～70mm；后空冷4～6s；最后在冷却速度为13～23℃
16./s下水冷至卷取温度；
17.5)进行卷取，卷取温度控制在580～620℃；
18.6)进行矫直及横切，精矫入口压下量控制在为-6.0～-8.0mm，出口压下量设置为1.2～3.2mm，控制钢板厚度方向的塑性应变比例≥75％，矫直速度控制在25～35m/min；
19.7)包装交货。
20.优选地：轧制头部0～80m间中浪补偿在107～120iu，轧制至尾部40～0m间中浪补偿在67～80iu，其余部分轧制中浪补偿在29～45iu；小凸度c
40
控制在25～35μm，钢板楔形w
40
厚度差值控制在
±
16μm。
21.优选地：采取超快冷却，其冷却速度在165～195℃/s，上、下水量比在38:49～45:55，冷却温度控制在675～682℃。
22.其在于：所述船用钢板的化学成分组成及重量百分比含量为：c：0.06～0.09％，si：≤0.1％，mn：1.0～1.2％，p：≤0.02％，s：≤0.003％，als：0.02～0.06％，nb：0.03～0.045％，其他为fe及不可避免的杂质。
23.本发明中主要工艺的作用及机理
24.本发明之所以控制粗轧后的中间坯厚度在35～38mm，其在于：减少精轧的轧制负荷，有利于精轧板形凸度与楔形的控制，以便实现变平直度中浪补偿轧制模式的实施，也可以使轧制过程中材料形变均匀，减小不均匀形变抗力的产生。
25.本发明之所以控制精轧中采取中浪补偿模式，轧制头部0～80m间中浪补偿在100～120iu，轧制至尾部40～0m间中浪补偿在60～80iu，其余部分轧制中浪补偿在45～25iu；小凸度c
40
控制在20～40μm，钢板楔形w
40
厚度差值控制在
±
20μm，在于：宽度规格在1800～2030mm、厚度规格在3～6mm、rm≥500mpa，优选地轧制头部在0～80m间中浪补偿在107～120iu，轧制至尾部在40～0m间中浪补偿在67～80iu，其余部分轧制中浪补偿在45～29iu；小凸度c
40
控制在25～35μm，钢板楔形w
40
厚度差值控制在
±
16μm，是由于热连轧高强度船用钢板冷后板形存在全长双边浪缺陷，且轧头80m左右双边浪缺陷＞轧中双边浪缺陷＞轧尾40米左右双边浪的缺陷，通过模型参数中浪补偿设定，f7机架闭环反馈控制，使f7机架出口轧制板形存在一个与冷却后双边浪板形相对应的变平直度中浪形轧制板形，从而抵消冷却带来的双边浪板形缺陷，达到最终板形平直的目的。
26.控制凸度c
40
在20～40μm，钢板楔形w
40
厚度差值控制在
±
20μm，是由于在精轧的过程中，通过窜辊及弯辊工艺调整，实现小凸度及楔形控制，使材料在轧制过程中，横断面形变均匀，从而避免材料产生不均匀形变应力，达到材料轧制形变残余应力分别均匀的目的，保证中浪补偿控制的稳定性。
27.本发明之所以控制前段采取超快冷却，其冷却速度在165～195℃/s，上下水量比在35:45～45:55，冷却温度控制在675～685℃，并采用交叉侧喷水方式防止钢板表面冷却水滞留，带钢边部单边遮蔽宽度控制在50～70mm；后4～6s；最后在冷却速度为13～23℃/s下水冷至卷取温度；是由于在层流过程中，≥500℃时发生膜沸腾(高于500℃)，即钢板和冷却水之间存在一层蒸汽膜，这层蒸汽膜造成的热阻大大降低了钢板和冷却水之间的热交换，100～300℃低温阶段，发生核沸腾，钢板和水之间不存在蒸汽膜，直接发生热交换，冷却效率高，冷却速度快，300～500℃之间，即在膜沸腾和核沸腾之间存在一个过渡沸腾阶段，在这一阶段，钢板表面的不同部位，可以并存两种冷却速率不同的沸腾冷却方式，冷却极不均匀。因此采用前段超快冷冷却，并调整冷却水水比喷射到钢板上，排除钢板表面发生膜沸腾和过渡沸腾的可能，实现完全的核沸腾，从而得到极高的冷却速率和极均匀的冷却效果，交叉侧喷水的合理使用，吹扫掉超快冷时滞留在钢板表面的冷却水，避免引起钢板在很宽范围内的二次冷却。由于层流冷却的固有特点，边部区域存在的温度降和在水冷时候的高冷却速率导致带钢平直度向双边浪方向发展，尤其是这种宽幅薄规格高强度船用钢材料，冷后双边浪现象严重，因此，采用带钢边部冷却水遮蔽，单边遮蔽宽度为50～70mm，很好的弥补了边部冷却过快带来的板形缺陷问题，与轧制中浪补偿相匹配，得到最终良好的冷却后板形效果。
28.本发明之所以在精矫入口压下量控制在为-6.0～-8.0mm，出口压下量设置为1.2～3.2mm，矫直速度控制在25～35m/min，是由于在矫直入口，采用大压下，使材料产生充分的塑性形变，材料的塑性应变比控制≥75％，从而最大程度的减小并均匀化材料的残余内应力，由于材料规格薄、强度高且宽度大，因此对矫直速度进行控制，使材料有足够的应变时效，进一步提升矫直效果，从而得到最终板形良好的切板材料。
29.与现有技术相比，本发明通过控制精轧中采取中浪补偿模式，冷却时，前段采取超快冷却，其冷却速度在165～195℃/s，上下水量比在35:45～45:55，冷却温度控制在675～685℃，并采用交叉侧喷水方式防止钢板表面冷却水滞留，带钢边部单边遮蔽宽度控制在50～70mm；后空冷4～6s；最后在冷却速度为13～23℃/s下水冷至卷取温度，以及在精矫入口压下量控制在为-6.0～-8.0mm，出口压下量设置为1.2～3.2mm，控制钢板厚度方向的塑性应变比例≥75％，矫直速度控制在25～35m/min，使宽幅度薄规格双边浪板形缺陷问题得到解决，切板板形平直度由原来的20～30mm/m下降至≤3mm/m，原品种合格率由≤60％提高至≥91.5％。
附图说明
30.图1为本发明产品板型状态；
31.图2为现有技术产品板型状态。
具体实施方式
32.下面对本发明予以详细描述：
33.表1为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；
34.表2为本发明各实施例及对比例的性能检测情况列表。
35.本发明各实施例按照以下步骤生产
36.1)经常规冶炼并浇注成坯后对铸坯加热：其间：
37.控制入炉铸坯温度不低于550℃；加热温度在1240～1280℃，总在炉时间在155～185min，其间：第一及第二加热段加热时间与均热段的均热时间总计不低于
38.95min；
39.2)进行粗轧，并控制粗轧结束温度在1040～1080℃，轧后中间坯厚度在35～38mm；
40.3)进行精轧，并控制终轧温度在840～880℃；精轧采取中浪补偿模式，其间：轧制头部0～80m间中浪补偿在100～120iu，轧制至尾部40～0m间中浪补偿在60～80iu，其余部分轧制中浪补偿在25～45iu；小凸度c
40
控制在20～40μm，钢板楔形w
40
厚度差值控制在
±
20μm；
41.4)冷却之卷取温度，其中：前段采取超快冷却，其冷却速度在165～195℃/s，上、下水量比在35:45～45:55，冷却温度控制在675～685℃，并采用交叉侧喷水方式，带钢边部单边遮蔽宽度控制在50～70mm；后空冷4～6s；最后在冷却速度为13～23℃
42./s下水冷至卷取温度；
43.5)进行卷取，卷取温度控制在580～620℃；
44.6)进行矫直及横切，精矫入口压下量控制在为-6.0～-8.0mm，出口压下量设置为
45.1.2～3.2mm，控制钢板厚度方向的塑性应变比例≥75％，矫直速度控制在
46.25～35m/min；
47.7)包装交货。
48.表1本发明各实施例及对比例的主要工艺参数取值列表
[0049][0050]
续表1
[0051][0052]
表2本发明本发明各实施例及对比例的效果列表
[0053][0054]
从表2可以看出，本发明通过采用入炉温度控制、中间坯厚度限制、精轧凸度与楔形的匹配限控、变中浪补偿值的轧制策略应用、冷却水比及边部遮蔽的应用、与开平矫直模式调控，将宽度规格1800～2030mm、厚度规格3～6mm、rm≥500mpa的宽幅薄规格高强度船用钢产品的切板板形平直度控制≤3mm/m，完全满足用户的使用标准要求，并大幅提高了宽幅薄规格高强度船用钢产品的原品种合格率≥91.5％，技术应用效果显著。
[0055]
本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。
技术特征：
1.一种宽幅度薄规格高强度船用钢板形控制方法，其特征在于步骤如下：1）经常规冶炼并浇注成坯后对铸坯加热：其间：控制入炉铸坯温度不低于550℃；加热温度在1240～1280℃，总在炉时间在155～185min，其间：第一及第二加热段加热时间与均热段的均热时间总计不低于95min；2）进行粗轧，并控制粗轧结束温度在1040～1080℃，轧后中间坯厚度在35～38mm；3）进行精轧，并控制终轧温度在840～880℃；精轧采取中浪补偿模式，其间：轧制头部0～80m间中浪补偿在100~120iu，轧制至尾部40～0m间中浪补偿在60~80iu，其余部分轧制中浪补偿在25～45iu；小凸度c
40
控制在20～40μm，钢板楔形w
40
厚度差值控制在
±
20μm；4）冷却之卷取温度，其中：前段采取超快冷却，其冷却速度在165～195℃/s，上、下水量比在35:45～45:55，冷却温度控制在675～685℃，并采用交叉侧喷水方式，带钢边部单边遮蔽宽度控制在50～70mm；后空冷4～6s；最后在冷却速度为13～23℃/s下水冷至卷取温度；5）进行卷取，卷取温度控制在580~620℃；6）进行矫直及横切，精矫入口压下量控制在为-6.0～-8.0mm，出口压下量设置为1.2～3.2mm，控制钢板厚度方向的塑性应变比例≥75%，矫直速度控制在25~35m/min；7）包装交货。2.如权利要求1所述的一种宽幅度薄规格高强度船用钢板形控制方法，其特征在于：轧制头部0～80m间中浪补偿在107～120iu，轧制至尾部40～0m间中浪补偿在67～80iu，其余部分轧制中浪补偿在29～45iu；小凸度c
40
控制在25～35μm，钢板楔形w
40
厚度差值控制在
±
16μm。3.如权利要求1所述的一种宽幅度薄规格高强度船用钢板形控制方法，其特征在于：在前段采取超快冷却，其冷却速度在165～195℃/s，上、下水量比在38:49～45:55，冷却温度控制在675～682℃。4.如权利要求1所述的一种宽幅度薄规格高强度船用钢板形控制方法，其特征在于：所述船用钢板的化学成分组成及重量百分比含量为：c：0.06～0.09%，si：≤0.1%，mn：1.0～1.2%，p：≤0.02%，s：≤0.003%，als：0.02～0.06%，nb：0.03～0.045%，其他为fe及不可避免的杂质。
技术总结
一种宽幅度薄规格高强度船用钢板形控制方法：常规冶炼并浇注成坯后对铸坯加热；粗轧;精轧；冷却之卷取温度；卷取；矫直及横切；包装交货。本发明通过在精轧中采取中浪补偿模式，冷却时，前段采取超快冷却，其冷却速度在165～195℃/s，上下水量比在35:45～45:55，冷却温度在675～685℃，并采用交叉侧喷水方式，以及在精矫入口压下量控制在为-6.0～-8.0mm，出口压下量设置为1.2～3.2mm，控制钢板厚度方向的塑性应变比例≥75%，矫直速度控制在25~35m/min，使宽幅度薄规格双边浪板形缺陷问题得到解决，切板板形平直度由原来的20～30mm/m下降至≤3mm/m，原品种合格率由≤60%提高至≥91.5%。原品种合格率由≤60%提高至≥91.5%。原品种合格率由≤60%提高至≥91.5%。
