本發(fā)明涉及一種超低碳鋼及其csp生產(chǎn)工藝，具體屬于一種表面質(zhì)量優(yōu)良的翅片鋼及其csp生產(chǎn)工藝方法。
背景技術(shù)：
翅片鋼是翅片式換熱器的原材料。翅片式換熱器作為熱交換裝置的一種，由其換熱單元形似翅片而得名，主要用于干燥系統(tǒng)中空氣加熱，是熱風(fēng)裝置中的主要設(shè)備。熱介質(zhì)可以是蒸汽或熱水，也可用導(dǎo)熱油，因采用機械繞片，散熱翅片與散熱管接觸面大而緊，傳熱性能良好、穩(wěn)定，空氣通過阻止小，換熱效率高。出于節(jié)能環(huán)保的需求，近年來翅片鋼產(chǎn)量在國內(nèi)穩(wěn)步增長。翅片鋼屬于超低碳鋼，后續(xù)要進(jìn)行酸洗、分條以及復(fù)合軋制，其特殊的用途和制造工藝，對表面質(zhì)量、板形、厚度精度等要求苛刻。表面不允許有氧化鐵皮、油污、輥印等缺陷，否則在后續(xù)復(fù)合軋制過程中極易產(chǎn)生氣泡、起皮等問題，嚴(yán)重影響復(fù)合軋制效果。
在本發(fā)明之前，翅片鋼主要采用傳統(tǒng)熱軋產(chǎn)線生產(chǎn)，即采用厚板坯進(jìn)行生產(chǎn)。采用傳統(tǒng)的厚板坯及常規(guī)熱軋產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)，其存在的不足是：（1）產(chǎn)品厚度精度低：翅片鋼后續(xù)工藝流程為酸洗、分條、復(fù)合軋制，客戶要求分條后橫向及縱向厚度差均不超過30μm，所以對熱軋原料卷厚度精度要求很高，要求凸度不超過50μm，楔形不超過20μm，且縱向厚度差必須控制在30μm以內(nèi)，常規(guī)熱軋產(chǎn)線難以完全滿足；（2）產(chǎn)品性能均勻性差：復(fù)合軋制時要求全長軋制負(fù)荷波動小，要求熱軋原料卷全長強度波動在30mpa以內(nèi)，而常規(guī)熱軋產(chǎn)線因升速軋制的原因，導(dǎo)致帶鋼頭尾與中部溫度存在一定偏差，因此全長性能波動較大；（3）存在邊部翹皮缺陷：常規(guī)熱軋產(chǎn)線生產(chǎn)時，在距離邊部15-30mm以內(nèi)存在邊部翹皮缺陷，一方面成材率較低，另一方面也造成較多的質(zhì)量異議投訴和賠付；（4）生產(chǎn)周期長：從合同接訂到鋼卷發(fā)貨，一般需1個月的時間，對于客戶要求交期較為急迫的合同，難以及時交貨滿足客戶要求。
csp生產(chǎn)線是新一代的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線，其具有流程短、拉速快、煉鋼軋鋼剛性連接、恒速軋制溫度均勻性好等特點。在此工藝條件下生產(chǎn)，產(chǎn)品厚度精度高，性能波動小，板形優(yōu)良，同時從鐵水入爐到熱軋卷下線僅幾個小時的時間，特定情況下交貨周期短，可更好地滿足客戶需求。為充分發(fā)揮薄板坯連鑄連軋產(chǎn)線優(yōu)勢，更好地滿足客戶需求，將翅片鋼移植到csp產(chǎn)線生產(chǎn)。但采用csp工藝生產(chǎn)翅片鋼時，存在如下不足：（1）氧化鐵皮缺陷：csp產(chǎn)線均熱爐的加熱方式和軋制工藝不同于常規(guī)熱軋產(chǎn)線，同時除磷設(shè)備能力又不及常規(guī)熱軋產(chǎn)線，氧化鐵皮缺陷控制一直是薄板坯連鑄連軋工藝的薄弱環(huán)節(jié)。一方面影響翅片鋼酸洗表面質(zhì)量；另一方面，在csp表面質(zhì)量檢測儀上，形成許多的缺陷框，影響夾雜、油污等其他缺陷的查看與識別，易導(dǎo)致缺陷漏判，產(chǎn)生相應(yīng)質(zhì)量異議。（2）卷取夾送輥輥印缺陷：由于翅片鋼鋼質(zhì)偏軟，帶鋼頭部在高速卷取時，容易對卷取機夾送輥形成撞擊，導(dǎo)致帶鋼頭部剝落的小碎片等粘附在加送輥表面，在后續(xù)的卷取過程中，壓入帶鋼表面，形成輥印缺陷。氧化鐵皮和卷取夾送輥輥印缺陷問題嚴(yán)重制約了csp產(chǎn)線此類高附加值產(chǎn)品的開發(fā)和推進(jìn)。
經(jīng)檢索，目前常規(guī)熱軋產(chǎn)線很少存在上述表面質(zhì)量問題，尤其是卷取夾送輥輥印缺陷。而同類csp產(chǎn)線沒有類似翅片鋼的生產(chǎn)經(jīng)驗，沒有可以參考和借鑒的解決方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，解決翅片鋼氧化鐵皮缺陷偏多，以及帶鋼頭部和尾部在失張狀態(tài)下撞擊卷取夾送輥而產(chǎn)生輥印缺陷的不足，并充分發(fā)揮短流程工藝的優(yōu)勢，提供板形優(yōu)良、厚度精度波動在30μm、性能均勻性好，整卷長度方向強度波動在20mpa以內(nèi)的滿足下游客戶質(zhì)量要求的表面質(zhì)量優(yōu)良的翅片鋼及其csp生產(chǎn)工藝方法。
實現(xiàn)上述目的的措施：
一種表面質(zhì)量優(yōu)良的翅片鋼，其組分及重量百分比含量為：c：不超過0.01%，mn：0.18～0.30%，si：0～0.02%，als：不超過0.005%，p：0～0.03%，s：0～0.01%，n：0.002～0.007%，其余為fe及不可避免的雜質(zhì)。
優(yōu)選地：c的重量百分比含量為：0.003~0.01%.
優(yōu)選地：mn的重量百分比含量為：0.20~0.30%.
優(yōu)選地：n的重量百分比含量為：0.003～0.007%。
一種表面質(zhì)量優(yōu)良的翅片鋼的csp生產(chǎn)工藝，其步驟：
1）進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉，并控制終點鋼水中p≤0.0015%；
2）在lf爐進(jìn)行精煉，并進(jìn)行rh真空處理，之后在csp連鑄機澆鑄成坯，控制鑄坯厚度為70mm；
3）鑄坯進(jìn)入均熱爐進(jìn)行均熱，控制鑄坯出爐溫度在1110～1140℃；在爐時間不超過35min；
均熱爐采取“兩段式”加熱法，即：1~5段為加熱段，其升溫速度在15~25℃/min，并控制此階段中各段空燃比在1.2~1.3；6~10段為均熱段，控制此階段中各段空燃比在1.3~1.4；
4）采用高壓水除鱗至鑄坯表面無氧化鐵皮，并控制除鱗水入口壓力不低于200bar，出口壓力不低于240bar；
5）在各機架軋制之前，先啟動輥縫冷卻水；并采用七機架機組進(jìn)行精軋，控制其終軋溫度在880~920℃；控制帶鋼頭部通板速度在8.0m/s以內(nèi)；
調(diào)整f1-f4機架輥縫冷卻水時序，將f1設(shè)定值為12，f2設(shè)定值為17，f3設(shè)定值為21.5，f4設(shè)定值為26；
6）進(jìn)行層流冷卻，其間，前段采用間隔冷卻方式，即開一閥關(guān)一閥的方式；并在鋼帶的長度方向采取兩頭低，其余部分高的卷取溫度模式，即，帶頭及帶尾部各10m長度內(nèi)，冷卻至的卷取溫度在570~590℃，其余部分冷卻的卷取溫度在610~630℃。
7）進(jìn)行卷取。
本發(fā)明中各元素及主要工藝的機理及作用：
c：在本發(fā)明中，選用超低碳設(shè)計的目的是為了得到盡可能多的鐵素體組織，以減少鋼組織中的fe3c相，塑韌性優(yōu)良的鐵素體組織有利于后續(xù)的復(fù)合軋制。同時，將c含量控制在0.01%以下，盡可能減少鐵素體中的固溶c含量，使鐵素體組織得到深層次的凈化，有利于后續(xù)與延展性好的金屬復(fù)合軋制。
mn：增加鋼中珠光體的相對量，并使組織變細(xì)，提高強度。在本鋼種中，適當(dāng)降低mn的含量，保證合適的強度。同時，適量的mn可消除s的有害影響，從這個角度考慮，mn是有益元素，但含量低時，效果不顯著。一般要求mn/s≥20~25，控制s在結(jié)晶時在晶界的析出，從而降低鋼坯在熱軋時的熱脆敏感性。據(jù)此，控制mn含量在0.18~0.30%。
si：增加鋼的強度，減少鋼的延展性，不利于帶鋼的后續(xù)冷變形性能，所以越低越好。本發(fā)明中控制si含量在0～0.02%。
p：磷在鋼中為殘余元素，最大的害處是偏析嚴(yán)重，增加回火脆性，顯著降低鋼的塑性和韌性，致使鋼在冷加工時容易脆裂，也即所謂“冷脆”現(xiàn)象。磷對焊接性也有不良影響，應(yīng)嚴(yán)加控制，本發(fā)明中控制p含量在0～0.03%。
s：硫在鋼中偏析嚴(yán)重，惡化鋼的質(zhì)量。在高溫下，降低鋼的塑性，是一種有害元素，易導(dǎo)致鋼的熱脆現(xiàn)象。因此對硫應(yīng)嚴(yán)加控制，本發(fā)明中控制s含量在0～0.01%。
als：在本發(fā)明中，als含量與o存在平衡，按照夾雜物實際控制情況，本發(fā)明中控制als含量在不超過0.005%。
本發(fā)明之所以控制均熱爐1~5段為弱氧化性氣氛，各段空燃比在1.2~1.3，均熱爐6~10段為強氧化性氣氛，控制各段空燃比在1.3~1.4。其在于，由于該鋼合金含量很少，在爐內(nèi)mn、si等對氧化鐵皮的結(jié)構(gòu)和厚度影響較小。所以均熱爐前段采用弱氧化氣氛，在加熱段產(chǎn)生不完全燃燒產(chǎn)物，co及h2的濃度增大，抑制h2o及co2對板坯的氧化，同時避免爐氣中存在自由氧離子，在鋼坯表面形成以feo為主的氧化鐵皮，并適當(dāng)減少氧化鐵皮厚度。在后段采用強氧化性氣氛，使?fàn)t氣中的o2，co2和h2o對feo進(jìn)行強氧化，將feo轉(zhuǎn)換成以fe2o3為主的結(jié)構(gòu)較為疏松的氧化鐵皮，便于后續(xù)除鱗過程易于去除。
本發(fā)明之所以采用前段間隔冷卻方法（一個閥開，一個閥關(guān)），一方面是為了抑制鐵皮在層冷輥道上的厚度增加；另一方面是為了避免連續(xù)強冷導(dǎo)致熱應(yīng)力不均，以達(dá)到改善板形的目的。后段冷卻時，會在層流冷卻前段高溫形成較多較厚的三次氧化鐵皮，而前段冷卻有利于減少氧化鐵皮的厚度。
本發(fā)明之所以提前開啟f1-f4機架輥縫冷卻水，是為了降低帶鋼頭部溫度，進(jìn)而增加帶鋼頭部強度，以減少頭部撞擊卷取夾送輥時粘肉的發(fā)生概率。
本發(fā)明之所以在層流使用階梯冷卻模式（也即鋼帶的兩頭溫度低，其余部分溫度高的模式），控制鋼卷頭部和尾部10m長度內(nèi)，冷卻溫度均在570~590℃，其余部分溫度在610-630℃，是為了提高帶鋼頭部和尾部強度，以減少超低碳軟鋼頭部和尾部失張狀態(tài)下撞擊卷取夾送輥造成粘肉，降低輥印缺陷改判。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比：
其一，本發(fā)明通過縮短在爐時間、低溫加熱、爐內(nèi)氣氛優(yōu)化，以及冷卻方式的合理匹配，得到表面鐵皮易于酸洗的板帶。
其二，本發(fā)明通過限制帶鋼頭部通板速度和頭尾溫度控制，解決了超低碳軟鋼頭部和尾部失張狀態(tài)下撞擊夾送輥，及易于產(chǎn)生粘肉，導(dǎo)致輥印缺陷的問題。
其三，本發(fā)明發(fā)揮薄板坯連鑄連軋短流程工藝的優(yōu)勢，充分利用恒速軋制溫度均勻性好的特點，使厚度精度高，性能均勻性好，即波動不超過30μm，整卷長度方向強度波動在20mpa以內(nèi)，表面質(zhì)量優(yōu)良，并其具有良好的導(dǎo)熱、成形性能，可廣泛應(yīng)用于翅片式換熱器領(lǐng)域。
其四，本發(fā)明工藝，生產(chǎn)過程控制穩(wěn)定，克服了薄板坯連鑄連軋產(chǎn)線表面質(zhì)量控制難度大的劣勢，解決了制約csp產(chǎn)線生產(chǎn)超低碳軟鋼的一大技術(shù)瓶頸。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，便于更清楚地了解本發(fā)明，但它們不對本發(fā)明構(gòu)成限定。
表1為本發(fā)明各實施例及對比例化學(xué)成分取值列表；
表2為本發(fā)明各實施例及對比例的主要工藝參數(shù)列表；
表3為本發(fā)明各實施例及對比例厚度精度、力學(xué)性能檢測情況。
本發(fā)明各實施例均按照以下工藝生產(chǎn)：
1）進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉，并控制終點鋼水中p≤0.0015%；
2）在lf爐進(jìn)行精煉，并進(jìn)行rh真空處理，之后在csp連鑄機澆鑄成坯，控制鑄坯厚度為70mm；
3）鑄坯進(jìn)入均熱爐進(jìn)行均熱，控制鑄坯出爐溫度在1110～1140℃；在爐時間不超過35min；
均熱爐采取“兩段式”加熱法，即：1~5段為加熱段，其升溫速度在15~25℃/min，并控制此階段中各段空燃比在1.2~1.3；6~10段為均熱段，控制此階段中各段空燃比在1.3~1.4；
4）采用高壓水除鱗至鑄坯表面無氧化鐵皮，并控制除鱗水入口壓力不低于200bar，出口壓力不低于240bar；
5）在各機架軋制之前，先啟動輥縫冷卻水；并采用七機架機組進(jìn)行精軋，控制其終軋溫度在880~920℃；控制帶鋼頭部通板速度在8.0m/s以內(nèi)；
調(diào)整f1-f4機架輥縫冷卻水時序，將f1設(shè)定值為12，f2設(shè)定值為17，f3設(shè)定值為21.5，f4設(shè)定值為26；
6）進(jìn)行層流冷卻，其間，前段采用間隔冷卻方式，即開一閥關(guān)一閥的方式；并在鋼帶的長度方向采取兩頭低，其余部分高的卷取溫度模式，即，帶頭及帶尾部各10m長度內(nèi)，冷卻至的卷取溫度在570~590℃，其余部分冷卻的卷取溫度在610-630℃。
7）進(jìn)行卷取。
表1為本發(fā)明本發(fā)明實施例1～10及對比例中超低碳翅片鋼的化學(xué)成分及其重量百分?jǐn)?shù)，余量為fe及不可避免的雜質(zhì)。
表1本發(fā)明各實施例及對比例化學(xué)成分取值列表（wt%）
表2本發(fā)明各實施例及對比例主要工藝參數(shù)列表
表3本發(fā)明各實施例及對比例厚度精度、力學(xué)性能檢測情況
從表3看出，各實施例的鋼卷全長厚度波動在30μm以內(nèi)，鋼卷全長強度波動在20mpa以內(nèi)，且均無氧化鐵皮、卷取夾送輥輥印缺陷改判板形及表面質(zhì)量優(yōu)良。而對比例1因氧化鐵皮缺陷改判，對比例2因卷取夾送輥輥印缺陷改判。
上述實施例僅為最佳例舉，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。