表 1MR T-2.5钢化学成分（质量分数）%
食品级马口铁（MR系列）主要用于奶粉罐、八宝粥罐、食品罐等高端罐，产品附加值高，市场潜力大。食品级马口铁基板（即热轧钢卷）生产工艺窗口窄，技术难点多，对尺寸、板型以及表面质量均有较高要求[1−3]。国内某2050热轧产线主要生产宽幅马口铁基板，宽度范围为1600~1890 mm，食品级MR系列从T-1到T-5级全覆盖，其中MR T-2.5市场需求量最多，宽幅马口铁基板除满足常规检验指标外还须保证横向性能均匀性。胡华东等[4]研究层冷U型冷却工艺可以显著改善钢卷全长性能一致性，余伟等[5]通过有限元分析证明层冷冷却在宽度方向上存在不均匀性，张军锋等[6]通过调整层冷模式改善了MR T-2.5CA板宽方向性能均匀性。热轧带钢轧制过程中横向温度分布不均是客观存在的问题，可通过调整冷却模式来达到相近的冷却速率，从而改善横向性能均匀性[7]。本文针对MR T-2.5基板实验了3种冷却模式，分别为两段密集冷却、两段稀疏冷却和后段稀疏冷却，通过对比成品卷横向拉伸性能和金相组织，确定了适合的冷却模式。
1. 热轧工艺
MR T-2.5主要用于柔软性良好的罐身或罐盖，需要优质的热轧基板，成分设计及热轧工艺均需与下游冷轧工艺相匹配。
1.1 化学成分
MR T-2.5冷轧后成品目标硬度为HR30T 55±3，热轧基板采用低碳铝镇静钢，严格控制Cr、Ni、Cu、Mo等残余元素的含量，化学成分见表1。
下载:1.2 热轧工艺
MR T-2.5基板的热轧工艺路线为：铁水预处理→转炉→真空循环脱气（RH）精炼→连铸→2050轧机→层冷→卷取。冷轧后采用罩式退火工艺，AlN需要在退火前处于固溶状态，常规工艺为热轧采用低温卷取使AlN来不及析出，冷轧退火后再析出以达到提升马口铁强度的目的[8]。终轧温度设定为890 ℃，卷取温度设定为580 ℃。
2. 层冷模式
2.1 层冷设备
2050热轧产线精轧出口到卷取机之间距离为130 m，层冷段有效长度为95 m，层冷段细分为4部分，依次为超快冷、普通冷、加密冷和精调。层冷模式是通过设定层冷段水阀开闭使带钢温度按工艺要求的冷却速率冷却到卷取温度，目前已配置的层冷模式有56种，本文对两段密集冷却、两段稀疏冷却和后段稀疏冷却3种模式进行比较。
2.2 层冷模式比较
选取实验钢成品规格为2.75 mm×1800 mm，终轧温度为890±15 ℃，精轧出口速度为12 m/s，带钢从轧机出口到层冷入口大约0.9 s，出层冷段大约8.3 s。两段密集冷却模式为超快冷段水阀关闭，带钢经过精轧机组轧制后空冷约2.7 s到普通冷前段密集冷却以80~90 ℃/s的速度强冷0.4 s至840±15 ℃，然后空冷1.2 s进入普通冷后段密集冷却，以70~90 ℃/s的速度强冷至630±15 ℃，随后空冷加精调冷却至580±15 ℃卷取。两段稀疏冷却模式为超快冷段第一组水阀开启，带钢经过精轧机组轧制后空冷约0.9 s到超快冷前段稀疏冷却以100~120 ℃/s的速度强冷0.3 s至840±15 ℃，然后空冷2.5 s进入普通冷中段稀疏冷却，以50~80 ℃/s的速度强冷至600±15 ℃，随后精调冷却至580±15 ℃卷取。后段稀疏冷却模式为超快冷段水阀关闭，带钢经过精轧机组轧制后空冷约4.1 s，然后稀疏冷却，以60~80 ℃/s的速度强冷至600±15 ℃，随后精调冷却至580±15 ℃卷取。
3. 均匀性比较
3.1 取样位置
在带尾20 m处取通宽试样，从驱动侧到操作侧切分9条试样进行拉伸测试，拉伸试样在带钢横向位置分布情况见图1，拉伸试样尺寸见图2。两段密集冷却模式下试样编号为DI1#~DI9#，两段稀疏冷却模式下试样编号为DS1#~DS9#，后段稀疏冷却模式下试样编号为BS1#~BS9#。按照GB/T 228.1—2010《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》在Zwick-Roell/Z600型拉伸机上进行拉伸试验测定其力学性能，在蔡司倒置金相显微镜Axio Vert.A1下观察显微组织，依据GB/T 6394—2017《金属平均晶粒度测定法》标准，对显微组织的晶粒度进行评级。
3.2 横向拉伸性能分布比较
两段密集冷却下抗拉强度Rm平均值为363 MPa、极差17 MPa，屈服强度Rp0.2平均值为258 MPa、极差61 MPa，边部性能偏高，除边部外整体均匀性稳定，具体数据见图3。两段稀疏冷却下抗拉强度Rm平均值为346 MPa、极差28 MPa，屈服强度Rp0.2平均值为241 MPa、极差45 MPa，中间部位抗拉强度、屈服强度升高，两侧性能波动较小，具体数据图4。后段稀疏冷却下抗拉强度Rm平均值为354 MPa、极差47 MPa，屈服强度Rp0.2平均值为247 MPa、极差57 MPa，中间部位抗拉强度、屈服强度升高，驱动侧偏低，其余位置波动较小，具体数据见图5。宽幅马口铁需纵剪分条后进入冷轧工序，宽度1800 mm的常用分条部位为1000和800 mm两处，分条后高屈服强度的中间部位会分到1000 mm那条，同时考虑冷轧切边工艺，故经两段密集冷却处理后样品的横向拉伸性能均匀性优于其他2种。
3.3 金相组织比较
经不同层冷模式处理的试样的金相组织均为铁素体+少量珠光体，如表2所示，两段密集冷却下边部晶粒度为10.0级，其余位置均为8.5级。边部对应位置拉伸性能偏高，原因为边部过冷导致细晶强化，金相组织见图6。如表3所示，两段稀疏冷却下驱动侧晶粒度为9.5级，其余位置均为8.0级，中部拉伸性能升高表明中部位置存在AlN析出[9]，AlN析出属于析出强化，金相组织见图7。后段稀疏冷却下驱动侧晶粒度8.0级，其余位置大部分为8.5级，见表4。整体组织较为均匀表明横向冷速均匀，中部拉伸性能升高表明存在AlN析出，金相组织见图8。考虑后期冷轧切边，3种模式下试样的横向金相组织比较均匀。密集冷却模式冷速较快，晶粒度较两段稀疏冷却模式的晶粒度高0.5级。稀疏冷却模式下由于中部冷速慢存在AlN析出现象，密集冷却模式下中部冷速高于AlN析出临界值未出现AlN析出，从AlN强化效果分析得出，两段密集冷却的横向性能均匀性优于其他2种。
表 2两段密集冷却后不同部位钢样晶粒度
表 3两段稀疏冷却后不同部位钢样晶粒度
表 4后段稀疏冷却后不同部位钢样晶粒度
3.4 结果与分析
由横向拉伸性能分布图可知，两段密集冷却呈“凹”字型，两段稀疏和后段稀疏呈“凸”字型，边部高性能区域可由冷轧切边切除，中间高性能区域会被非对等纵剪保留，故经两段密集冷却的基板横向金相组织比较均匀。稀疏冷却模式下中间部位存在AlN析出，析出强化导致性能不均。综上所述，两段密集冷却模式下MR T-2.5基板横向性能均匀性优于两段稀疏冷却和后段稀疏冷却。
4. 结束语
（1）卷取温度相同的情况下，采用不同的层冷模式，MR T-2.5基板横向拉伸性能分布情况存在差异，且均值也不同。
（2）两段密集冷却模式下MR T-2.5基板边部抗拉、屈服强度高，其余位置拉伸性能波动小，组织均匀，后续冷轧工艺切除边部后可视为基板横向拉伸性能均匀性良好；两段稀疏冷却模式和后段稀疏冷却模式下MR T-2.5基板中间部位拉伸性能高于其他位置，非对等纵剪分条及冷轧工艺切边无法去掉原基板中间拉伸性能较高部位，导致基板横向拉伸性能不均。
（3）两段密集冷却模式下MR T-2.5基板金相晶粒度为8.5级，两段稀疏冷却和后段稀疏冷却模式下基板的晶粒度分别为8.0和8.5级，3种模式下横向金相组织都比较均匀。两端密集冷却模式由于冷速高于AlN析出温度，AlN无法析出，横向拉伸性能均匀。两段稀疏冷却和后段稀疏冷却中间部位由于过冷度较小存在AlN析出，析出强化导致中间部位拉伸性能升高，基板横向性能不均
来源-金属世界