一种基于CSP连铸连轧产线生产刹车片背用钢的方法

摘要

本发明一种基于CSP连铸连轧产线生产刹车片背用钢的方法，包括炼钢‑连铸工序生产铸坯、铸坯加热工序、铸坯轧制工序和带钢卷取工序。铸坯厚度为70‑76mm，成分重量百分含量分别为：C：0.18%‑0.25%，Si：0.2%‑0.3%，Mn：0.25%‑0.45%，V：0.15%‑0.30%，Cr：1%‑3%，P≤0.015%，S≤0.008%，Als：0.015%‑0.045%，余量为Fe及不可避免的杂质，保证各类夹杂物控制在1.5级以内。铸坯加热工序采用辊底式加热炉；入加热炉前去除铸坯下表的氧化铁皮，出加热炉温度为1110‑1130℃。精轧前除鳞压力≥260bar，均热炉温度980‑1020℃。采用本发明可生产出高质量、优良平整度、高同模成材率及高表面质量的刹车片钢背。

权利要求

1.一种基于CSP连铸连轧产线生产刹车片背用钢的方法，包含如下工艺步骤：（1）、炼钢‑连铸工序生产铸坯；

（2）、铸坯加热工序；

（3）、铸坯轧制工序；

（4）、带钢卷取工序；

其特征在于：所述步骤（1）中铸坯厚度为70‑76mm，成分重量百分含量分别为：C：0.18%‑

0.25%， Si：0.2%‑0.3%，Mn：0.25%‑0.45%，V：0.15%‑0.30% ，Cr：1%‑3%，P≤0.015%，S≤

0.008%，Als：0.015%‑0.045%，余量为 Fe 及不可避免的杂质，保证各类夹杂物控制在1.5级以内；

所述步骤（3）精轧前除鳞压力≥260bar，均热炉温度 980‑1020℃；采用1+6道次轧制；

精轧F6轧制速度5.0‑6.5m/s，其它段的轧制速度自动按照二级模型进行调整，精轧累计压下率≥75%，终轧温度确定为850‑900℃；中间坯厚度设定为40‑48mm；F6工作辊凸度设定为

25‑35 μ m 。

2.如权利要求1所述的基于CSP连铸连轧产线生产刹车片背用钢的方法，其特征在于：所述步骤（2）铸坯加热工序采用辊底式加热炉；入加热炉前去除铸坯下表面的氧化铁皮，出加热炉温度为1110‑1130℃，均热炉温度 980‑1020℃。

3.如权利要求1或2所述的基于CSP连铸连轧产线生产刹车片背用钢的方法，其特征在于：所述步骤（4）带钢卷取工序采用前段集中冷却模式，要求层流冷却水温控制在28‑32℃，卷取温度设定为580‑630℃。

说明书

一种基于CSP连铸连轧产线生产刹车片背用钢的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种刹车片背用钢的生产方法，尤其涉及一种基于CSP连铸连轧产线，生产厚度规格为4‑8mm刹车片背用钢的方法。

背景技术

[0002] 在汽车工业高速发展的今天，汽车已经成为人们日常生活中必不可少的工具，其安全性显得更加重要。汽车制动系统是汽车最重要的主动安全系统，制动器则是制动系统
的执行机构，是汽车不可缺少的零部件，其性能好坏直接影响汽车的安全。制动器的可靠
性、稳定性成为广大客户及汽车厂商的追求目标。制动器可分为盘式制动器和鼓式制动器
两种，盘式制动器可以方便地与ABS系统配合，大大改善了汽车高速制动时的稳定性和可靠
性，更多地在中高档轿车上使用，因此取代传统的鼓式制动器已成为现代制动器发展的必
然趋势。

[0003] 盘式制动器是由刹车盘和刹车片组成，现有的汽车刹车片一般由刹车片钢背和摩擦块结合而成,摩擦材料由增强材料、粘合剂及填料等粘合而成；刹车片钢背起固定支撑摩
擦块的作用。刹车时刹车片钢背受刹车钳的推动，摩擦块与刹车盘摩擦接触，通过摩擦达到
车辆减速的目的；同时在制动的过程中，摩擦材料与刹车片钢背之间会产生很强的剪切力，
且能达到比较高的温度。所以，一般情况下要求摩擦材料与钢背达到一定的粘合固定强度，
防止在刹车过程中出现摩擦材料从刹车片钢背上脱落，产生刹车失灵，并且钢板具备一定
的耐高温特质，避免变形刹车片变形引起刹车压力不均匀。

[0004] 由上述内容可知，刹车片钢背在刹车系统中起到了至关重要的作用，刹车启动过程中不仅承载很强的瞬时剪切应力，还要抵抗由于摩擦产生的巨大热应力，这就要求制作
刹车片钢背的原材料具备优良的内部质量和足够强度。为了提升摩擦材料与钢背结合的成
材率以及满足外形美观要求，钢板还必须具有高平整度、稳定的同板差和良好的表面质量。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种基于CSP连铸连轧产线生产刹车片背用钢的方法，可生产出高质量、优良平整度、高同模成材率及高表面质量的刹车片钢背用钢。

[0006] 为解决以上问题，本发明采用的技术方案为：

[0007] 一种基于CSP连铸连轧产线生产刹车片背用钢的方法，包含如下工艺步骤：

[0008] （1）、炼钢‑连铸工序生产铸坯；

[0009] （2）、铸坯加热工序；

[0010] （3）、铸坯轧制工序；

[0011] （4）、带钢卷取工序。

[0012] 所述步骤（1）中铸坯厚度为70‑76mm，成分重量百分含量分别为：C：0.18%‑0.25%， Si：0.2%‑0.3%，Mn：0.25%‑0.45%，V：0.15%‑0.30% ，Cr：1%‑3%，P≤0.015%，S≤0.008%，Als：
0.015%‑0.045%，余量为 Fe 及不可避免的杂质，保证各类夹杂物控制在1.5级以内。

[0013] 所述步骤（2）铸坯加热工序采用辊底式加热炉；入加热炉前去除铸坯下表的氧化铁皮，出加热炉温度为1110‑1130℃，均热炉温度 980‑1020℃，

[0014] 所述步骤（3）在精轧阶段为保证钢板表面质量，精轧前除鳞压力≥260bar，均热炉温度 980‑1020℃；精轧阶段采用“低温快轧”措施，使精轧阶段生成的三次氧化铁皮厚度尽
可能薄，精轧F6轧制速度5.0‑6.5m/s，其它段的轧制速度自动按照二级模型进行调整，终轧
温度确定为850‑900℃；为提高钢材的强度和韧性，中间坯厚度设定为40‑48mm；为保证钢卷
的在宽度方向上的同板差，以小凸度进行控制，F6工作辊凸度设定为25‑35um。

[0015] 所述步骤（4）带钢卷取工序采用前段集中冷却模式，要求层流冷却水温控制在28‑32℃，保证足够的冷速达到目标卷取温度，卷取温度设定为580‑630℃。

[0016] 针对上述化学组分及含量配比，生产工艺参数设定，具体分析如下：

[0017] C：可扩大和稳定奥氏体，从而提高钢的高温强度。刹车片背用钢不需要焊接，且无复杂变形，因此适当提高C含量代替其他合金，有效节约成本。但C含量过高会引起偏析或带
状组织，故C含量控制在0.18%‑0.25%；

[0018] Si：在钢中起到固溶强化的作用，同时是脱氧元素，但其含量过高会给轧制时除鳞带来困难，易形成红色氧化铁皮，因此将其控制在0.2%‑0.3%；

[0019] V：是强碳氮化物形成元素，钢中微量V提高钢的强度和韧性。此外，在冷却过程中V(CN)、VC的弥散析出，可起到沉淀强化的作用，提高钢的高温强度。V的含量控制在0.15%‑
0.30%。

[0020] Cr：不仅可以提高钢的抗氧化性及耐腐蚀性，强化铁素体。适当提高Cr的质量分数，可以增加钢的耐热性，含量控制在1%‑3%。

[0021] 步骤（2）铸坯加热工序中，由于铸坯在凝固过程中产生较厚的氧化铁皮，在进入加热炉前不能够完全从铸坯的下表脱落，铸坯在炉内行进过程中极易因氧化铁皮压入铸坯表
面造成成品存在麻坑缺陷，通过加热炉入口处的横喷装置，去除铸坯下表的氧化铁皮。铸坯
在加热炉进行加热时，加热炉温度不能太高，且在炉时间不能过长，加热过高或过长都会引
起铸坯产生局部或整体过热，过烧等缺陷，造成氧化铁皮硬化，在高压除鳞中难以除掉，导
致在后续轧线中氧化铁皮继续生长,为避免铸坯在加热炉内因高温出现表面氧化铁皮偏厚
现象，选择低温出炉工艺，确定出炉温度为1110‑1130℃。

[0022] 所述步骤（3）在精轧阶段为保证钢板表面质量，要控制精轧入口温度，因为在精轧过程到卷取之前没有除鳞设备，此过程中生成的三次氧化铁皮附着在钢板表面继续生长。
并且氧化铁皮厚度随着温度升高和在高温段时间加长会迅速增厚，于是保证精轧前除鳞压
力≥260bar，均热炉温度 980‑1020℃，精轧阶段采用“低温快轧”措施，使精轧阶段生成的
三次氧化铁皮厚度尽可能薄，精轧F6轧制速度5.0‑6.5m/s，其它段的轧制速度自动按照二
级模型进行调整；终轧温度确定为850‑900℃。为增加未再结晶区的累积变形量，使变形后
的奥氏体晶粒被拉长，晶粒内产生大量变形带，使相变过程中形核点增多，相变后铁素体晶
粒细化，从而提高钢材的强度和韧性，中间坯厚度设定为40‑48mm。为保证钢卷的在宽度方
向上的同板差，以小凸度进行控制，凸度设定为25‑35um，为达到该凸度通过PCFC模型自动
控制CVC窜辊和弯辊。

[0023] 所述步骤（4）采用前段集中冷却模式，国内CSP产线层冷冷却长度都较短，冷却能力有限，因此要求层流冷却水温控制在28‑32℃，保证足够的冷速达到目标卷取温度，卷取
温度设定为580‑630℃。

[0024] 本发明的有益效果：

[0025] （1）刹车片背用钢主要使用普通碳素钢Q235，而Q235作为目前使用钢级中最低端产品之一，在成分控制、生产工艺以及性能稳定性方面均表现一般，刹车背用钢作为汽车用
安全件，针对其特殊用途和加工工艺要求，应该有固定的钢种与其匹配。本发明就是基于上
述特殊要求开发的一种内部质量的优良，适合生产刹车片钢背的专门化钢种；

[0026] （2）本发明基于现有CSP连铸连轧产线，开发出了厚度规格为4‑8mm刹车片背用钢，组织类型以铁素体和珠光体为主，各类夹杂物控制在1.5级以内，完全满足了制作刹车片背
用钢的各项性能要求；

[0027] （2）本发明采用小凸度控制，F6工作辊凸度控制在25‑35um，实现了钢卷在宽度方向上的同板差在0.2mm以内的控制要求，平整度小于2.5mm/m，保证了用户使用过程中的同
模成材率；

[0028] （3）通过加热炉入口处横喷装置、低的加热温度和粗轧前高除鳞，避免了一次氧化铁皮和二次氧化铁皮对板坯表面质量的影响；精轧阶段采取的“低温快轧”等措施，降低了
三次氧化铁皮生成速度，氧化铁皮厚度控制在10um以内，保证成品钢卷的表面质量。

附图说明

[0029] 图1是为实例1钢板表面氧化铁皮厚度示意图；

[0030] 图2是为实例2钢板表面氧化铁皮厚度示意图；

[0031] 图3是为实例3钢板表面氧化铁皮厚度示意图；

[0032] 图4是为实例4钢板表面氧化铁皮厚度示意图；

[0033] 图5是为实例5钢板表面氧化铁皮厚度示意图；

[0034] 图6是为实例6钢板表面氧化铁皮厚度示意图。

具体实施方式

[0035] 一种基于CSP连铸连轧产线生产刹车片背用钢的方法，具体步骤如下：

[0036] （1）、炼钢—连铸步骤的工序为 ：高炉铁水—顶底复吹转炉— LF 精炼—连铸：通过冶炼得到纯净的钢水。按质量百分数计，其化学成分分别为：C：0.18%‑0.25%， Si：0.2%‑
0.3%，Mn：0.25%‑0.45%，V：0.15%‑0.30% ，Cr：1%‑3%，P：≤0.015%，S：≤0.008%，Als：0.015%‑
0.045%，余量为 Fe 及不可避免的杂质，保证各类夹杂物控制在1.5级以内；

[0037] （2）、铸坯加热工序：采用辊底式加热炉，低温出炉工艺，板坯出炉温度为1110‑1130℃，加热时间30‑40min；

[0038] （3）、铸坯轧制工序：除鳞压力保证≥260bar，粗轧累计压下率≥35%；均热炉温度 980‑1020℃，中间坯厚度40‑48mm，精轧阶段采用“低温快轧”措施，减少精轧阶段三次氧化
铁皮的生成量，精轧机F1‑F3采用高速钢轧辊，并投入辊缝润滑，保证钢板无氧化铁皮压入
缺陷，精轧F6轧制速度5.0‑6.5m/s，F6工作辊凸度设定为25‑35um，精轧累计压下率≥75%，
终轧温度按照850‑900℃进行控制；

[0039] （4）、带钢卷取工序： 采用前段集中冷却方式，为了便于带钢头部卷取，设定1.2米的热干头；调整助卷辊标定方式，按刚度曲线优化助卷辊辊缝，保证头、尾压力≥200KN，防
止松卷；优化导板两侧力差值，使导板两侧受力均匀，防止错层，保证卷型满足用户要求；卷
取温度在保证组织性能的前提下，尽可能使带钢在高的卷取温度下卷取，一方面能够减轻
CSP产线冷却能力的压力，另一方面可以使钢卷在下线后进行缓慢冷却，减小带钢的内应
力，卷取温度设定为580‑630℃。

[0040] 更具体的现场生产工艺实例如下：

[0041] 实施例1：本实施例在CSP连铸连轧产线生产刹车片背用钢，厚度规格为4.0mm，

[0042] 生产方法如下：

[0043] (1)连铸：铸坯厚度为70mm，连铸坯化学成分按质量百分比为：C：0.23％，Si：0.20％，Mn：0.25％，V：0.15% ，Cr：1.0%，P：0.015％，S：0.008％，Als：0.015%，余量为Fe及不
可避免的杂质，各类夹杂物控制在1.5级；

[0044] (2)加热：板坯出炉温度为1130℃，加热时间38min；

[0045] (3)轧制：粗轧除鳞压力260bar，采用1+6道次轧制，中间坯厚度40mm；均热炉温度 1020℃，精轧机F1‑F3采用高速钢轧辊，并投入辊缝润滑，精轧F6轧制速度6.5m/s，F6工作辊
凸度设定为35um；F1‑F6各机架CVC窜辊量分别为：45 mm、30 mm、25 mm、10 mm、‑15 mm、‑25 
mm；F1‑F6各机架弯辊力分别为：0.56MN、0.55 MN、0.60 MN、0.66 MN、0.66 MN、0.66 MN；精
轧累计压下率90%，终轧温度900℃；

[0046] (4)卷取：采用前段集中冷却方式，热干头设定1.2米，助卷辊头、尾压力210KN，层冷却水温度28℃，卷取温度630℃，获得厚度为4.0mm的刹车片背用钢。

[0047] 本实施例所制备的刹车片背用钢组织为铁素体和珠光体，夹杂物B类0.5级，无其他类型夹杂物，同板厚度差为0.18mm，平整度2.1mm/m；图1显示，氧化铁皮厚度为5.7um。

[0048] 实施例2：本实施例在CSP连铸连轧产线生产刹车片背用钢，厚度规格为5.0mm，生产方法如下：

[0049] (1)连铸：铸坯厚度为70mm，连铸坯化学成分按质量百分比为：C：0.18％，Si：0.25％，Mn：0.35％，V：0.21% ，Cr：1.5%，P：0.014％，S：0.004％，Als：0.038%，余量为Fe及不
可避免的杂质，保证各类夹杂物控制在1.5级以内；

[0050] (2)加热：板坯出炉温度为1124℃，加热时间35min；

[0051] (3)轧制：粗轧除鳞压力283bar，采用1+6道次轧制，中间坯厚度40mm；均热炉温度 1012℃，精轧机F1‑F3采用高速钢轧辊，并投入辊缝润滑，精轧F6轧制速度6.1m/s，F6工作辊
凸度设定为28um；F1‑F6各机架CVC窜辊量分别为： 48mm、35mm、26mm、11mm、‑19mm、‑30 mm；
F1‑F6各机架弯辊力分别为：0.58MN、0.51MN、0.52 MN、0.65 MN、0.67 MN、0.65MN；精轧累计
压下率87.5%，终轧温度893℃；

[0052] (4)卷取：采用前段集中冷却方式，热干头设定1.2米，助卷辊头、尾压力213KN，层冷却水温度30℃，卷取温度615℃，获得厚度为5.0mm的刹车片背用钢。

[0053] 本实施例所制备的刹车片背用钢组织为铁素体和珠光体，夹杂物D类0.5级，无其他类型夹杂物，同板厚度差为0.16mm，平整度1.7mm/m；图2显示，氧化铁皮厚度为6.3um。

[0054] 实施例3：本实施例在CSP连铸连轧产线生产的刹车片背用钢，厚度规格为6.25mm，生产方法为：

[0055] (1)连铸：铸坯厚度为70mm，连铸坯化学成分按质量百分比为：C：0.21％，Si：0.23％，Mn：0.34％，V：0.23% ，Cr：1.9%，P：0.013％，S：0.004％，Als：0.038%，余量为Fe及不
可避免的杂质，保证各类夹杂物控制在1.5级以内；

[0056] (2)加热：板坯出炉温度为1121℃，加热时间35min；

[0057] (3)轧制：粗轧除鳞压力289bar，采用1+6道次轧制，中间坯厚度42mm；均热炉温度 1013℃，精轧机F1‑F3采用高速钢轧辊，并投入辊缝润滑，精轧F6轧制速度5.8 m/s，F6工作
辊凸度设定为29um；F1‑F6各机架CVC窜辊量分别为：45mm、33mm、23mm、10mm、‑16mm、‑32 mm；
F1‑F6各机架弯辊力分别为：0.56MN、0.50MN、0.53 MN、0.61 MN、0.69 MN、0.66MN；精轧累计
压下率85%，终轧温度881℃；

[0058] (4)卷取：采用前段集中冷却方式，热干头设定1.2米，助卷辊头、尾压力220KN，层冷却水温度31℃，卷取温度603℃，获得厚度为6.25mm的刹车片背用钢。

[0059] 本实施例所制备的刹车片背用钢组织为铁素体和珠光体，夹杂物B和D类0.5级，无其他类型夹杂物，同板厚度差为0.14mm，平整度1.5mm/m；图3显示，氧化铁皮厚度为7.1um。

[0060] 实施例4：本实施例在CSP连铸连轧产线生产的刹车片背用钢，厚度规格为7.0mm，生产方法为：

[0061] (1)连铸：铸坯厚度为72mm，连铸坯化学成分按质量百分比为：C：0.22％，Si：0.20％，Mn：0.38％，V：0.24% ，Cr：2.2%，P：0.010％，S：0.005％，Als：0.042%，余量为Fe及不
可避免的杂质，保证各类夹杂物控制在1.5级以内；

[0062] (2)加热：板坯出炉温度为1120℃，加热时间37min；

[0063] (3)轧制：粗轧除鳞压力284bar，采用1+6道次轧制，中间坯厚度42mm；均热炉温度 1010℃，精轧机F1‑F3采用高速钢轧辊，并投入辊缝润滑，精轧F6轧制速度5.6m/s，F6工作辊
凸度设定为32um；F1‑F6各机架CVC窜辊量分别为：51mm、32mm、25mm、12mm、‑17mm、‑33 mm；
F1‑F6各机架弯辊力分别为：0.55MN、0.48MN、0.50 MN、0.58 MN、0.58MN、0.58MN；精轧累计
压下率85%，终轧温度867℃；

[0064] (4)卷取：采用前段集中冷却方式，热干头设定1.2米，助卷辊头、尾压力220KN，层冷却水温度32℃，卷取温度596℃，获得厚度为7.0mm的刹车片背用钢。

[0065] 本实施例所制备的刹车片背用钢组织为铁素体和珠光体，夹杂物B类1.0级，无其他类型夹杂物，同板厚度差为0.13mm，平整度1.5mm/m；图4显示，氧化铁皮厚度为8.0um。

[0066] 实施例5：本实施例在CSP连铸连轧产线生产刹车片背用钢，厚度规格为7.6mm，生产方法为：

[0067] (1)连铸：铸坯厚度为72mm，连铸坯化学成分按质量百分比为：C：0.23％，Si：0.25％，Mn：0.42％，V：0.28% ，Cr：2.6%，P：0.012％，S：0.003％，Als：0.045%，余量为Fe及不
可避免的杂质，保证各类夹杂物控制在1.5级以内；

[0068] (2)加热：板坯出炉温度为1115℃，加热时间31min；

[0069] (3)轧制：粗轧除鳞压力286bar，采用1+6道次轧制，中间坯厚度45mm；均热炉温度 989℃，精轧机F1‑F3采用高速钢轧辊，并投入辊缝润滑，精轧F6轧制速度5.3m/s，F6工作辊
凸度设定为34um；F1‑F6各机架CVC窜辊量分别为：50mm、30mm、23mm、11mm、‑18mm、‑31 mm；
F1‑F6各机架弯辊力分别为：0.53MN、0.45MN、0.52 MN、0.56 MN、0.55MN、0.56MN；精轧累计
压下率82.7%，终轧温度859℃；

[0070] (4)卷取：采用前段集中冷却方式，热干头设定1.2米，助卷辊头、尾压力223KN，层冷却水温度29℃，卷取温度585℃，获得厚度为7.6mm的刹车片背用钢。

[0071] 本实施例所制备的刹车片背用钢组织为铁素体和珠光体，夹杂物D类0.5级，无其他类型夹杂物，同板厚度差为0.14mm，平整度1.3mm/m；图5显示，氧化铁皮厚度为8.3um。

[0072] 实施例6：本实施例在CSP连铸连轧产线生产刹车片背用钢，厚度规格为8.0mm，生产方法为：

[0073] (1)连铸：铸坯厚度为76mm，连铸坯化学成分按质量百分比为：C：0.25％，Si：0.30％，Mn：0.45％，V：0.29% ，Cr：3%，P：0.013％，S：0.004％，Als：0.042%，余量为Fe及不可
避免的杂质，保证各类夹杂物控制在1.5级以内；

[0074] (2)加热：板坯出炉温度为1110℃，加热时间36min；

[0075] (3)轧制：粗轧除鳞压力279bar，采用1+6道次轧制，中间坯厚度48mm；均热炉温度 980℃，精轧机F1‑F3采用高速钢轧辊，并投入辊缝润滑，精轧F6轧制速度5.0m/s，F6工作辊
凸度设定为25um；F1‑F6各机架CVC窜辊量分别为：52mm、28mm、22mm、10mm、‑14mm、‑30 mm；
F1‑F6各机架弯辊力分别为：0.50MN、0.43MN、0.51MN、0.52 MN、0.53MN、0.53MN；精轧累计压
下率82%，终轧温度850℃；

[0076] (4)卷取：采用前段集中冷却方式，热干头设定1.2米；助卷辊头、尾压力231KN，层冷却水温度30℃，卷取温度580℃，获得厚度为8.0mm的刹车片背用钢。

[0077] 本实施例所制备的刹车片背用钢组织为铁素体和珠光体，夹杂物B和D类0.5级，无其他类型夹杂物，同板厚度差为0.12mm，平整度1.3mm/m；图6显示，氧化铁皮厚度为8.5um。