CN101524706A - 一种低磁高锰钢的连铸坯一火成材的轧制方法 - Google Patents
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Abstract
一种低磁高锰钢的连铸坯一火成材的轧制方法，包括：对低磁高锰钢连铸坯加热、除鳞；将连铸坯进行热轧，成为低磁高锰钢板，热轧工艺为：开轧温度为低磁高锰钢的固相线温度减去150～250℃；前m道粗轧的压下率小于15％；中间轧制中至少有一道压下率≥25％；后n道精轧的压下率小于15％；终轧温度＞850℃以及对热轧后的低磁高锰钢板进行热矫平、切割、钢板上下表面检验和修磨、标色喷印、入库的工序。本发明解决了低磁高锰钢的连铸坯不能进行一次加热成材轧制以及轧制过程中产生表面裂纹的缺陷，提高了低磁高锰钢板表面质量，提高了成材率，增加了生产企业经济效益。本轧制工艺还可以应用于其他轧制时容易开裂的高硬度钢种的轧制。
Description
技术领域
本发明涉及一种轧钢技术的领域，尤其是指一种低磁高锰钢的连铸坯一火成材的轧制方法。
背景技术
一种低磁高锰钢20Mn23AlV含碳在0.14％～0.24％、锰含量在21.0％～25.0％、铝的含量为1.5％～2.5％、钒≤0.10％，这种低磁高锰钢钢种由于具有磁导率μf极小的特点，因此，具有减少或消除材料中磁滞和涡流损耗的优点。随着变压器等行业的发展，低磁高锰钢的需求量将越来越大，用途越来越广泛。由于该钢种冶炼、轧制困难，目前市场上专用的这种低磁钢板缺乏，而较多采用不锈钢、铜合金、铝合金来代替。但奥氏体不锈钢存在价格贵，车削加工性能差，磁导率偏高，焊接工艺复杂等问题；铜合金和铝合金，则强度低、焊接困难。
在现有技术中，该种20Mn23AlV低磁高锰钢连铸坯进行钢板轧制的工艺与一般钢种一样，粗轧前几道次和精轧最后几道次的压下率(不包括粗轧的展宽道次以及精轧的校正公差道次和平整道次)都是在轧机允许的条件下不加以特别限制的。通常情况下，轧制此类钢种时的粗轧前n道次(一般粗轧压下率为30％左右)和精轧末n道次(n范围为1～5)(一般精轧压下率为20～25％)均采用轧机容许最大负载的大压下量进行轧制，以粉碎晶粒确保获得良好的钢材力学性能和细晶组织，同时也能达到发挥现代轧机大轧制力优势、追求更大产量的目的。
然而，采用上述工艺轧制，20Mn23AlV低磁高锰钢的钢板表面很容易产生裂纹，影响成品的成材率，严重的甚至导致产品报废。这是因为低磁高锰钢虽然是奥氏体组织的钢种，但是具有较高的变形抗力，较低的开始变形温度(1150℃左右)、较窄的变形温度范围、较低的塑性。因此，目前业内尚未有该钢种连铸坯一火成材的轧制工艺，只能采用两次轧制的工艺进行生产。
如图1所示，图1为现有的低磁高锰钢两次轧制工艺的示意图，即，现有的低磁高锰钢采用如下生产工艺：
坯料→加热→除鳞→热轧→坯料修磨扒皮→二次加热→二次热轧→热矫平→切割→钢板上下表面检验和修磨→标色喷印→入库。
现有的低磁高锰钢在钢锭开坯后经热轧，修磨扒皮，再进行二次轧制的工艺进行生产的，这样的生产工艺造成了低磁高锰钢相对于其他钢种，轧制钢板的成材率低、成本高、工艺流程长、生产周期长。
发明内容
本发明的目的是为了解决低磁高锰钢采用两次轧制的工艺存在材率低、成本高、工艺流程长的问题以及克服在连铸坯轧制过程中钢板表面产生裂纹的缺陷，提供一种能够提高钢板成材率，实现该钢种的连铸坯一火成材轧制生产，确保高锰钢板表面质量的一种低磁高锰钢的连铸坯一火成材的轧制方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种低磁高锰钢的连铸坯一火成材的轧制方法，包括以下步骤：
低磁高锰钢连铸坯在加热炉内进行加热，加热炉的温度为：炉尾温度≤850℃，加热段炉温为1200～1240℃，均热段和出钢炉温为1190～1230℃；加热时间≥1.5×H分钟，其中H为连铸坯厚度，H的单位为厘米；
对出炉后的低磁高锰钢连铸坯进行除鳞，清除表面氧化皮；
对加热、除鳞后的连铸坯进行热轧，成为低磁高锰钢板，其工艺包括：
开轧温度为低磁高锰钢的固相线温度减去150～250℃；
前道粗轧，有m道次，m为1～5，每道次采用软压下，软压下的压下率小于15％；
中间轧制，有数道次，每道次采用大压下率，其中至少有一道次压下率≥25％；
后道精轧，有n道次，n为1～5，每道次采用软压下，软压下的压下率小于15％；
终轧温度＞850℃；
对热轧后的低磁高锰钢板进行热矫平、切割、钢板上下表面检验和修磨、标色喷印、入库的工序。
本发明的效果：
本发明给出了一种低磁高锰钢的连铸坯一火成材的轧制方法，解决了该钢种的连铸坯不能进行一次加热成材轧制以及轧制过程中产生表面裂纹的难题，缩短了生产周期，节约了生产成本，提高了低磁高锰钢板表面质量，提高了成材率，增加了生产企业经济效益。本轧制工艺还可以应用于其他轧制时容易开裂的高硬度钢种的轧制。具有很大的社会效益和推广前景。
为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1为现有的低磁高锰钢两次轧制工艺的示意图；
图2为本发明的低磁高锰钢连铸坯一火成材的轧制工艺的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一种低磁高锰钢的连铸坯一火成材的轧制方法的具体实施方式进行详细说明。
现以生产20Mn23AlV低磁高锰钢为例，详细说明其采用连铸坯一火成材的轧制方法，其适应的低磁高锰钢成分组成按质量百分比含量：碳(C)在0.14％～0.22％、锰(Mn)含量在21.0％～25.0％、铝(Al)的含量为1.5％～2.5％、钒(V)≤0.10％(或可以不含V；或含其他微量合金元素，例可以用铌(Nb)或钛(Ti)来代替V，Nb或Ti的含量按质量百分比为≤0.10％。)，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明的生产工艺从连铸坯到成品轧制过程中，轧制前n(n范围为1～5、不包括粗轧的展宽道次)道和最后n(n范围为1～5、精轧的校正公差道次和平整道次)道采用小变形量软压下。连铸坯到钢板一次轧制(从连铸坯到成品只需一次加热)出成品钢板，钢板表面质量良好，提高了成材率，缩短了生产周期，降低了生产成本。
如图2所示，图2为本发明的低磁高锰钢连铸坯一火成材的轧制工艺的示意图，即本发明的低磁高锰钢采用如下生产工艺：
坯料(连铸坯)→加热→除鳞→热轧→热矫平→切割→钢板上下表面检验和修磨→标色喷印→入库。
下面对上述工艺进行详细说明。
1，对低磁高锰钢连铸坯进行加热，出炉后进行除鳞，清除表面氧化皮。
由于20Mn23AlV高锰钢具有较低的导热系数，温度传递速度较慢，对低磁高锰钢连铸坯的加热需要长时间、低温度。对于三段式加热炉的加热温度为：炉尾温度≤850℃，加热段炉温为1200～1240℃，均热段和出钢炉温为1190～1230℃，加热时间≥1.5×H min(H为坯料厚度，单位cm)。
2，对加热、除鳞后的连铸坯进行热轧，成为低磁高锰钢板。
(1)开轧温度为低磁高锰钢的固相线温度减去150～250℃。
20Mn23AlV低磁高锰钢在固相线温度以下到常温的整个温度区间内均为奥氏体组织，且固相线温度较一般钢种低。该钢种的开轧温度应控制在固相线温度以下适当的温度范围内，开轧温度过高会增加钢板表面高温开裂的倾向，过低则会在精轧阶段轧制过程因温度偏低，导致变形抗力增大，且同样使精轧末期钢板发生裂纹的倾向增大。合适的开轧温度应为其固相线温度减去150～250℃，一般采用1200～1100℃为佳。
(2)前道粗轧，有m道次(m范围为1～5)，每道次是高温软压下，高温软压下的压下率小于15％。
20Mn23AlV低磁高锰钢具有较低的导热系数，连铸坯有明显的横向结晶组织，柱状晶组织发达甚至柱状晶贯穿整个连铸坯断面，高温塑性较低，在一般轧制过程中，该粗大的柱状晶组织会诱发表面裂纹。在粗轧前m(m范围为1～5)道(不包括粗轧的展宽道次和其他为保证成型而进行的整理道次)必须采用软压下(较小的压下量)，其每道次高温软压下的压下率小于15％，否则就容易造成钢板表面产生裂纹缺陷，粗轧机多次软压下能破碎连铸坯皮下的柱状晶、焊合皮下微小裂纹与内部空穴，从而明显减少钢坯表面因高温压下而造成钢坯表面开裂现象的发生，一般粗轧前m道压下率采用5～15％为佳。
(3)中间轧制，有数道次，控制在快速及大压下率，其中至少有一道次压下率≥25％。
20Mn23AlV低磁高锰钢有终轧温度的控制要求，同时又有前m道、后n道次软压下(小压下率)的要求，这就使得中间道次热变形温度范围、时间范围相对变窄，为此要求中间道次轧制应尽可能快速、大压下率。另一方面，为增加变形穿透力粉碎晶粒以获得细晶组织和良好的钢材力学性能，也要求该钢种的中间轧制道次有较大的压下率。合适的中间轧制道次至少有一道次压下率≥25％。
(4)后道精轧，有n道次(n范围为1～5)，每道次采用低温软压下，低温软压下的压下率小于15％。
如果在轧制后期低磁高锰钢处于再结晶温度(900～1000℃)范围内时采用大压下率，就会发生热状态金属加工硬化，同时导致强度(尤其是屈服强度)提高，此时该钢高温变形抗力明显提高，塑性和临界压下量降低，钢板容易产生轧裂。所以该钢种最后n(n范围为1～5)道(不包括精轧的校正公差道次和平整道次)必须采用小压下率的低温软压下轧制，每道压下率小于15％。一般精轧最后n道采用4～14％为佳。
(5)终轧温度＞850℃。
在轧制低磁高锰钢时，为避免终轧温度过低，轧件的塑性过低，导致变形困难，轧制出的产品质量恶化，必须控制终轧温度＞850℃。
3，对热轧后的低磁高锰钢板进行热矫平、切割、钢板上下表面检验和修磨、标色喷印、入库的常规工序。
本发明给出了一种20Mn23AlV低磁高锰钢的连铸坯一火成材的轧制方法，解决了该钢种的连铸坯不能进行一次加热成材轧制以及轧制过程中产生表面裂纹的难题，缩短了生产周期，节约了生产成本，提高了20Mn23AlV高锰钢板表面质量，提高了成材率，增加了生产企业经济效益。本轧制工艺还可以应用于其他轧制时容易开裂的高硬度钢种的轧制。
本发明的技术方案可在双机架轧线中使用(粗轧和精轧分别在两个轧机上进行)，亦可以在单机架轧线中使用。
下面举几个实施例，进一步说明本发明的技术方案。
《实施例一》
20Mn23AlV低磁高锰钢连铸坯厚200mm轧制12mm成品钢板。
连铸坯轧成成品中板压缩比是16.7，绝对压下量是188mm。
连铸坯采用低温长时间的加热：炉尾温度≤850℃，加热段温度：1200～1240℃，出钢温度：1190～1230℃，加热时间：5～6小时。由于连铸坯含锰量高，易出现裂缝，故要严格控制炉尾和小腰炉温度。严禁烧嘴火焰直对连铸坯(钢锭或连铸坯)燃烧。
连铸坯出炉后，开轧前高压水除鳞，清除表面氧化皮。
开轧温度1150℃。轧制总道次控制在16道(不包括最后一道次的空放或者平整道次)，轧制时间控制在2分钟，确保多道次，抢温快轧。粗轧前4(m位4)道次采用软压下，道次压下率≤13.8％，其中第1道次压下率7.5％；中间道次轧制采用大压下率，各道次压下率≥15％，其中最大压下率26.6％；最后5(n为5)道次采用软压下，道次压下率≤13.6％，其中最后1道次压下率7.7％。终轧温度884℃
粗轧和精轧轧制道次分配见表一。
表一：20Mn23AlV粗轧和精轧轧制道次分配表
其中：压下量＝(前一道厚度)-(后一道厚度)
压下率＝(前一道厚度)-(后一道厚度)/(前一道厚度)
《实施例二》
20Mn23AlV高锰钢连铸坯厚150mm轧制成品10mm钢板。
连铸坯料轧成成品中板压缩比是15，绝对压下量是140mm。
连铸坯料采用低温长时间的加热：炉尾温度≤850℃，加热段温度：1200～1240℃，出钢温度：1190～1230℃，加热时间：4～5小时。由于连铸坯料含锰量高，易出现裂缝，故要严格控制炉尾和小腰炉温度。严禁烧嘴火焰直对连铸坯(钢锭或连铸坯)燃烧。
铸坯出炉后，开轧前高压水除鳞，确保钢板表面质量。
开轧温度1153℃。轧制总道次控制在16道，轧制时间控制在2分10秒钟，确保多道次，抢温快轧。粗轧前5(m为5)道次采用软压下，道次压下率≤14.9％，其中第1道次压下率6.7％；中间道次轧制采用大压下率，各道次压下率≥19％，其中最大压下率25％；最后5(n为5)道次，软压下，道次压下率≤13.5％，其中最后1道次压下率4.8％。
粗轧和精轧轧制道次分配见表二，轧制后空冷，钢板表面未产生裂纹，各项性能合格。
表二：20Mn23AlV粗轧和精轧轧制道次分配表
其中：压下量＝(前一道厚度)-(后一道厚度)
压下率＝(前一道厚度)-(后一道厚度)/(前一道厚度)
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。
Claims (7)
1，一种低磁高锰钢的连铸坯一火成材的轧制方法，其特征在于包括以下步骤：
低磁高锰钢连铸坯在加热炉内进行加热，加热炉的温度为：炉尾温度≤850℃，加热段炉温为1200～1240℃，均热段和出钢炉温为1190～1230℃；加热时间≥1.5×H分钟，其中H为连铸坯厚度，H的单位为厘米；
对出炉后的低磁高锰钢连铸坯进行除鳞，清除表面氧化皮；
对加热、除鳞后的连铸坯进行热轧，成为低磁高锰钢板，其工艺包括：
开轧温度为低磁高锰钢的固相线温度减去150～250℃；
前道粗轧，有m道次，m为1～5，每道次采用软压下，软压下的压下率小于15％；
中间轧制，有数道次，每道次采用大压下率，其中至少有一道次压下率≥25％；
后道精轧，有n道次，n为1～5，每道次采用软压下，软压下的压下率小于15％；
终轧温度＞850℃；
对热轧后的低磁高锰钢板进行热矫平、切割、钢板上下表面检验和修磨、标色喷印、入库的工序。
2、如权利要求1所述的低磁高锰钢的连铸坯一火成材的轧制方法，其特征在于：
所述的低磁高锰钢成分组成按质量百分比含量：碳为0.14％～0.22％、锰为21.0％～25.0％、铝为1.5％～2.5％、钒≤0.10％，余量为Fe和不可避免的杂质。
3、如权利要求1所述的低磁高锰钢的连铸坯一火成材的轧制方法，其特征在于：
所述的低磁高锰钢成分组成按质量百分比含量：碳为0.14％～0.22％、锰为21.0％～25.0％、铝为1.5％～2.5％，余量为Fe和不可避免的杂质。
4、如权利要求1所述的低磁高锰钢的连铸坯一火成材的轧制方法，其特征在于：
所述的低磁高锰钢成分组成按质量百分比含量：碳为0.14％～0.22％、锰为21.0％～25.0％、铝为1.5％～2.5％、铌≤0.10％，余量为Fe和不可避免的杂质。
5、如权利要求1所述的低磁高锰钢的连铸坯一火成材的轧制方法，其特征在于：
所述的低磁高锰钢成分组成按质量百分比含量：碳为0.14％～0.22％、锰为21.0％～25.0％、铝为1.5％～2.5％、钛≤0.10％，余量为Fe和不可避免的杂质。
6、如权利要求1所述的低磁高锰钢的连铸坯一火成材的轧制方法，其特征在于：
所述的前道粗轧的m道次中不包括粗轧的展宽道次和其他为保证成型而进行的整理道次。
7、如权利要求1所述的低磁高锰钢的连铸坯一火成材的轧制方法，其特征在于：
所述的后道精轧的n道次中不包括精轧的校正公差道次和平整道次。
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