CN101623700A

CN101623700A - 一种生产中碳钢热轧薄钢板的方法

Info

Publication number: CN101623700A
Application number: CN200910041759A
Authority: CN
Inventors: 毛新平; 苏东; 李亚平
Original assignee: ZHUJIANG IRON AND STEEL CO Ltd GUANGZHOU
Current assignee: ZHUJIANG IRON AND STEEL CO Ltd GUANGZHOU
Priority date: 2009-08-10
Filing date: 2009-08-10
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2029-08-10
Also published as: CN101623700B

Abstract

本发明属于中碳钢生产技术领域，公开了一种生产中碳钢热轧薄钢板的方法，工艺控制为：中包过热度控制在20～35℃，浇注拉速4～5m/min；采用液芯压下技术，压下比例6.6～13.3％；采用保护渣浇注：碱度为0.95±0.1，粘度为1.05±0.1(poise，1300℃)泊、熔融点为1020±30℃等。该方法特别适用于采用薄板坯连铸连轧流程生产中碳钢热轧钢板。通过使用该方法可在薄板坯连铸连轧流程生产碳含量为0.42～0.65％(Wt.％)，具有塑性好，硬度高，经热处理后有高性能的中碳钢热轧薄钢板。

Description

一种生产中碳钢热轧薄钢板的方法

技术领域

本发明属于中碳钢生产技术领域，特别适用于采用薄板坯连铸连轧流程生产中碳钢热轧薄钢板的方法。

背景技术

中碳钢主要用于制造强度要求较高的通用机械零件，如锻造齿轮、拉杆、轧辊、轴等，也可用作铸件。它是品种规格多、使用面广的钢类，要求S、P杂质含量较低，一般都在0.035％以下，与普碳钢种相比，力学性能要求较高。

经文献检索可知，中碳钢的研究与开发生产在国内外的传统流程上，从成分设计到生产工艺控制技术已非常成熟，但目前基于薄板坯连铸连轧工艺流程研制和开发的发明专利在国内外还未见报道。为了开拓薄板坯连铸连轧流程生产热轧产品新领域；同时由于薄板坯连铸连轧的冶金流程、材料组织的冶金凝固过程特征、相变历史和工艺过程与传统流程均有不同，特别是采用薄板坯连铸连轧流程来开发生产碳含量为0.42～0.65％(Wt.％)的中碳钢，需要在成分以及工艺控制上采取新的设计路线，并以较低成本生产中碳钢，满足日益发展的市场需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产中碳钢热轧薄钢板的方法。通过使用该方法可在薄板坯连铸连轧流程生产碳含量为0.42～0.65％(Wt.％)，经热处理后有力学性能良好(特别是塑性好)的中碳钢热轧薄钢板。

这种生产中碳钢热轧薄钢板的方法，主要生产工艺包括电炉或转炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、铸坯均热、热连轧、层流冷却、卷取步骤，其关键工艺控制技术如下：

薄板坯连铸工艺要点：

中包过热度控制在20～35℃，浇注拉速4～5m/min；采用保护渣：碱度(CaO/SiO2)为0.95±0.1，、粘度(poise，1300℃)为1.05±0.1泊、熔融点为1020±30℃保护渣浇注；采用液芯压下技术，压下比例6.6～13.3％；采用弱冷二次冷却曲线；

薄板坯轧制工艺要点：

铸坯入均热炉温度为900～1050℃，均热温度为1100～1160℃，开轧温度为1030～1100℃，终轧温度为880～930℃，间隔喷淋冷却模式，卷取温度为600～710℃。

优选地，轧制压下量控制：增大连轧前序机架的变形量，F1压下率％：45～56；F2压下率％：45～56，减少连轧后序机架的变形量，具体为F5压下率％：20～35；F6压下率％：15～28。

所述生产中碳钢热轧薄钢板的方法，精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分重量配比为：C：0.45～0.60％，Si 0.17～0.22％，Mn：0.50～0.8％，P≤0.02％，S≤0.02％，Cr≤0.25％，Ni≤0.30％，Cu≤0.25％，其余为Fe和钢中残余元素。其中，所述的中碳钢热轧薄钢板为45号中碳钢，所述精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分重量配比为：C：0.42～0.50％，Si 0.17～0.22％，Mn：0.50～0.8％，P≤0.02％，S≤0.02％，Cr≤0.25％，Ni≤0.30％，Cu≤0.25％，其余为Fe和残余元素；中包过热度控制在20～28℃。所述的中碳钢热轧薄钢板为50号中碳钢，所述精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分重量配比为：C：0.47～0.55％，Si：0.17～0.22％，Mn：0.50～0.8％，P≤0.02％，S≤0.02％，Cr≤0.25％，Ni≤0.30％，Cu≤0.25％，其余为Fe和残余元素；中包过热度控制在22～33℃。

所述的中碳钢热轧薄钢板为60号中碳钢，所述精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分重量配比为：C：0.57～0.65％，Si 0.17～0.22％，Mn：0.50～0.8％，P≤0.02％，S≤0.02％，Cr≤0.25％，Ni≤0.30％，Cu≤0.25％，其余为Fe和残余元素；中包过热度控制在25～35℃。

本发明具有以下优点：

(1)采用CSP薄板坯连铸连轧流程生产中碳钢的连铸工艺控制技术

薄板坯CSP流程生产高碳钢主要难点在连铸，钢水浇注更易粘结漏钢，其铸坯相对低碳钢容易产生内部裂纹及中心偏析和疏松。连铸工艺控制采取以下关键技术：

首先是高碳钢保护渣的选用。高碳钢在连铸过程中最主要问题是粘结性漏钢及裂纹问题。由于中碳钢C含量高(0.42～0.65％)，体积收缩大，在浇注过程中热流低，如果保护渣选择不当，容易发生粘结性漏钢，在保护渣应用上需要考虑润滑性能及传热性能。从生产实践看，碱度超过1.2后保护渣生产时结晶器热流偏低，容易导致粘结性漏钢，因此碱度不能太高。另外，由于中碳钢C含量高，其液相线温度低，只有1472.6～1494.5℃，为了保证保护渣的熔化性能良好，需要控制合适的保护渣熔点。中碳钢在生产过程中也易产生裂纹，因此，保护渣耗量要稳定，以确保均匀的液渣层，另外为了防止中碳钢的粘结，中碳钢选用黏度要比低碳钢低的保护渣，在保护渣黏度控制上要合适。实践表明，保护渣主要理化指标需要控制以下三点：

碱度(CaO/SiO2)：0.95±0.1

熔点：1020±30℃

黏度：1.05±0.1泊(poise，1300℃)。

其次是二冷水的配置。中碳钢在冷却过程中由于大收缩容易产生裂纹，在CSP连铸工艺下，强冷容易导致板坯裂纹，裂纹位置不固定，控制合适的二冷水强度，可以有效控制裂纹的产生或扩展，在生产工艺上应选取弱冷，同时要均匀冷却，确保板坯宽度方向上温度均匀，为了避免温度进入脆性温度区，要求板坯进入矫直温度超过950℃，为了避免板坯产生表面纵裂和横裂，二冷水量尽量小些，板坯边部水量尽量小，以保证板坯边部红热。为此，二冷水比比水量控制要比低碳普通板坯要低，将二冷水比水量从低碳普板的1.95～2.0L/kg减少到1.60～1.65L/kg，保证板坯温度在950℃以上。

再次，中碳钢板坯的柱状晶长，因而中心偏析大。减少中碳钢连铸板坯中心偏析可采用带液芯压下方案，即钢水没有完全凝固状态下，扇形段对板坯带液芯压下，可以对中心偏析进行改进，这是由于压缩后板坯中心厚度小范围的凝固组织由细小等轴晶组成。

结论：中碳钢连铸板坯比低碳钢容易产生粘结性漏钢，要选用低碱度、低黏度、低熔点保护渣，保护渣主要控制指标：碱度(CaO/SiO2)：0.95±0.1；熔点：1020±30℃；黏度：1.05±0.1泊。试制结果表明，此种渣不但在预防漏钢，在裂纹敏感的控制方面，低倍组织分析检测发现内部裂纹及中心偏析均在国标要求以内，有效地保证了良好的铸坯质量。同时，为了减少表面、边部裂纹的产生，采用边部弱冷制度(选用9#二次冷却曲线)；为了减少中心偏析质量问题，采用CSP薄板坯漏斗形结晶器带LCR液芯压下工艺技术，产品无表面质量缺陷，性能良好。

(2)薄板坯连铸连轧流程中碳钢的轧制控制技术

在工艺控制过程中全面考虑保证产品力学性能(国家标准要求范围)的基础上，改善产品塑性的作用机理：采用控制钢坯加热温度，保证加热时间，使钢坯加热均匀；终轧后，采用间隔层冷工艺，卷取温度达到630℃以上，进一步降低延伸率，改善中碳钢的塑性。本发明基于薄板坯连铸连轧流程生产优质碳素结构钢中碳热轧薄钢板的方法，在其实际应用中试制了厚度2.0～6.0mm规格的45#、50#、60#优质碳素结构钢热轧钢板。对试验钢取样检验结果表明，不降低中碳钢的强度，可明显改善钢板综合性能，特别是厚度2.0～6.0mm薄规格钢板。实际使用情况表明，通过使用该本发明所述方法可在薄板坯连铸连轧流程生产碳含量为0.42～0.60％(Wt.％)中碳钢热轧薄钢板，其力学性能良好，特别适用于调质钢。

附图说明

图1为实施例1生产的钢带组织示意图；

图2为实施例2生产的钢带组织示意图；

图3为实施例3生产的钢带组织示意图。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明做进一步的阐述。

实施例1：

本实施例所述生产中碳45号钢热轧薄钢板的方法，包括电炉或转炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、铸坯均热、热连轧、层流冷却、卷取步骤，其中，精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分重量配比为：C：0.46％，Si：0.20％，Mn：0.55％，P：0.012％，S：0.005％，Cr：0.052％，Ni：0.045％，Cu：0.15％，其余为Fe和钢中残余元素(对本领域的技术人员而言是已知的)。

工艺：中包过热度控制在20～30℃，采用中碳钢保护渣浇注拉速4.3～4.8m/min，采用液芯压下技术，初始铸坯厚度为60mm，液芯压下量4mm，压下比例6.7％，采用保护渣浇注：碱度(CaO/SiO2)为1.05、粘度(poise，1300℃)为1.02泊、熔融点为1041℃；

采用弱冷9#二次冷却曲线；二冷水量控制范围如下表。

表1 二次冷却水量(m³/h)

铸坯入炉温度：983～1012℃，均热温度：1130℃，开轧温度：1080℃，终轧温度：900℃，间隔喷淋冷却模式，卷取温度：670℃。

连轧前序机架的变形量(F1压下率％：46；F2压下率％：46)，减少连轧后序机架的变形量(F5压下率％：22；F6压下率％：18)。

本实施例制备的生产中碳45号钢热轧薄钢带的组织见图1。

本实施例制备的生产中碳45号钢热轧薄钢板性能见表2。

表2 实施例1钢带的力学性能

钢带厚度mm	RelMPa	RmMPa	A％	HRB	宽冷弯b＝25mm，d＝3a 180°
钢带厚度mm	RelMPa	RmMPa	A％	HRB	宽冷弯b＝25mm，d＝3a 180°	5.5	440	740	25.5	94	合格

实施例2：

本实施例所述生产中高碳50号钢热轧薄钢板的方法，包括电炉或转炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、铸坯均热、热连轧、层流冷却、卷取步骤，其中，精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分重量配比为：C：0.51％，Si：0.20％，Mn：0.52％，P：0.011％，S：0.003％，Cr：0.044％，Ni：0.053％，Cu：0.08％，其余为Fe和钢中残余元素。

工艺中包过热度控制在23～32℃，采用中碳钢保护渣拉速4.0～4.8m/min，采用液芯压下技术，初始铸坯厚度为60mm，液芯压下量6mm，压下比例10％，采用保护渣浇注：碱度(CaO/SiO2)为0.95、粘度(poise，1300℃)为0.98泊、熔融点为1019℃。

采用弱冷9#二次冷却曲线，比水量控制范围如下表3所示：

表3 二次冷却水量(m³/h)

铸坯入炉温度：991～1030℃，均热温度：1150℃，开轧温度：1090℃，终轧温度：910℃，间隔喷淋层流冷却模式，卷取温度：660℃。

连轧前序机架的变形量(F1压下率％：49；F2压下率％：50)，减少连轧后序机架的变形量(F5压下率％：28；F6压下率％：21)。

本实施例制备的生产中碳50号钢热轧薄钢带的组织见图2，本实施例制备的生产中碳50号钢热轧薄钢板的性能见表4。

表4 实施例2钢带力学性能

钢带厚度mm	RelMPa	RmMPa	A％	HRB	宽冷弯b＝25mm，d＝3a 180°
钢带厚度mm	RelMPa	RmMPa	A％	HRB	宽冷弯b＝25mm，d＝3a 180°	2.5	510	760	21	94	合格

实施例3：

本实施例所述生产中碳60号钢热轧薄钢板的方法，包括电炉或转炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、铸坯均热、热连轧、层流冷却、卷取步骤，其中，精炼过程进行合金化处理后的钢水化学成分重量配比为：C：0.63％，Si：0.2％，Mn：0.78％，P：0.01％，S：0.001％，Cr：0.036％，Ni：0.038％，Cu：0.17％，其余为Fe和钢中残余元素。

连铸工艺：中包过热度控制在23～33℃，采用中碳钢保护渣拉速4.0～4.6m/min，铸坯入炉温度：981～1020℃，采用液芯压下量8mm(压下比例13.3％)，采用弱冷9#二次冷却曲线；

采用保护渣浇注：碱度(CaO/SiO2)为0.89、粘度(poise，1300℃)为0.97泊、熔融点为1011℃采用弱冷9#二次冷却曲线；比水量控制范围如下表5所示：

表5 二次冷却水量(m³/h)

轧制工艺：均热温度：1150℃，开轧温度：1093℃，终轧温度：920℃，间隔喷淋层流冷却模式，卷取温度：650℃。

提供连轧前序机架的变形量(F1压下率％：53；F2压下率％：53，减少连轧后序机架的变形量(F5压下率％：28；F6压下率％：22)。

本实施例制备的生产中碳60号钢热轧薄钢带的组织见图3，钢带的性能见表6。

表6 实施例3钢带的晶粒度和性能

钢带厚度mm	RelMPa	RmMPa	A％	宽冷弯b＝25mm，d＝4a 180°
钢带厚度mm	RelMPa	RmMPa	A％	宽冷弯b＝25mm，d＝4a 180°	2.2	585	925	19.5	合格

上列详细说明是针对本发明的可行实施例的举例说明，但该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本申请的专利范围中。

Claims

1.一种生产中碳钢热轧薄钢板的方法，其生产工艺主要包括电炉或转炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、铸坯均热、热连轧、层流冷却、卷取步骤，其特征是，关键工艺控制为：

薄板坯连铸工艺：中包过热度控制在20～35℃，浇注拉速4～5m/min；采用液芯压下技术，压下比例为6.6～13.3％；

采用保护渣浇注：碱度为0.95±0.1，粘度为1.05±0.1泊，熔融点为1020±30℃；采用弱冷二次冷却曲线；

轧制控制为：铸坯入炉温度为910～1050℃，均热温度为1100～1160℃，开轧温度为1030～1100℃，终轧温度为880～930℃，间隔喷淋冷却模式，卷取温度为620～710℃。

2.根据权利要求1所述的生产中高碳钢热轧薄钢板的方法，其特征是，工艺控制还包括将轧制压下量控制为F1压下率：45～56％；F2压下率：45～56％，F5压下率：20～35％；F6压下率：15～28％。

3.根据权利要求1或2所述的生产中碳钢热轧薄钢板的方法，其特征是，精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分重量配比为：C：0.42～0.65％，Si 0.17～0.22％，Mn：0.50～0.8％，P≤0.02％，S≤0.02％，Cr≤0.25％，Ni≤0.30％，Cu≤0.25％，其余为Fe和残余元素。

4.根据权利要求3所述的生产中碳钢热轧薄钢板的方法，其特征是，所述精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分重量配比为：C：0.42～0.50％，Si：0.17～0.22％，Mn：0.50～0.8％，P≤0.02％，S≤0.02％，Cr≤0.25％，Ni≤0.30％，Cu≤0.25％，其余为Fe和残余元素。

5根据权利要求3所述的生产中碳钢热轧薄钢板的方法，其特征是，所述精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分重量配比为：C：0.47～0.55％，Si：0.17～0.22％，Mn：0.50～0.8％，P≤0.02％，S≤0.02％，Cr≤0.25％，Ni≤0.30％，Cu≤0.25％，其余为Fe和残余元素。

6根据权利要求3所述的生产中碳钢热轧薄钢板的方法，其特征是，所述精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分重量配比为：C：0.57～0.65％，Si 0.17～0.22％，Mn：0.50～0.8％，P≤0.02％，S≤0.02％，Cr≤0.25％，Ni≤0.30％，Cu≤0.25％，其余为Fe和残余元素。