CN101773929A - 一种生产30CrMo热轧钢板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生产30CrMo热轧钢板的方法，该方法基于薄板坯连铸连轧流程，主要包括冶炼、精炼、薄板坯连铸、均热、高压水除鳞、热连轧、冷却、卷取步骤。连铸拉速S_拉为3.5m/minS_拉≤5.5m/min，铸坯入炉温度T_入为900℃≤T_入≤1050℃，终轧温度T_终为830℃≤T_终≤930℃，卷取温度T_卷为520℃≤T_卷≤620℃，单面脱碳层深度是钢板厚度的0.2～1.2％。精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分为：C：0.26～0.34wt.％、Si：0.17～0.37wt.％、Mn：0.40～0.70wt.％、P≤0.035wt.％、S≤0.035wt.％、Cr：0.80～1.10wt.％、Mo：0.15～0.25wt.％，其余为Fe和不可避免的杂质。采用本发明所述方法所生产的30CrMo热轧钢板，具有组织性能均匀、热稳定性高、强度高的特点，30CrMo热轧钢板的质量得到了显著的改善。

Description

一种生产30CrMo热轧钢板的方法

技术领域

本发明涉及合金结构钢生产技术领域，特别涉及一种生产30CrMo热轧钢板的方法。

背景技术

30CrMo合金结构钢具有较高的强度和韧性，淬透性好，在淬火低温回火后、淬火高温回火后都具有很好的综合机械性能等优点。该钢调质后，在低于550℃以下具有较高的强度。钢的低温韧性好，并且无回火脆性，焊接性和可切削性良好，广泛用于中型机械制造业、化工工业、锅炉制造业和刀模具业等。30CrMo中Cr、Mo元素的适当配合，使钢具有良好的常温与高温综合机械性能，在获得致密的组织、高的强度的同时而不显著降低塑性，同时，还提高了钢的淬透性，增加回火时的稳定性，消除回火脆性与高温时晶粒长大的倾向。

通常30CrMo热轧钢板采用传统流程生产，存在以下主要问题：由于30CrMo碳含量较高、合金成分复杂，同时厚板坯连铸机拉速低，钢水凝固慢，容易造成铸坯成分偏析和疏松，导致最终产品组织性能的不均匀；采用步进式加热炉加热铸坯，加热时间长、温度高，铸坯表面脱碳严重，直接影响产品的表面硬度、耐磨性和热稳定性；30CrMo的凝固温度较低，同时传统流程连铸速度慢，导致铸坯温度低，进入低温塑性区，在铸坯的表面和边部产生裂纹，直接影响产品质量。

薄板坯连铸连轧是生产热轧薄板的新工艺、新技术，它将传统的连铸、加热、热连轧等独立的工序有机地集成在一起，具有生产周期短、能耗低、投资省等优点。近十几年来，该技术在全球范围特别是我国得到迅速的推广应用，目前已有13条生产线投入使用，总的生产能力达到3500万吨/年。薄板坯连铸连轧已成为热轧薄板的一种重要生产工艺流程，产品主要是基于低碳的各类钢种，但中高碳钢，特别是合金钢领域鲜有涉及。湖南华菱涟源钢铁有限公司基于薄板坯连铸连轧生产线开展了中高碳钢的相关工作，提出了“一种基于薄板坯工艺的中高碳高强度钢的生产方法”(申请号：200810048357.1)和“一种基于薄板坯工艺的含Nb中高碳高强度钢及其制造方法”(申请号：200810048358.6)的两个专利，但所述申请只是对基于薄板坯连铸连轧流程生产中高碳高强钢的方法做了一个宽泛的概括，其所描述的参数范围，是所有的薄板坯连铸连轧流程的最基本的选择的参数范围，所有的钢种都是根据这个最广泛的范围来制定具体的生产工艺，而针对不同的钢种，每种具体的生产工艺都需要本领域的技术人员经过大量的实验和创造性劳动才能得出。上述申请提出了基于薄板坯连铸连轧流程生产中高碳高强钢的方法。但是申请号为200810048357.1的专利没有提及30CrMo合金结构钢生产过程存在的铸坯的质量、淬火后钢板的硬度波动、脱碳层厚度、卷型等质量问题的具体解决方法。申请号为200810048358.6的专利提出在30CrMo的基础上采用Nb微合金化技术提高强度生产30CrMoNb的方法，屈服强度达到510MPa，抗拉强度达到780MPa。但该申请需要的合金种类很多，而且量大，生产成本高。

发明内容

本发明的目的之一在于针对现有技术中生产30CrMo热轧钢板存在的主要问题，特别是对30CrMo热轧钢板生产中存在的关键技术问题如铸坯质量、淬火后钢板硬度波动和脱碳层深度，而提出的一种新的生产30CrMo热轧钢板的方法。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种生产30CrMo热轧钢板的方法，采用薄板坯连铸连轧流程，主要包括冶炼、精炼、薄板坯连铸、均热、高压水除鳞、热连轧、冷却、卷取步骤，

其中，精炼后钢水的化学成分为C：0.26～0.34wt.％、Si：0.17～0.37wt.％、Mn：0.40～0.70wt.％、P≤0.035wt.％、S≤0.035wt.％、Cr：0.80～1.10wt.％、Mo：0.15～0.25wt.％，其余为Fe和不可避免的杂质；

薄板坯连铸连轧流程的工艺参数为：连铸拉速S_拉为3.5m/min≤S_拉≤5.5m/min，铸坯入炉温度T_入为900℃≤T_入≤1050℃，终轧温度T_终为830℃≤T_终≤930℃，卷取温度T_卷为520℃≤T_卷≤620℃，钢水过热度T_过为30℃＜T_过≤40℃，铸坯液芯压下L_压为2≤L_压≤20mm。

采用保护渣浇注，所述保护渣的理化性能指标：熔融点为990±30℃，碱度为0.92±0.1，粘度为1300℃，0.95±0.3泊，体积密度为0.60±0.2Kg/L。

优选地，精炼后钢水的化学成分为：C：0.30～0.33wt.％、Si：0.20～0.30wt.％、Mn：0.40～0.60wt.％、P≤0.025wt.％、S≤0.025wt.％、Cr：0.80～0.90wt.％、Mo：0.15～0.20wt.％，其余为Fe和不可避免的杂质。优选地，铸坯液芯压下L_压为5mm≤L_压≤15mm。优选地，钢水过热度T_过为34℃≤T_过≤40℃，铸坯入炉温度T_入为950℃≤T_入≤1050℃，钢板脱碳层深度小于钢板厚度的0.2～1.0％。更优选地，钢水过热度T_过为37℃≤T_过≤40℃，铸坯入炉温度T_入为1000℃≤T_入≤1050℃，钢板脱碳层深度小于钢板厚度的0.2～0.8％。

优选地，卷取温度T_卷为540℃≤T_卷≤600℃。

通过上述生产方法获得的热轧钢板的机械性能屈服强度为615～810MPa，抗拉强度为810～955MPa，延伸率为13～24％，HRC硬度为21-23，淬火后钢板HRC硬度波动小于2.5，单面脱碳层深度小于钢板厚度的1.2％。

本发明通过优化生产参数，得到高质量的30CrMo热轧钢板，具体地，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.突破了传统的技术极限，连铸采用高的钢水过热度。为保证铸坯质量，通常采用低过热度浇注(过热度为15～30℃)。但是由于30CrMo液相线温度低(液相线温度约为1503℃，比常用的低碳钢的液相线温度低约30℃)，如采用现有的低过热度浇注技术，将导致铸坯温度低，在连铸的弯曲段，铸坯进入低温塑性区，导致铸坯表面和边部裂纹，严重影响最终产品的质量。为此，突破传统的技术极限，采用高的钢水过热度浇注，将过热度从15～30℃提高到30～40℃，显著改善了铸坯质量。钢水过热度越高，铸坯入炉温度越高，铸坯在加热炉里停留的时间越短，脱碳层越薄。

2.采用液芯压下技术，改善铸坯组织的均匀性，从而提高最终产品的组织性能的均匀性。在铸坯凝固过程中，采用液芯压下技术，减少了偏析、疏松和内部裂纹等缺陷，提高了铸坯质量，为获得高品质的最终热轧钢板奠定了基础。

3.采用专用的保护渣。薄板坯连铸拉速高、冷却速度快，合金钢碳含量高、合金成分复杂，为确保连铸过程顺利进行，同时确保铸坯质量，开发了适用于薄板坯连铸连轧流程生产合金钢的专用的保护渣，突破了传统流程连铸保护渣的设计思路，具有了低熔融点、低碱度、适中粘度及低体积密度的优点。采用普通保护渣浇注中高碳钢时的浇注曲线，连铸过程结晶器宽面热流逐步下降，窄面热流上升，随着连浇炉数的增加，发生粘结漏钢的概率超过30％，随炉次炉数的进一步增加漏钢概率几乎为70％。运用本发明的连铸保护渣，在钢水温度频繁波动及不断吸收夹杂物后，结晶器热流始终稳定，不会随着多炉连浇的进行而出现宽边热流下降，窄边热流上升的现象，本发明的连铸保护渣适用薄板坯连铸的高拉速并能保持稳定的高结晶器热流密度。

4.设计特定的卷取温度并严格控制。采用设计的卷取温度获得了细小的铁素体晶粒并有利于针状铁素体的生成，提高了钢板的强度和屈强比。研究表明，30CrMo热轧钢板在卷取过程中释放大量相变潜热，如果卷取温度控制不当将导致塌卷，钢卷无法交货，为此需将卷取温度设定在特定的范围并严格控制。产品卷型好，无塌卷现象。

5.产品质量高。淬火处理后的HRC硬度波动和钢板表面脱碳层深度是衡量30CrMo热轧钢板质量的主要技术指标，通常淬火后HRC硬度波动不超过3，按标准单面脱碳层深度不大于钢板厚度的1.5％。采用本发明的方法生产出高品质的30CrMo热轧钢板，具体体现在以下几个方面：(1)组织性能均匀，淬火处理后HRC硬度波动不大于2.5；(2)钢板表面单面脱碳层厚度小于钢板厚度的1.2％。(3)产品卷形好，无塌卷现象；(4)强度高，屈强比高。

本发明生产的30CrMo热轧钢板的机械性能屈服强度和抗拉强度保证的前提下，节约了合金，大大降低了生产成本；且30CrMo热轧钢板淬火后钢板HRC硬度波动小于2.5，单面脱碳层深度小于钢板厚度的1.2％，具有组织性能均匀、热稳定性高的特点，30CrMo热轧钢板的质量得到了显著的改善。

附图说明

图1是本发明实施例1所生产的30CrMo热轧钢板的微观组织示意图；

图2是本发明实施例2所生产的30CrMo热轧钢板的微观组织示意图；

图3是本发明实施例3所生产的30CrMo热轧钢板的微观组织示意图；

图4是本发明实施例4所生产的30CrMo热轧钢板的微观组织示意图；

图5是本发明实施例5所生产的30CrMo热轧钢板的微观组织示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例1

本实施例所述30CrMo热轧薄板的生产方法，该方法工艺流程：150t超高功率电炉冶炼、150t钢包炉精炼、薄板坯连铸、均热、高压水除鳞、热连轧、层流冷却、卷取。

精炼后钢水的化学成分为：C：0.30wt.％、Si：0.25wt.％、Mn：0.60wt.％、P 0.020wt.％、S 0.005wt.％、Cr：0.80wt.％、Mo：0.18wt.％，其余为Fe和不可避免的杂质。

薄板坯连铸连轧流程的工艺参数：铸坯入炉温度T_入为1050℃，钢水过热度T_过为40℃，终轧温度T_终为930℃，卷取温度T_卷为570℃，连铸拉速S_拉为5.5m/min，连铸液芯压下L_压为5mm。

所用保护渣的理化性能指标：熔融点为960℃，碱度为0.82，粘度为1300℃，0.65泊，体积密度为0.60Kg/L。

热轧钢板的微观组织见图1，其性能见表1。

表1实施例1的30CrMo热轧钢板的性能

钢板厚度mm	RelMPa	RmMPa	Rel/Rm	A％	热轧钢板HRC硬度	淬火后钢板HRC硬度波动	单面脱碳层深度％	卷型
									3.6	615	810	0.76	24	21	2.0	0.2	卷型良好，无塌卷

实施例2

本实施例所述30CrMo热轧薄板的生产方法，该方法工艺流程：150t超高功率电炉冶炼、150t钢包炉精炼、薄板坯连铸、均热、高压水除鳞、热连轧、层流冷却、卷取。

精炼后钢水的化学成分为：0.33wt.％、Si：0.20wt.％、Mn：0.50wt.％、P 0.015wt.％、S 0.008wt.％、Cr：0.90wt.％、Mo：0.15wt.％，其余为Fe和不可避免的杂质；

薄板坯连铸连轧流程的工艺参数：铸坯入炉温度T_入为1010℃，钢水过热度T_过为38℃，终轧温度T_终为900℃，卷取温度T_卷为600℃，连铸拉速S_拉为5.1m/min，连铸液芯压下L_压为10mm。

该实施例中所用保护渣的理化性能指标：熔融点为1020℃，碱度为0.92，粘度为1300℃，0.95泊，体积密度为0.40Kg/L。

热轧钢板的微观组织见图2，性能见表2。

表2实施例2的30CrMo热轧钢板的性能

钢板厚度mm	RelMPa	RmMPa	Rel/Rm	A％	热轧钢板HRC硬度	淬火后钢板HRC硬度波动	单面脱碳层深度％	卷型
									3.2	665	860	0.77	20	23	2.2	0.4	卷型良好，无塌卷

实施例3

本实施例所述30CrMo热轧薄板的生产方法，该方法工艺流程：150t超高功率电炉冶炼、150t钢包炉精炼、薄板坯连铸、均热、高压水除鳞、热连轧、层流冷却、卷取。

精炼后钢水的化学成分为：C：0.31wt.％、Si：0.30wt.％、Mn：0.40wt.％、P 0.008wt.％、S 0.012wt.％、Cr：0.95wt.％、Mo：0.20wt.％，其余为Fe和不可避免的杂质；

薄板坯连铸连轧流程的工艺参数：铸坯入炉温度T_入为980℃，钢水过热度T_过为36℃，终轧温度T_终为830℃，卷取温度T_卷为540℃，连铸拉速S_拉为4.6m/min，连铸液芯压下L_压为15mm。

该实施例中所用保护渣的理化性能指标：熔融点为990℃，碱度为1.02，粘度为1300℃，1.25泊，体积密度为0.80Kg/L。

热轧钢板的微观组织见图3，性能见表3。

表3实施例3的30CrMo热轧钢板的性能

钢板厚度mm	RelMPa	RmMPa	Rel/Rm	A％	热轧钢板HRC硬度	淬火后钢板HRC硬度波动	单面脱碳层深度％	卷型
									2.6	810	955	0.85	13	21	2.3	0.6	卷型良好，无塌卷

实施例4

本实施例所述30CrMo热轧薄板的生产方法，该方法工艺流程：150t超高功率电炉冶炼、150t钢包炉精炼、薄板坯连铸、均热、高压水除鳞、热连轧、层流冷却、卷取。

精炼后钢水的化学成分为：C：0.26wt.％、Si：0.37wt.％、Mn：0.40wt.％、P 0.030wt.％、S 0.020wt.％、Cr：1.10wt.％、Mo：0.22wt.％，其余为Fe和不可避免的杂质；

薄板坯连铸连轧流程的工艺参数：铸坯入炉温度T_入为950℃，钢水过热度T_过为34℃，终轧温度T_终为880℃，卷取温度T_卷为620℃，连铸拉速S_拉为4.2m/min，连铸液芯压下L_压为3mm。

该实施例中所用保护渣的理化性能指标：熔融点为975℃，碱度为0.98，粘度为1300℃，0.78泊，体积密度为0.50Kg/L。

热轧钢板的微观组织见图4，性能见表4。

表4实施例4的30CrMo热轧钢板的性能

钢板厚度mm	RelMPa	RmMPa	Rel/Rm	A％	热轧钢板HRC硬度	淬火后钢板HRC硬度波动	单面脱碳层深度％	卷型
									4.0	670	850	0.79	18.5	23	2.1	0.8	卷型良好，无塌卷

实施例5

本实施例所述30CrMo热轧薄板的生产方法，该方法工艺流程：150t超高功率电炉冶炼、150t钢包炉精炼、薄板坯连铸、均热、高压水除鳞、热连轧、层流冷却、卷取。

精炼后钢水的化学成分为：C：0.34wt.％、Si：0.17wt.％、Mn：0.70wt.％、P 0.025wt.％、S 0.025wt.％、Cr：1.00wt.％、Mo：0.25wt.％，其余为Fe和不可避免的杂质；

薄板坯连铸连轧流程的工艺参数：铸坯入炉温度T_入为910℃，钢水过热度T_过为32℃，终轧温度T_终为850℃，卷取温度T_卷为520℃，连铸拉速S_拉为3.7m/min，连铸液芯压下L_压为19mm。

该实施例中所用保护渣的理化性能指标：熔融点为1010℃，碱度为0.86，粘度为1300℃，1.10泊，体积密度为0.70Kg/L。

热轧钢板的微观组织见图5，性能见表5。

表5实施例5的30CrMo热轧钢板的性能

钢板厚度mm	RelMPa	RmMPa	Rel/Rm	A％	热轧钢板HRC硬度	淬火后钢板HRC硬度波动	单面脱碳层深度％	卷型
									4.5	665	860	0.77	15.5	22	2.0	1.0	卷型良好，无塌卷

从实施例1-5可以看出，根据本发明方法生产的30CrMo热轧钢板，组织性能均匀，淬火处理后HRC硬度波动不大于2.5；钢板表面脱碳层深度小于钢板厚度的1.2％，产品卷型好，无塌卷。钢水的过热度越高，铸坯入炉温度越高，脱碳层越薄，产品性能越好。

以上仅为本发明的具体实施例，并不以此限定本发明的保护范围；在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种生产30CrMo热轧钢板的方法，其特征在于：采用薄板坯连铸连轧流程，主要包括冶炼、精炼、薄板坯连铸、均热、高压水除鳞、热连轧、冷却、卷取步骤，

其中，精炼后钢水的化学成分为：C：0.26～0.34wt.％、Si：0.17～0.37wt.％、Mn：0.40～0.70wt.％、P≤0.035wt.％、S≤0.035wt.％、Cr：0.80～1.10wt.％、Mo：0.15～0.25wt.％，其余为Fe和不可避免的杂质；

所述薄板坯连铸连轧流程的工艺参数为：连铸拉速S_拉为3.5m/min≤S_拉≤5.5m/min，铸坯入炉温度T_入为900℃≤T_入≤1050℃，终轧温度T_终为830℃≤T_终≤930℃，卷取温度T_卷为520℃≤T_卷≤620℃，钢水过热度T_过为30℃＜T_过≤40℃，铸坯液芯压下L_压为2≤L_压≤20mm；

采用保护渣浇注，所述保护渣的理化性能为：熔融点为990±30℃，碱度为0.92±0.1，粘度为1300℃，0.95±0.3泊，体积密度为0.60±0.2Kg/L。

2.根据权利要求1所述的30CrMo热轧钢板的生产方法，其特征在于：所述钢水的化学成分为：C：0.30～0.33wt.％、Si：0.20～0.30wt.％、Mn：0.40～0.60wt.％、P≤0.025wt.％、S≤0.025wt.％、Cr：0.80～0.90wt.％、Mo：0.15～0.20wt.％，其余为Fe和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的30CrMo热轧钢板的生产方法，其特征在于：所述铸坯液芯压下L_压为5mm≤L_压≤15mm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的30CrMo热轧钢板的生产方法，其特征在于：所述钢水过热度T_过为34℃≤T_过≤40℃，铸坯入炉温度T_入为950℃≤T_入≤1050℃。

5.根据权利要求4所述的30CrMo热轧钢板的生产方法，其特征在于：所述钢水过热度T_过为37℃≤T_过≤40℃，铸坯入炉温度T_入为1000℃≤T_入≤1050℃。

6.根据权利要求1-3任一项所述的30CrMo热轧钢板的生产方法，其特征在于：所述卷取温度T_卷为540℃≤T_卷≤600℃。

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