CN101773930B

CN101773930B - 一种生产65Mn热轧钢板的方法

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Publication number: CN101773930B
Application number: CN2010100195745A
Authority: CN
Inventors: 苏东; 庄汉洲; 宋昕
Original assignee: GUANGZHOU ZHUJIANG STEEL Co Ltd
Current assignee: GUANGZHOU ZHUJIANG STEEL Co Ltd
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2030-01-21
Also published as: CN101773930A

Abstract

本发明公开了一种生产65Mn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。钢水过热度T_过为30℃＜T_过≤45℃，铸坯入炉温度T_入为900℃≤T_入≤1050℃，终轧温度T_终为850℃≤T_终≤950℃，卷取温度T_卷为550℃≤T_卷≤650℃，铸坯液芯压下L_压为2≤L_压≤20mm，单边脱碳层深度是钢板厚度的0.3～0.9％。精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分为：C：0.62～0.70wt.％、Si：0.17～0.37wt.％、Mn：0.90～1.20wt.％、P≤0.035wt.％，S≤0.035wt.％、Cr≤0.25wt.％、Ni≤0.25wt.％，其余为Fe和不可避免的杂质。采用本发明的方法生产的65Mn热轧钢板，具有组织性能均匀、热稳定性高、强度高的特点，65Mn热轧钢板的质量得到了显著的改善。

Description

一种生产65Mn热轧钢板的方法

技术领域

本发明涉及弹簧钢生产技术领域，特别涉及一种生产65Mn热轧钢板的方法。

背景技术

65Mn钢具有较高的硬度，淬透性好，脱碳倾向少，价格低廉，切削性好等优点，但它有过热敏感性，易产生淬火裂纹，并有回火脆性。65Mn钢用途广泛，主要生产成钢丝，钢带，用于制造各种截面较少的扁，圆弹簧，板簧和弹簧片等。65Mn钢在汽车业，电子业，火车等交通运输工具用量很大，它也可制造圆锯片，用以高速切削各类型钢，钢管和钢筋。

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，中高碳钢，特别是弹簧钢领域鲜有涉及。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的劳动才能得出。张亮洲等人发表的论文《薄板坯连铸连轧生产65Mn高碳高强钢的实践》中介绍了湖南华菱涟源钢铁有限公司在CSP线上所生产的65Mn热轧钢板的碳含量为0.65％，屈服强度为490MPa，抗拉强度为870MPa，延伸率为18％，强度比传统工艺生产的65Mn强度提高了约30％～40％。

65Mn热轧钢板开发生产现有技术还存在以下主要问题：由于65Mn碳含量高、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；65Mn的凝固温度低，热强度差，裂纹敏感性大，容易产生表面裂纹，直接影响产品质量；同时钢种液相线温度低，浇注温度和浇注速度较低；同时由于初始生成的坯壳凝固收缩小容易产生粘结漏钢。此外，还存在淬火处理后钢板硬度波动和脱碳层深度的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中生产65Mn热轧钢板存在的主要问题，特别是对65Mn热轧钢板生产中存在的关键技术问题如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65Mn热轧钢板的方法，采用本发明所述方法所生产的65Mn热轧钢板，具有淬火后钢板硬度波动和脱碳层深度小的特点，能显著改善65Mn热轧钢板的质量。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种生产65Mn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：0.62～0.70wt.％、Si：0.17～0.37wt.％、Mn：0.90～1.20wt.％、P≤0.035wt.％，S≤0.035wt.％、Cr≤0.25wt.％、Ni≤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：钢水过热度T_过为30℃＜T_过≤45℃，铸坯入炉温度T_入为900℃≤T_入≤1050℃，终轧温度T_终为850℃≤T_终≤950℃，卷取温度T_卷为550℃≤T_卷≤650℃，连铸拉速S_拉为3.5m/min≤S_拉≤5.5m/min。单边脱碳层深度是钢板厚度的0.3～0.9％；

采用保护渣浇注，所述保护渣的理化性能指标：熔融点为970±20℃，碱度为0.90±0.06，粘度为1300℃，0.95±0.3泊，体积密度为0.60±0.15Kg/L。

优选地，所述连铸拉速S_拉为4.3m/min≤S_拉≤5.5m/min。

优选地，所述钢水过热度T_过为35℃＜T_过≤45℃；所述卷取温度T_卷为550℃≤T_卷≤600℃。

本发明通过优化生产参数，得到了高品质的65Mn热轧钢板，具体地，与现有技术相比，本发明具有如下特点和有益效果：

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65Mn液相线温度低(液相线温度约为1470℃，比常用的低碳钢的液相线温度低约65℃)，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30～45℃，显著改善了铸坯质量。采用高的钢水过热度浇注，将提高铸坯入炉温度，对改善钢板表面脱碳层深度起到明显的作用。

2.控制较高的连铸拉速。实践证明，适当高的拉坯速度，在一定程度上抑制了柱状晶的生长，形成铸坯所需的等轴晶区，从而改善了铸坯的成分偏析，提高了铸坯质量。同时拉速提高到适当范围，钢水在结晶器中停留时间缩短，坯壳温度增高，凝固坯壳厚度减薄，同样的钢水静压力更容易使坯壳与结晶器壁接触，这样有利于传热，使热流密度随拉速的提高而增大，这对高碳钢浇注稳定顺行起到重要的作用。

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65Mn钢的专用保护渣，该保护渣突破了传统流程连铸保护渣的设计思路，具有低熔融点、低碱度、适中粘度及低体积密度的特点。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.设计特定的终轧温度和卷取温度并严格控制。研究表明，高的终轧温度可以弥补高的锰含量对析出的不利作用；提高终轧温度和降低卷曲温度有利于组织细化和析出，是获得产品良好综合性能的关键。此外，65Mn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，为此将终轧温度控制在850～950℃，卷取温度控制550～650℃特定的范围来解决这种问题，并有效地提高了65Mn热轧钢板的强度，同时延伸率仍保持在较高水平。

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65Mn热轧钢板质量的主要技术指标，按标准淬火处理后HRC硬度波动不大于3，单边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65Mn热轧钢板，具体体现在以下几个方面：(1)组织性能均匀，淬火处理后硬度波动不大于2.6HRC；(2)钢板表面单边脱碳层深度是钢板厚度的0.3～0.9％；(3)产品卷形好，无塌卷现象；(4)强度高，塑性好。

本发明生产的65Mn热轧钢板的机械性能屈服强度为599～825MPa，抗拉强度为930～1115MPa，延伸率为17～23％，HRC硬度为19～30，淬火后钢板硬度波动小于2.6HRC，单边脱碳层深度小于钢板厚度的0.9％，比现有技术生产的65Mn热轧钢板，其屈服强度提高了约22.3～68.4％，抗拉强度提高了约6.9～28.2％，且钢板延伸率仍保持在较高水平。同时根据本发明生产的65Mn热轧钢板具有组织性能均匀、热稳定性高的特点，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65Mn热轧薄板的微观组织示意图；

图2是本发明实施例2所生产的65Mn热轧薄板的微观组织示意图；

图3是本发明实施例3所生产的65Mn热轧薄板的微观组织示意图；

图4是本发明实施例4所生产的65Mn热轧薄板的微观组织示意图；

图5是本发明实施例5所生产的65Mn热轧薄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

生产本实施例的65Mn热轧薄板，包括以下步骤：

薄板坯连铸连轧的工艺流程：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：0.63wt.％、Si：0.19wt.％、Mn：0.97wt.％、P：0.006wt.％，S：0.012wt.％、Cr：0.06wt.％、Ni：0.08wt.％，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：钢水过热度T_过为33℃，铸坯入炉温度T_入为935℃，终轧温度T_终为860℃，卷取温度T_卷为635℃，连铸拉速S_拉为3.6m/min。

保护渣的理化性能指标：熔融点为980～990℃，碱度为0.95，粘度为(1300℃)0.95±0.1泊，体积密度为0.60±0.05Kg/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65Mn热轧钢板的性能

钢板厚度mm	RelMPa	RmMPa	A％	热轧钢板硬度HRC	淬火后钢板硬度波动HRC	单边脱碳层深度％	卷型
								3.5	600	960	18.5	23	2.5	0.9	卷型良好，无塌卷

实施例2

生产本实施例的65Mn热轧薄板，包括以下步骤：

精炼后钢水的化学成分为：C：0.66wt.％、Si：0.35wt.％、Mn：1.10wt.％、P：0.015wt.％，S≤0.007wt.％、Cr：0.09wt.％、Ni：0.07wt.％，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：钢水过热度T_过为44℃，铸坯入炉温度T_入为1030℃，终轧温度T_终为940℃，卷取温度T_卷为580℃，连铸拉速S_拉为5.3m/min。

所用保护渣的理化性能指标：熔融点为960～970℃，碱度为0.89，粘度为(1300℃)0.93±0.1泊，体积密度为0.60±0.10Kg/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65Mn热轧钢板的性能

钢板厚度mm	RelMPa	RmMPa	A％	热轧钢板硬度HRC	淬火后钢板硬度波动HRC	单边脱碳层深度％	卷型
								2.2	825	1115	19	26	1.8	0.4	卷型良好，无塌卷

实施例3

生产本实施例的65Mn热轧薄板，包括以下步骤：

精炼后钢水的化学成分为：C：0.69wt.％、Si：0.19wt.％、Mn：0.99wt.％、P：0.018wt.％，S：0.009wt.％、Cr：0.12wt.％、Ni≤0.08wt.％，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：钢水过热度T_过为36℃，铸坯入炉温度T_入为990℃，终轧温度T_终为890℃，卷取温度T_卷为560℃，连铸拉速S_拉为4.5m/min。

保护渣的理化性能指标：熔融点为960～970℃，碱度为0.93，粘度为(1300℃)0.96±0.12泊，体积密度为0.60±0.09Kg/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65Mn热轧钢板的性能

钢板厚度mm	RelMPa	RmMPa	A％	热轧钢板硬度HRC	淬火后钢板硬度波动HRC	单边脱碳层深度	卷型
								％
6.1	600	970	19	19	2.3	0.7	卷型良好，无塌卷

实施例4

生产本实施例的65Mn热轧薄板，包括以下步骤：

精炼后钢水的化学成分为：C：0.64wt.％、Si：0.23wt.％、Mn：0.98wt.％、P：0.009wt.％，S≤0.005wt.％、Cr：0.06wt.％、Ni：0.07wt.％，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：钢水过热度T_过为38℃，铸坯入炉温度T_入为980℃，终轧温度T_终为920℃，卷取温度T_卷为590℃，连铸拉速S_拉为5.0m/min。

保护渣的理化性能指标：熔融点为962～971℃，碱度为0.89，粘度为(1300℃)0.93±0.1泊，体积密度为0.61±0.10Kg/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65Mn热轧钢板的性能

钢板厚度mm	RelMPa	RmMPa	A％	热轧钢板硬度HRC	淬火后钢板硬度波动HRC	单边脱碳层深度％	卷型
								4.0	710	1045	20	26	1.3	0.6	卷型良好，无塌卷

实施例5

生产本实施例的65Mn热轧薄板，包括以下步骤：

精炼后钢水的化学成分为：C：0.67wt.％、Si：0.25wt.％、Mn：1.03wt.％、P：0.01wt.％，S≤0.003wt.％、Cr：0.06wt.％、Ni：0.11wt.％，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：钢水过热度T_过为41℃，铸坯入炉温度T_入为999℃，终轧温度T_终为930℃，卷取温度T_卷为560℃，连铸拉速S_拉为5.1m/min。

保护渣的理化性能指标：熔融点为962～971℃，碱度为0.87，粘度为(1300℃)0.93±0.1泊，体积密度为0.57±0.10Kg/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65Mn热轧钢板的性能

钢板厚度mm	RelMPa	RmMPa	A％	热轧钢板硬度HRC	淬火后钢板硬度波动HRC	单边脱碳层深度％	卷型
								2.4	775	1060	21.5	21	1.1	0.3	卷型良好，无塌卷

根据实施例1和5方法生产的65Mn热轧钢板，比实施例2、3、4方法生产的65Mn热轧钢板的产品性能更优。

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

1.一种生产65Mn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，精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分为：C：0.62～0.70wt.％、Si：0.17～0.37wt.％、Mn：0.90～1.20wt.％、P≤0.035wt.％，S≤0.035wt.％、Cr≤0.25wt.％、Ni≤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：钢水过热度T_过为30℃＜T_过≤45℃，铸坯入炉温度T_入为900℃≤T_入≤1050℃，终轧温度T_终为850℃≤T_终≤950℃，卷取温度T_卷为550℃≤T_卷≤650℃，连铸拉速S_拉为3.5m/min≤S_拉≤5.5m/min；

采用保护渣浇注，所述保护渣的理化性能为：熔融点为970±20℃，碱度为0.90±0.06，粘度在1300℃时为0.95±0.3泊，体积密度为0.60±0.15Kg/L。

2.根据权利要求1所述的生产65Mn热轧钢板的方法，其特征在于：所述工艺参数还包括：连铸拉速S_拉为4.3m/min≤S_拉≤5.5m/min。

3.根据权利要求1或2所述的生产65Mn热轧钢板的方法，其特征在于：所述终轧温度T_终为890℃≤T_终≤950℃。

4.根据权利要求3所述的生产65Mn热轧钢板的方法，其特征在于：所述卷取温度T_卷为550℃≤T_卷≤600℃。

5.根据权利要求1或2所述的生产65Mn热轧钢板的方法，其特征在于：所述钢水过热度T_过为35℃＜T_过≤45℃。

6.根据权利要求3所述的生产65Mn热轧钢板的方法，其特征在于：所述钢水过热度T_过为35℃＜T_过≤45℃。

7.根据权利要求4所述的生产65Mn热轧钢板的方法，其特征在于：所述钢水过热度T_过为35℃＜T_过≤45℃。