CN103667924A

CN103667924A - 一种40Cr热轧盘条的生产方法

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Publication number: CN103667924A
Application number: CN201310592692.9A
Authority: CN
Inventors: 郑家良; 龙国荣; 李正嵩; 李鸿荣; 高长益; 江金东; 吴华; 张东升; 王晓萍
Original assignee: Shougang Shuicheng Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Shougang Shuicheng Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2033-11-22
Also published as: CN103667924B

Abstract

本发明公开了一种40Cr热轧盘条的生产方法，包括转炉冶炼、LF炉精炼、连铸、铸坯缓冷、铸坯加热、控轧控冷等工序，特征是：（1）转炉采用双渣操作、出钢双挡渣技术，使钢水含P≤0.015％；（2）LF炉精炼采用喂SiCa线的方法对钢中夹杂物进行变性处理，用软吹氩去除钢中夹杂物；（3）连铸采用全保护浇铸；（4）铸坯堆垛缓冷；（5）铸坯加热时，缓慢升温，保证足够的均热时间；（6）控轧控冷使盘条的质量和性能达到GB/T3077—1999标准要求。本发明的生产方法能保证生产的φ10～12mm40Cr热轧盘条的成分和性能均满足GB/T3077-1999要求。适用于40Cr热轧盘条的生产企业。

Description

一种40Cr热轧盘条的生产方法

【技术领域】

本发明涉及炼钢，也涉及轧钢，进一步而言，属于热轧盘条的生产。

【背景技术】

40Cr属合金结构钢，执行标准GB/T3077—1999，是含碳量以质量计为0.37％～0.44％、含铬量为0.80％～1.10％的中碳合金结构钢。该钢经适当热处理后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，正火可促进组织球化，改进切削性能；在温度550℃～570℃进行回火后，具有最佳的综合力学性能。该钢的淬透性高于45^＃钢，适合于高频淬火、火焰淬火等表面硬化处理。这种钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件，如汽车的转向节、后半轴以及机床上的齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶尖套等；经淬火及中温回火后用于制造承受高负荷、冲击及中等速度工作的零件，如齿轮、主轴、油泵转子、滑块、套环等；经淬火及低温回火后用于制造承受重负荷、低冲击及具有耐磨性、截面上实体厚度在25mm以下的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等；经调质并高频表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而无很大冲击的零件，如齿轮、套筒、轴、主轴、曲轴、心轴、销子、连杆、螺钉、螺帽、进气阀等。此外，这种钢又适于制造进行碳氮共渗处理的各种传动零件，如直径较大和低温韧性好的齿轮和轴。

中国专利数据库中涉及热轧盘条的申请件不多，仅有200810048226.3号《拉拔用优质高碳钢热轧盘条的生产方法》、200910088148.4号《一种微合金化SWRH87B热轧盘条及其制造方法》、201020202199.3号《一种Φ5.5mm帘线钢热轧盘条生产装置》和201210331239.8号《一种含Nb微合金化高碳钢热轧盘条及制造方法》等。但尚无涉及40Cr热轧盘条生产的申请件。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种40Cr热轧盘条的生产方法，使φ10～12mm 40Cr热轧盘条的质量和性能满足标准GB/T3077—1999要求。

为实现这一目的，发明人提供的方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、连铸、铸坯缓冷、铸坯加热、控轧控冷等工序，本发明的技术特征是：

⑴ 转炉冶炼中采用高磷铁水，通过双渣操作、出钢双挡渣工艺，使钢水按质量分数计含P≤0.015％；

⑵ LF炉精炼中采用电石、SiFe粉造白渣，采用MnFe调锰、SiFe调硅，在钢水成分和温度达到要求后，喂SiCa线，喂线完毕软吹氩，软吹氩以钢包渣面微微涌动不裸露钢液面为宜；

⑶ 连铸过程采用全保护浇铸，从盛钢桶到中间包的钢流，采用长保护套管输送，并用吹氩气的方法进行密封；中间包采用专用覆盖剂覆盖钢水，使空气与钢水隔绝，同时达到对钢水保温的作用；从中间包到结晶器的钢流采用长套管输送，使钢流与空气隔绝；结晶器采用专用保护渣，使钢水与空气隔绝，同时对钢坯表面进行润滑，提高铸坯表面质量；

⑷ 高温铸坯堆垛缓冷，这是为了防止40Cr铸坯在冷却时产生较大的内应力使铸坯开裂；

⑸ 铸坯加热时要缓慢升温，并且保证足够的均热时间，让合金元素充分固溶强化，这是为了防止由于40Cr钢合金含量高，在铸坯加热时，容易产生较大的热应力而开裂；

⑹ 控轧控冷，即轧制时控制好预穿水温度、吐丝温度，调节好风冷线上的辊道速度和风机风量，得到期望的微观组织，使盘条的性能达到GB/T3077—1999标准要求。

上述第⑴个特征中，所述高磷铁水按质量分数计含P≥0.100％。

上述第⑵个特征中，所述钢水成分和温度达到要求是指钢水成分达到GB/T3077—1999标准要求，即按质量分数计C=0.37％～0.44％、Si=0.17％～0.37％、Mn=0.50％～0.80％、Cr=0.80％～1.10％、P≤0.025％、S≤0.025％，钢水温度=1550℃～1560℃；所述喂SiCa线的长度为200m；所述软吹氩时间≥8min。

上述第⑶个特征中，所述中间包专用覆盖剂的成分按质量百分数计为CaO=20％，SiO₂=36％，Al₂O₃=15％，MgO=10％，C=12％；所述结晶器专用保护渣的成分按质量百分数计为CaO=25％，SiO₂=33％，Al₂O₃=4％，MgO=2％，C=16％。

上述第⑷个特征中，所述堆垛缓冷是控制冷却速度为0.2℃/min～0.3℃/min。

上述第⑸个特征中，所述缓慢升温是控制升温速度为8℃/min～10℃/min。

上述第⑹个特征中，所述预穿水温度为850℃～900℃，吐丝温度为 850℃～890℃；所述风冷线上的辊道速度为0.10m/s，所述风机风量控制为40000～80000m³/h。

本发明的40Cr热轧盘条的生产方法能保证生产的φ10～12mm 40Cr热轧盘条的成分和性能均满足GB/T3077—1999要求。适用于40Cr热轧盘条的生产企业。

【具体实施方式】

以首钢水城钢铁集团公司炼钢厂和轧钢厂采用本发明生产40Cr热轧盘条的实践为例，进一步说明本发明。

生产工艺流程

生产工艺包括以下工序：高炉铁水进入100t顶底复吹转炉冶炼、脱氧合金化、LF炉精炼、150mm×150mm方坯连铸、铸坯缓冷、铸坯加热、控轧控冷、Stellmor风冷线冷却、集卷、检测、入库。

顶底复吹转炉冶炼

（1）原料条件

铁水成分以质量分数计为Si=0.30％～0.80 ％、Mn=0.30％～0.80％、P≤0.120％、S≤0.050％，铁水温度≥1250℃，采用优质废钢，石灰成分以质量分数计为CaO＞90％、SiO₂≤1.5％、S＜0.15％，石灰活性度＞310ml。

（2）装入制度

钢铁料入炉总量为90t,其中铁水80t，废钢10t。

（3）造渣制度

当铁水含P以质量分数计＞0.100％时，采用双渣操作，当铁水P≤0.100 ％时，采用单渣操作。

（4）终点控制

采用高拉补吹，避免多次后吹，确保钢水不过氧化，出钢成分以质量分数计含C≥0.10％、P≤0.015％、S≤0.035％。

（5）出钢操作

保证出钢口状况良好，出钢时间≥3min，采用挡渣塞+挡渣棒双挡渣出钢，钢包渣层厚度≤50mm。

（6）钢包要求

要求用红钢包，钢包温度≥900℃，底吹砖畅通，钢包洁净，不得有包沿，确保大包水口自开。

（7）脱氧合金化

采用SiMn合金配Mn,不足Si用SiFe补齐，用高碳CrFe配Cr，用SiCaBa进行终脱氧，合金加入顺序为SiMnFe－增碳剂－SiFe－CrFe－SiCaBa（50～80kg/炉）。

（8）转炉温度控制

对于连浇的第1炉，出钢温度≤1650℃，吹氩后温度为1560℃～1570℃；从连浇的第2炉开始以后的炉次，出钢温度≤1640℃，吹氩后温度为1550℃～1560℃。

（9）钢水成分控制

按水钢内控目标规定的成品成分的中下限控制，转炉冶炼的成分控制目标值（即钢水到达LF炉精炼站时的成分）以质量分数计为C=0.25％～0.35 ％、Si=0.13％～0.17％、Mn= 0.50％～0.60％、Cr=0.75％～0.85％、P≤0.020 ％、S≤0.035％。

钢包精炼

（1）流程

精炼流程包括以下工序：钢水进站－破渣壳、预吹氩－入加热位－成分粗调、加第一批料－加热、造白渣－精炼至10min时测温、取样－调温度、成分－测温、取样－出加热位－喂SiCa线－软吹氩－加保温剂－连铸。

（2）破渣壳

钢水进精炼站后接通底吹管后强吹氩破渣壳。

（3）精炼操作

根据钢水到站温度，采用相应的供电功率化渣，在供电8min内形成白渣，并保持白渣时间不小于10min，根据炉内温度、钢水硫含量和化渣情况调节合成渣用量，采用电石、SiFe粉造白渣。精炼过程调节除尘风机风量保证微正压操作。

（4）钢水成分调整

采用MnFe调锰、SiFe调硅。

（5）喂线和软吹

在钢水成分和温度达到要求后出加热位，喂SiCa线200米/炉，喂线完毕软吹氩，软吹氩时间≥8min，软吹氩时，以钢包渣面微微涌动不裸露钢液面为宜。

（6）精炼周期

精炼周期按40～45min控制。

（7）出精炼站钢水成分

出精炼站钢水成分以质量分数计为：C=0.40±0.01％、Si=0.25±0.05 ％、Mn=0.65±0.05％、Cr=0.95±0.05％、P≤0.020％、S≤0.015％。

（6）出精炼站钢水温度

连浇第1炉钢水软吹结束温度按1585℃～1595℃控制，从连浇第2炉开始以后的炉次按1550℃～1560℃控制。

连铸

（1）保护渣

中间包采用45^#钢保护渣全保护浇铸。

（2）铸速

用中间包塞棒控制注流，结晶器钢水面波动控制在±10mm，拉坯速度为1.8±0.05m/min，起步拉速为1.0m/min，正常工作拉速为1.75～1.85m/min。

（3）中间包钢水温度

因为40Cr钢的液相线温度为1497℃，中间包钢水过热度按液相线以上15℃～30℃控制，而连浇第1炉钢水在此基础上再高出10℃，所以，对于连浇第1炉钢，中间包钢水温度控制为1522℃～1537℃，从连浇第2炉钢开始及以后的炉次，中间包钢水温度控制为1512℃～1527℃。

（4）连铸配水

二冷比水量为0.6～0.9 L/kg钢水，水压为1.0～1.1MPa，流量计算公式为Q=aVg+b 其中Q—水量，m³/h；a、b—配水系数；Vg—拉坯速度，m/min。

（5）矫直温度

矫直温度≥900℃，以避开裂纹敏感温度。

（6）结晶器振动参数

振幅h=4.1mm，负滑脱率=40％；振动频率f=87.5Vg，其中f—振动频率，次/min；Vg—拉坯速度，m/min。

（7）结晶器电磁搅拌

电流250A，频率4Hz。

（8）注流保护

盛钢桶长水口和中间包长水口均为铝碳质，盛钢桶长水口吹氩气密封，中间包长水口采用耐高温纤维垫密封，以减少钢水二次氧化。中间包采用挡渣墙，采用无碳覆盖剂保温，中间包在开浇前吹氩2～3min，以减少开浇时的钢水二次氧化及增氮。

（9）中间包液面

中间包液面控制在600～700mm,液面波动为±50mm。

（10）铸坯冷却

铸坯堆垛缓冷，以防止开裂。

（11）铸坯质量

中心疏松≤0.5级，中心缩孔≤0.5级，中心裂纹≤1.0级，中间裂纹≤1.0级，所有缺陷之和不大于3.0级。

轧钢

（1）铸坯加热

铸坯按炉组批，加热段1100～1150℃，均热段1080～1130℃，出炉温度950～1030℃、目标温度980℃，钢坯加热应均匀，钢坯头、中、尾温差≤50℃，加热过程中防止钢坯出现过热、过烧等现象，炉内为微还原性气氛，若停轧在30min以上立即降温到900℃保温。

（2）轧制规格

φ10mm和φ12mm。

（3）轧制控制

出预穿水温度为850℃～900℃，吐丝温度为850℃～890℃，目标值为870℃。

（4）表面质量控制

轧制前，对各机架进出口导卫、轧槽的使用情况进行检查，对不符合要求的要及时更换，盘条头尾缺陷部分必须剪净。

（5）盘条不圆度控制

成品盘条不圆度控制在0.30mm以内，成品表面应光滑，无肉眼可见的裂纹、折叠、耳子等缺陷，严禁出现多头。

采用本工艺生产的φ10～12mm 40Cr热轧盘条的成分和性能均满足GB/T3077—1999要求。

Claims

1.一种40Cr热轧盘条的生产方法，包括转炉冶炼、LF炉精炼、连铸、铸坯缓冷、铸坯加热、控轧控冷、成品检测、产品入库工序，其特征包括：

⑵ LF炉精炼中采用电石、SiFe粉造白渣，采用MnFe调锰、SiFe调硅，在钢水成分和温度达到要求后，喂SiCa线，喂线完毕软吹氩，软吹氩，以钢包渣面微微涌动不裸露钢液面为宜；

⑷ 高温铸坯堆垛缓冷，以防止40Cr铸坯在冷却时产生较大的内应力使铸坯开裂；

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于第⑴个特征中，所述高磷铁水按质量分数计含P≥0.100％。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于第⑵个特征中，所述钢水成分和温度达到要求是指钢水成分达到GB/T3077—1999标准要求，即按质量分数计C=0.37％～0.44％、Si=0.17％～0.37％、Mn=0.50％～0.80％、Cr=0.80％～1.10％、P≤0.025％、S≤0.025％，钢水温度=1550℃～1560℃；所述喂SiCa线的长度为200m；所述软吹氩时间≥8min。

4. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于第⑶个特征中，所述中间包专用覆盖剂的成分按质量百分数计为CaO=20％，SiO₂=36％，Al₂O₃=15％，MgO=10％，C=12％；所述结晶器专用保护渣的成分按质量百分数计为CaO=25％，SiO₂=33％，Al₂O₃=4％，MgO=2％，C=16％。

5. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于第⑷个特征中，所述堆垛缓冷是控制冷却速度为0.2℃/min～0.3℃/min。

6. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于第⑸个特征中，所述缓慢升温是控制升温速度为8℃/min～10℃/min。

7. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于第⑹个特征中，所述预穿水温度为850℃～900℃，吐丝温度为850℃～890℃；所述风冷线上的辊道速度为0.10m/s，所述风机风量控制为40000～80000m³/h。