CN103785695A - 一种降低低碳冷镦钢屈强比的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种降低低碳冷镦钢屈强比的控制方法，属于轧钢技术领域。用于低碳冷镦钢热轧盘条屈强比的控制。通过控制精轧温度，在轧制变形过程中控制钢中固溶氮在奥氏体区以大尺寸AlN的形式析出。同时，避免由于轧制温度太高造成的粗大奥氏体晶粒或精轧温度太低在部分再结晶区轧制造成的混晶，轧后产生大面积的粗晶魏氏组织。通过控制吐丝温度860-900、℃保温罩开启和辊速控制斯太尔摩风冷线控制入罩温度700～750，℃出罩温度550～600℃，罩内平均冷速控制在0.4～0.6℃/s范围内，缓冷时间260～420s。钢中固溶N在铁素体区以小尺寸20～60nmAlN的形式析出。优点在于，使热轧盘条屈强比得到了有效的控制，显著降低了热轧盘条深拉拔的加工硬化，减小了断丝率和磨具的损耗，大幅度提高了拉丝磨具寿命。

Description

一种降低低碳冷镦钢屈强比的控制方法

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，特别是提供了一种降低低碳冷镦钢屈强比的控制方法，应用于高速线材厂生产低碳冷镦钢热轧盘条。

背景技术

深加工行业技术的进步使得盘条拉拔速率不断提高，大大提高了生产效率，同时为了保证钢丝力学性能，往往要采用复杂的工艺设备控制拉拔过程钢丝的升温，原因就是盘条在塑性变形过程中，大约有60-70%拉拔做功转变为钢丝的形变热，形变热的提高，造成钢丝在生产过程出现明显的形变时效，进而出现塑性恶化和断丝，所以深加工企业对盘条的性能指标也提出要求，而高线厂为解决这一问题，除了在依靠材料合金成分的优化外，就是要不断降低材料的拉拔硬化率，屈强比是衡量材料加工硬化过程性能的最直接的指标。尤其低碳冷镦钢热轧盘条主要用来制作冷镦标准件，用户在后续深加工过程中需要进行多道次深拉拔。低碳冷镦钢热轧盘条屈强比(屈服强度)高，加工硬化率高，会导致拉拔断丝率高、加剧模具的磨损，严重降低拉丝模具寿命，成本急剧增加。目前热轧盘条深拉拔过程中减少拉拔道次、增加拉拔量、减免退火成为深加工发展方向。降低热轧盘条的拉拔加工硬化成为低碳冷镦钢一直关注的重点，是轧钢工艺研究的主要方面。引起热轧盘条加工硬化的因素有多方面原因，如元素Si含量和原始奥氏体晶粒尺寸等。但钢中固溶N会导致屈服强度高，加工硬化率高，也是导致加工硬化的一个原因。因此，控制钢中固溶N的析出能有效的降低钢丝的加工硬化是至关重要的。

针对低碳冷镦钢，Al是较为理想的固氮元素。研究结果表明，AlN析出分为高温奥氏体区和低温铁素体区，析出都遵循C曲线，存在析出“鼻子温度”区间。在控制AlN在高温奥氏体区析出的基础上，进一步控制在低温铁素体区析出小颗粒AlN成为控制低碳冷镦钢固溶N析出的关键。普通方法生产的低碳冷镦钢热轧盘条中存在少部分AlN析出，固溶N含量较高。关于ALN的析出科研人员研究较多，但是大多是在板坯连铸和轧制过程中，而研究高线轧制控制未见报道。钢铁研究学报在《低碳铝镇静钢中AlN的沉淀析出》文中介绍了薄板坯连铸连轧低碳铝镇静钢中ALN的沉淀析出行为，提出在热轧钢板卷取后的缓慢空冷过程中可以析出少量的AlN，但未对析出温度区间及时间、冷速方面进行研究；钢铁在《薄板坯连铸连轧的低碳铝镇静钢中AlN作用的试验研究》文中介绍了AlN析出对沉淀强化和晶粒细化方面作了分析，未对AlN析出条件进行研究；钢铁在《热轧带钢卷带及其冷却过程ALN沉淀析出模拟研究》文中通过模拟方法研究了热轧带钢卷取温度及冷却速率对固溶N析出的影响。北京科技大学学报在《卷取温度对低碳钢组织性能及AlN析出行为的影响》文中同样研究了卷取温度对ALN析出的影响。专利中201310059560.X提出了控制低碳冷镦钢屈强比的热轧方法，主要是控制高温区间(奥氏体区)大颗粒AlN析出，而没有针对低温铁素体区AlN析出提出析出温度区间、缓冷时间和冷速控制。但关于高线生产低碳冷镦钢过程中在斯太尔摩风冷线控制ALN低温铁素体区析出尚未见任何报道。

本发明提供了一种降低低碳冷镦钢热轧盘条屈强比的控制方法，在深入分析确定ALN在低碳冷镦钢低温铁素体区析出温度范围和临界冷速的基础上，对热轧盘条控轧控冷过程各工艺环节提出具体量化控制，提出适合于目前高线厂生产低碳冷镦钢盘条生产工艺的优化方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低低碳冷镦钢屈强比的控制方法，解决了低碳冷镦钢热轧盘条屈强比高的问题，适合于高速线材厂生产工艺的优化调整，包括精轧温度控制，吐丝温度控制和斯太尔摩风冷线保温温度和缓冷冷速控制。

本发明通过控制高线生产过程中轧制温度、吐丝温度、斯太尔摩线上AlN铁素体区析出温度区间范围以及温度区间内平均冷速、保温时间来控制热轧盘条屈强比。在工艺中控制的技术参数为：

(1)精轧入口温度控制在900～950℃范围内，精轧温升控制在100℃范围内；

AlN在低碳钢控轧控冷冷却过程中析出存在两个温度区间，分别是高温区(奥氏体区)和低温区(铁素体区)。在奥氏体和铁素体区的析出过程都遵循C曲线，存在“鼻子”温度区间。较大的形变量及形变速率有利于AlN在高温区(奥氏体区)的析出。低碳冷镦钢SWRCH22A中AlN在奥氏体区大量析出温度区间900～1000℃。精轧温度高容易造成粗大的奥氏体晶粒，轧后很容易在界面产生大面积的粗晶魏氏组织。如果精轧温度太低，发生在部分再结晶区间轧制，很容易形成混晶组织。因此，900-950℃是较为合适的精轧温度。

(2)精轧后，采用合适的水冷工艺，吐丝温度控制在860～900℃范围内；

通过开启精轧后1～5号水冷箱，控制吐丝温度在860～900℃范围内。精轧后水冷作用其一是防止精轧温升后，造成组织异常长大，而产生粗晶。其二是吐丝温度高于900℃，容易引起严重的边部对称粗晶组织。温度在820～860℃范围内，热轧盘条表面氧化铁皮会出现明显的红锈，影响机械除磷性能。

(3)斯太尔摩风冷线控制入罩温度700～750℃，出罩温度550～600℃，罩内平均冷速控制在0.4～0.6℃/s范围内；

通过开启保温罩，控制入罩温度700～750℃，出罩温度550～600℃。AlN在铁素体区析出遵循C曲线，存在孕育期。现场斯太尔摩线连续冷却过程中需要足够的温度和时间条件，低温析出温度区间存在临界冷速(平均冷速)。使固溶N尽可能多在铁素体区以AlN形式析出20～60nm小尺寸AlN，降低屈服强度，以至于降低屈强比，降低加工硬化率。分别为低碳冷镦钢SWRCH22A工艺控制前后热轧盘条和深拉拔成3.1mm丝径的加工硬化(应力应变)对比曲线如图1，图2。分别为SWRCH22A热轧盘条工艺控制前、后AlN析出TEM观察照片如图3，图4，图5。

本发明的优点在于，使热轧盘条屈强比得到了有效的控制，显著降低了热轧盘条深拉拔的加工硬化，减小了断丝率和磨具的损耗，大幅度提高了拉丝磨具寿命。

附图说明

图1为低碳冷镦钢SWRCH22Aφ6.5mm规格热轧盘条工艺控制前后加工硬化对比曲线。

图2为低碳冷镦钢SWRCH22A6.5mm规格热轧盘条深拉拔成3.1mm后的工艺控制前后加工硬化对比曲线。

图3为低碳冷镦钢SWRCH22A热轧盘条工艺控制前大颗粒AlN析出TEM照片。

图4为低碳冷镦钢SWRCH22A控冷过程中在低温区平均冷速为0.6℃/s控制后AlN析出TEM照片。

图5为低碳冷镦钢SWRCH22A控冷过程中在低温区平均冷速为0.4℃/s控制后AlN析出TEM照片。

具体实施方式

本发明在首钢一线材160mm2生产Φ6.5mm SWRCH22A盘条中得到应用，明显降低了热轧盘条屈强比。

1.精轧入口温度控制在925℃；

2.开启精轧后1、2、3、4和5号水冷箱，吐丝温度控制在880℃；

3.开启7～26#保温罩，入罩温度控制在720℃，出罩温度565℃，罩内平均冷速控制在0.475℃/s，缓冷析出时间326s。

表1为控制前后￠6.5mm低碳冷镦钢SWRCH22A盘条的力学性能。

如表1所示是实施例中低碳冷镦钢SWRCH22A控制前后的抗拉强度、屈服强度以及屈强比，在不影响盘条组织转变的前提条件下，通过控制AlN在铁素体区析出“鼻子”温度区间控制冷速，提供充分的缓冷时间，使固溶N以AlN的形式更充分的析出，从而降低了低碳冷镦钢热轧盘条屈服强度，降低了屈强比，有利于热轧盘条深拉拔。

Claims (1)

1.一种降低低碳冷镦钢屈强比的控制方法，其特征在于，工艺步骤及控制的技术参数为：

(1)精轧入口温度控制在900～950℃范围内，精轧温升控制在100℃范围内；

(2)精轧后，采用合适的水冷工艺，吐丝温度控制在860～900℃范围内；

(3)斯太尔摩风冷线控制入罩温度700～750℃，出罩温度550～600℃，罩内平均冷速控制在0.4～0.6℃/s范围内，缓冷时间260～420s。

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