CN104438326B - 薄板坯连铸连轧中高碳钢的轧制工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种薄板坯连铸连轧中高碳钢的轧制工艺，其步骤包括：连铸、均热、除鳞、轧制、机架间冷却、层流冷却、卷取、保温罩缓冷的工序，其特征在于：所述轧制工序包括奥氏体完全再结晶轧制、未再结晶区奥氏体轧制、两相区轧制3个阶段。用本发明工艺轧制得到的中高碳钢组织为均匀细小的铁素体和粒状珠光体，可以改善带状组织，力学性能好，成型前不需要再进行退火工艺，降低成本，具有很强的实用性。

Description

薄板坯连铸连轧中高碳钢的轧制工艺
技术领域
本发明属于轧钢工艺领域，具体是指一种薄板坯连铸连轧中高碳钢的轧制工艺。
背景技术
中高碳钢热处理后具有高硬度、高耐磨性的特点，广泛应用于矿山、机械、汽车、装饰等国民经济重要支柱行业。由于薄板坯连铸连轧具有凝固速度快、加热温度低、加热时间短等特点，在控制偏析和脱碳方面具有独到优势，能显著提高成材率和降低生产成本，使得越来越多钢厂把中高碳钢转移到薄板坯连铸连轧产线，如珠江钢铁(如CN 101773930 A)、涟源钢铁(如CN 101798656 B)、河北钢铁(CN 101974721 A)等先后在薄板坯连铸连轧产线实现中高碳钢的生产。
但是，高碳钢的碳含量高，而薄板坯的冷却速度快，因此采用薄板坯连铸连轧流程生产的中高碳钢一般强度、硬度均较高。而热轧中高碳钢后续往往要经成型、冷轧后再进行热处理，所以为了降低中高碳钢的强度和硬度，在热轧后通常要增加退火工序，这就导致产品流程增长、成本增加、生产效率降低。
发明内容
本发明的目的是根据现有技术的不足提供一种薄板坯连铸连轧中高碳钢的轧制工艺，利用该工艺生产中高碳钢可以实现在线软化，避免后续退火工序，降低成本。
本发明的技术方案如下：一种薄板坯连铸连轧中高碳钢的轧制工艺，其步骤包括：连铸、均热、除鳞、轧制、机架间冷却、层流冷却、卷取、保温罩缓冷的工序，其特征在于：所述轧制工序包括奥氏体完全再结晶轧制、未再结晶区奥氏体轧制、两相区轧制3个阶段；所述轧制工序中在至少六个机架上进行至少六道次轧制，F1和F2机架进行奥氏体完全再结晶轧制，轧制压下率≥50％，F3、F4、F5机架上进行未再结晶区奥氏体轧制，其中F3机架上轧制压下率＜10％；其余机架进行两相区轧制且轧制压下率≥20％。
优选的，所述F3机架上轧制为空过。
优选的，所述轧制工序除F1和F3机架外，其余机架上轧制道次压下率逐道减小，带钢在轧制出口速度为10～15m/s。
F1和F2压下率应≥50％，以确保在前两个机架发生完全动态再结晶。为了避免在不完全再结晶区变形导致混晶以及确保奥氏体-铁素体两相区的形变量，带钢在F3压下率应＜10％，最优为带钢在F3空过。F4、F5进行未再结晶区奥氏体轧制，其余机架进行两相区轧制且总压下率≥20％，除F1和F3外，道次压下率应逐道减小以保证带钢具有良好板形。两相区变形储存的变形能也有利于碳化物的球化。
优选的，所述连铸工序的铸坯厚度≤60mm。
在连铸工序应采用轻压下技术改善凝固末端枝晶偏析，同时轻压下使铸坯厚度减小，从而减小连轧机负荷。
优选的，所述均热工序的均热温度为1050～1120℃，均热时间≥30min。
优选的，所述除鳞工序的除鳞压力≥25Mpa。
铸坯除鳞应保证一定的除鳞压力，避免造成除鳞不净、氧化铁皮压入等表面质量缺陷。
优选的，所述轧制工序的开轧温度为950～1030℃，终轧温度为700～800℃。
优选的，所述机架间冷却工序的机架间冷却水压力≥0.3Mpa。
开启机架间冷却水以确保中高碳钢的终轧温度。
优选的，所述层流冷却工序的层流冷却速度为10～20℃/s。
优选的，所述卷取工序的卷取温度为650～750℃。
卷取后放入保温罩中缓冷，以促进碳化物充分球化。
本发明将轧制工序分成奥氏体完全再结晶轧制、未再结晶区奥氏体轧制、两相区轧制3个阶段。通过机架间冷却水控制道次温度。奥氏体区完全再结晶轧制使铸坯粗大奥氏体充分细化；未再结晶区奥氏体轧制使奥氏体晶粒破碎，增加铁素体形核位置，促进铁素体组织细化，并使铁素体均匀形核，避免合金元素偏析造成铁素体-珠光体带状组织形成；两相区变形能提高铁素体相变温度，促进铁素体充分析出，碳原子在高温卷取后保温罩缓冷过程中扩散堆集形成粒状碳化物，此外两相区变形储存的变形能也有利于碳化物的球化。
本发明通过控制开轧温度、终轧温度、卷取温度和每道次的压下率使卷取后的珠光体中碳化物形态为颗粒状，从而使中高碳钢的强度、硬度降低，因此可以避免后续的退火工序，简化生产工艺。用本发明工艺轧制得到的中高碳钢组织为均匀细小的铁素体和粒状珠光体，可以改善带状组织，力学性能好，成型前不需要再进行退火工艺，降低成本，具有很强的实用性。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明：
实施例1
在7机架薄板坯连铸连轧产线生产带钢30CrMo，其步骤包括：连铸、均热、除鳞、轧制、机架间冷却、层流冷却、卷取、保温罩缓冷的工序。带钢30CrMo的主要化学成分为：0.3％C、0.28％Si、0.5％Mn、0.9％Cr、0.2％Mo，产品厚度为3mm。连铸工序的铸坯厚度为60mm。各道次轧制压下量如表1所示。
表1实施例1各道次的压下率
F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7
压下率 55％ 58％ 0 38％ 28％ 25％ 20％
均热温度为1080℃，均热时间为30min。除鳞压力设为30Mpa，开轧温度为980℃，终轧温度为750℃，机架间冷却水压力为0.3Mpa，带钢在F7出口速度为14m/s，层流冷却速度为20℃/s，采用前段冷却方式，头部不冷却，卷取温度为680℃。卷取后放入保温罩中缓冷，以促进碳化物充分球化，得到带钢1。
另采用现有工艺轧制方法轧制同规格同材质的产品，各道次压下量如表2所示。
表2现有工艺轧制方法各道次的压下率
F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7
压下率 45％ 50％ 40％ 33％ 28％ 25％ 16％
该现有工艺主要工艺参数为：开轧温度为1030℃，终轧温度为880℃，带钢在F7出口速度为6m/s，层流冷却速度为30℃/s，卷取温度为630℃，卷取后堆垛缓冷，得到带钢2。
带钢1与带钢2的力学性能如表3所示。
表3实施例1与现有轧制方法产品性能对比
从表3可以看出，分别采用实施例1和现有轧制工艺轧制出3mm的30CrMo带钢1和带钢2相比，带钢1的强度、硬度比带钢2低，而延伸率较高，有利于产品加工成型。
实施例2
在6机架薄板坯连铸连轧产线生产带钢50CrV4，其步骤包括：连铸、均热、除鳞、轧制、机架间冷却、层流冷却、卷取、保温罩缓冷的工序。带钢50CrV4的化学成分为：0.5％C、0.25％Si、0.8％Mn、1.0％Cr、0.15％V，产品厚度为4mm。连铸工序的铸坯厚度为58mm，各道次轧制压下量如表4所示。
表4实施例2各道次的压下率
F1 F2 F3 F4 F5 F6
压下率 50％ 55％ 0 35％ 30％ 25％
均热温度为1120℃，均热时间为35min。除鳞压力设为25Mpa，开轧温度为1030℃，终轧温度为800℃，机架间冷却水压力为0.3Mpa，带钢在F7出口速度为10m/s，层流冷却速度为10℃/s，采用前段冷却方式，头部不冷却，卷取温度为750℃。卷取后放入保温罩中缓冷，以促进碳化物充分球化，得到带钢3。
另采用现有工艺轧制方法轧制同规格同材质的产品，各道次压下量如表5所示。
表5现有工艺轧制方法各道次的压下率
F1 F2 F3 F4 F5 F6
压下率 50％ 55％ 40％ 32％ 20％ 12％
该现有工艺主要工艺参数为：开轧温度为1030℃，终轧温度为900℃，带钢在F7出口速度为5m/s，层流冷却速度为25℃/s，卷取温度为650℃，卷取后堆垛缓冷，得到带钢4。
带钢3与带钢4的力学性能如表6所示。
表6实施例2与现有轧制方法产品性能对比
从表6可以看出，分别采用实施例1和现有轧制工艺轧制出4mm的50CrV4带钢3和带钢4相比，带钢3的强度、硬度比带钢4低，而延伸率较高，有利于产品加工成型。
实施例3
在7机架薄板坯连铸连轧产线生产带钢30CrMo，其步骤包括：连铸、均热、除鳞、轧制、机架间冷却、层流冷却、卷取、保温罩缓冷的工序。带钢30CrMo的主要化学成分为：0.3％C、0.28％Si、0.5％Mn、0.9％Cr、0.2％Mo，产品厚度为3mm。连铸工序的铸坯厚度为60mm。各道次轧制压下量如表7所示。
表7实施例3各道次的压下率
F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7
压下率 56％ 58％ 5％ 38％ 28％ 25％ 20％
均热温度为1050℃，均热时间为40min。除鳞压力设为30Mpa，开轧温度为950℃，终轧温度为700℃，机架间冷却水压力为0.4Mpa，带钢在F7出口速度为15m/s，层流冷却速度为15℃/s，采用前段冷却方式，头部不冷却，卷取温度为650℃。卷取后放入保温罩中缓冷，以促进碳化物充分球化，得到带钢5。
分别采用实施例3和现有轧制工艺轧制出3mm的30CrMo带钢5和带钢2相比，带钢5的强度、硬度比带钢2低，而延伸率较高，有利于产品加工成型。

Claims (9)

1.一种薄板坯连铸连轧中高碳钢的轧制工艺，其步骤包括：连铸、均热、除鳞、轧制、机架间冷却、层流冷却、卷取、保温罩缓冷的工序，其特征在于：所述轧制工序包括奥氏体完全再结晶轧制、未再结晶区奥氏体轧制、两相区轧制3个阶段；所述轧制工序中在至少六个机架上进行至少六道次轧制，F1和F2机架进行奥氏体完全再结晶轧制，轧制压下率≥50％，F3、F4、F5机架上进行未再结晶区奥氏体轧制，其中F3机架上轧制压下率＜10％；其余机架进行两相区轧制且轧制压下率≥20％；所述轧制工序的开轧温度为950～1030℃，终轧温度为700～800℃。
2.根据权利要求1所述的薄板坯连铸连轧中高碳钢的轧制工艺，其特征在于：所述F3机架上轧制为空过。
3.根据权利要求1所述的薄板坯连铸连轧中高碳钢的轧制工艺，其特征在于：所述轧制工序除F1和F3机架外，其余机架上轧制道次压下率逐道减小，带钢在轧制出口速度为10～15m/s。
4.根据权利要求1所述的薄板坯连铸连轧中高碳钢的轧制工艺，其特征在于：所述连铸工序的铸坯厚度≤60mm。
5.根据权利要求1所述的薄板坯连铸连轧中高碳钢的轧制工艺，其特征在于：所述均热工序的均热温度为1050～1120℃，均热时间≥30min。
6.根据权利要求1所述的薄板坯连铸连轧中高碳钢的轧制工艺，其特征在于：所述除鳞工序的除鳞压力≥25Mpa。
7.根据权利要求1所述的薄板坯连铸连轧中高碳钢的轧制工艺，其特征在于：所述机架间冷却工序的机架间冷却水压力≥0.3Mpa。
8.根据权利要求1所述的薄板坯连铸连轧中高碳钢的轧制工艺，其特征在于：所述层流冷却工序的层流冷却速度为10～20℃/s。
9.根据权利要求1所述的薄板坯连铸连轧中高碳钢的轧制工艺，其特征在于：所述卷取工序的卷取温度为650～750℃。
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