CN105728458A - 一种棒线材新产品试验生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种棒线材新产品试验生产方法，其依次包括以下步骤，首先设计试验钢的化学成分、中试冶炼和大生产轧制工艺技术参数及方案；其次采用中试工厂炼钢设备进行冶炼和浇注,浇注的模铸锭为方型锭或矩形锭；再次将模铸锭锻制成方钢；再选择与锻制方钢横截面相同的大生产连铸方坯，并将连铸方坯切除一段；再次将锻制方钢与大生产连铸方坯焊接在一起；再将焊接好的方坯在大生产棒材轧机上按钢锭产品预先设计的工艺参数轧制成棒材或带肋钢筋；最后取铸锭部分钢材试样检测分析。大幅降低了棒线材新产品试验成本和风险。

Description

一种棒线材新产品试验生产方法
技术领域
本发明涉及一种钢铁新产品试制技术领域，特别涉及一种棒线材新产品试验生产方法。
背景技术
钢铁企业试验生产新产品有两种方法：一种是直接在大生产线进行；一种是先中试，然后在大生产线试生产。前一种方法因大生产一次生产量大，试验生产的产品质量不一定符合要求，存在试验成本高、风险大的缺点。而中试可以通过合理设计、精确控制钢的化学成分，试验炼钢、轧制、热处理工艺参数，为开发新产品提供工艺和设备参数。研制新产品先中试，再在大生产线试生产，可大幅度降低研发成本，提高大生产试制成功率，因此中试已成为钢铁企业研究试制新产品的重要手段。如公开号CN102690938的中国专利文件公开了一种低碳Fe-Mn-Al-Si系TWIP钢中试生产方法，包括冶炼和轧制过程和工艺参数，为TWIP钢大生产提供可参考的工艺流程及参数，推进TWIP钢的工业化进程。又如公开号CN102615256A的中国专利文件公开了一种中试工厂生产高品质65Mn钢模铸锭的方法，采用该方法可获得组织和成分均匀化的65Mn钢模铸锭，对工业大生产有借鉴意义。
目前，钢铁企业的中试工厂一般都配置有炼钢和轧钢试验装备，其中炼钢配置的装备一般是真空感应炉、非真空感应炉，中试炼钢生产的产品为模铸钢锭；轧钢配置的试验轧机为二辊或四辊可逆式热轧机或冷轧机组，如《冶金信息导刊》2006年第2期《我国特大型钢铁企业中试工厂的现状与建议》所述的宝钢中试中心的试验轧机为四辊轧机，武钢中试工厂配的是一套二辊可逆式粗轧机和二辊硅钢轧机。四辊或二辊可逆式热轧机或冷轧机组生产成品是热轧或冷轧钢板。如CN102690938中国专利所述的中试TWIP钢，铸锭用热轧机进行开坯得到约32.4mm厚的钢板，开坯后的TWIP钢板坯在φ750×550mm高强度二辊实验轧机上轧制得到3.42mm厚的板料，热轧板酸洗后在直四式四辊可逆冷轧机上冷轧得到1.05mm的冷轧板。
棒线材连续轧机因机架多，轧机生产线长等特点，国内钢厂的中试工厂没有配置该装备的案例，因此目前棒线材新产品均不能通过中试获得；且中试工厂炼钢生产的钢锭长度要比连续轧机机架间距短，中试模铸钢锭不能直接在大生产棒线材连续轧机上实现连轧，钢厂研制棒线材新产品开发过程目前均在大生产线进行生产试验，而大生产一次生产量大，试验生产的产品质量不一定符合要求，存在试验成本高、风险大的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的棒线材新产品的试验方法，该方法解决了中试工厂生产的模铸锭不能在大生产连续轧机上实现连轧的问题，大幅降低了棒线材新产品试验成本和风险。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种棒线材新产品试验生产方法，其依次包括以下步骤：
（1）根据试验目的，设计试验钢的化学成分、中试冶炼和大生产轧制工艺技术参数及方案；
（2）采用中试工厂炼钢设备进行冶炼和浇注,浇注的模铸锭为方型锭或矩形锭；
（3）将模铸锭锻制成方钢；
（4）选择与锻制方钢横截面相同的大生产连铸方坯，并将连铸方坯切除一段，该段长度与锻制方钢的长度相同；
（5）将锻制方钢与大生产连铸方坯焊接在一起；
（6）将焊接好的方坯在大生产棒材轧机上按钢锭产品预先设计的工艺参数轧制成棒材或带肋钢筋，或在高速线材轧机轧制成线材产品；
（7）取铸锭部分钢材试样检测分析，得到试验工艺与产品性能的相关数据，由此验证按预先设计的技术方案试制的钢材性能是否达到预期目标要求。
进一步优选的,上述步骤（2）所述的模铸锭脱模后进行精整，修磨表面结疤、翘皮等缺陷，模铸锭最小横截面积应大于与之焊接的连铸坯截面积；
上述步骤（3）所述模铸锭锻制成方钢后，其横截面对角线长度之差应小于7mm；锻制方钢两端用钢锯锯平整，两端切斜应小于5mm。
上述步骤（4）中的大生产连铸方坯成分与锻制方钢成分相近。
为焊接牢固，防止焊接坯料在轧制过程脱焊，上述步骤（5）所述的焊接应选择与锻制方钢和连铸坯相匹配的焊接材料，锻制方钢和连铸坯焊接面打坡口，坡口适宜角度为5~10度；焊接时，锻制方钢和连铸坯放平直，对接好坡口；焊接后焊缝需打磨平整。
为进一步焊接牢固，防止焊接热影响区变形，上述步骤（5）所述的焊接采用逐层两边对焊的焊接方式。
上述焊接坯料在大生产轧制成带肋钢筋时，可采用单线或切分轧制。
上述方案中，轧制钢材外形尺寸完全可按下一步大生产实际材外形尺寸进行设计和控制。
上述方案中，轧制成的钢材，其中焊缝位置形成的钢材表面比较粗糙且有焊接遗留的痕迹，焊缝可区分；为快速、准确确定焊缝位置，可先理论计算钢锭部分轧制的钢材长度，根据钢锭部分钢材长度估算焊缝在整件钢材的位置，再根据估算位置及焊缝遗留痕迹特征人工找出缝焊位置；确定焊接位置后在焊接处切割分开钢锭和连铸坯轧制成的钢材，分别进行收集和标识。
上述方案中，取铸锭部分钢材试样检测分析，得到试验工艺与产品性能的相关数据，由此验证按预先设计的技术方案试制的钢材性能是否达到预期目标要求。
本发明的有益效果：
本发明通过将中试钢锭锻制成方钢后与大生产的连铸方坯焊接，从而使中试钢锭可以在大生产连续轧机上实现连轧，大幅降低了棒线材新产品试验成本和风险。同时，研制产品预先设计的轧制工艺技术直接在大生产得到验证，不存在从中试试验向大生产转化的环节；试验确定的轧制工艺参数可靠，可直接指导大生产。
具体实施方法
以下结合具体实施例对本发明的进一步描述，但下述实施例不应理解为对本发明的限制。
以采用本发明方法试验生产一种超低温环境用带肋钢筋为实施例，其依次包括以下步骤：采用中试工厂的200kg真空感应炉炼钢设备冶炼、浇注铸锭，铸锭用中试工厂的3吨电液锤锻造成锻制方钢，锻制方钢与大生产的HRB400连铸方坯焊接在一起，供大生产棒材轧机生产线轧制成直径20mm带肋钢筋，轧制的钢材在焊缝处切割分开，钢锭和连铸坯轧制成的钢材分别进行收集和标识；取铸锭部分钢材试样检测分析，得到试验工艺与产品性能的相关数据，优选产品性能良好对应的工艺技术参数指导下一步大生产。
试验产品主要质量特征要求为：常温屈服强度ReL不小于500MPa，最大力总伸长率Agt不小于6%；－165℃无缺口试样拉伸最大力总伸长率Agt不小于4%、－165℃带缺口试样拉伸最大力总伸长率Agt不小于1%。
试验设计了三组重量百分比不同的化学成分、每组成分冶炼两炉钢。钢的重量百分比化学成分设计组成如表1所示，除表1化学成分组成及残余元素外，余量为Fe。
表1试验钢的重量百分比主成分设计组成
冶炼、浇注在200Kg真空感应炉进行，冶炼包括装料、熔化、精炼、脱氧合金化、升温操作和过程；真空感应炉冶炼的钢水采用真空浇注，通过一个定制的中间包注入到钢锭模浇注成矩形锭，钢锭模内腔尺寸：上口225mm×275mm、下口170mm×220mm，高400mm；铸锭脱模后缓冷至室温，冷却后用砂轮机修磨、精整，保证铸锭表面无结疤缺陷。
锻造在3吨电液锤锻造设备上进行，铸锭用电阻炉加热至1200℃，均热时间不少于60min；铸锭锻造成170mm×170mm断面方钢，要求锻制方钢横截面对角线长度之差小于7mm，两端用钢锯锯除50~100mm，要求两端切斜小于5mm，锻制方钢实际长度400~600mm。
选择170mm×170mm断面HRB400连铸方坯与锻制方钢焊接在一起；焊接前，连铸坯切除与锻制方钢相同长度的一截坯料，锻制方钢和连铸坯焊接面分别用割枪打坡口，坡口角度为5~10度；钢锭和连铸坯放平直，对接好坡口，采用逐层两边对焊的方式进行焊接；焊接选择JQ.MG70S-6型焊条，采用CO2气体保护焊；焊接后需用角磨机打磨焊接处，要求打磨平整。
焊接坯料在棒材连续轧机轧制成直径20mm规格钢筋，轧制工艺参数：加热温度1050~1200℃，开轧温度在1000~1100℃，终轧温度850~950℃，上冷床回复温度有两种参数：其中实施例1、3和5为550~600℃，实施例2、4和6为600~650℃。轧制时实施例1、2、3和4钢锭部分安排在整个轧件的头部，实施例5和6钢锭部分安排在整个轧件的尾部，均采用两切分轧制。
钢锭部分轧制的钢材理论长度为53m，在相应长度范围，根据钢筋表面粗糙度情况找出并确认焊缝位置；在焊缝处切割分开钢锭和连铸坯轧制成的钢材，分别收集和标识。
取铸锭部分钢材试样分别做常温和－165℃低温力学性能检验，上述实施例试制的低温钢筋性能指标如下表2。
表2试验超低温环境用带肋钢筋力学性能
表2中各实施例的性能指标均符合质量要求，其中，实施例3和4的常温屈服强度富余量适中，－165℃无缺口和带缺口试样拉伸最大力总伸长率性能良好；实施例1、2的常温屈服强度富余量相对较大；实施例5和6的常温屈服强度富余量偏小，且－165℃无缺口和带缺口试样拉伸最大力总伸长率富余量偏小。上冷床回复温度为550~600℃的实施例1、3和5与上冷床回复温度为600~650℃的钢材比较，前者的－165℃无缺口和带缺口试样拉伸最大力总伸长率明显比后者好。
综合上述试验结果，实施例3的工艺技术产生对应的产品性能最好，优选实施例3工艺技术参数指导超低温钢筋大生产。

Claims (10)

1.一种棒线材新产品试验生产方法，其依次包括以下步骤：
（1）根据试验目的，设计试验钢的化学成分、中试冶炼和大生产轧制工艺技术参数及方案；
（2）采用中试工厂炼钢设备进行冶炼和浇注,浇注的模铸锭为方型锭或矩形锭；
（3）将模铸锭锻制成方钢；
（4）选择与锻制方钢横截面相同的大生产连铸方坯，并将连铸方坯切除一段，该段长度与锻制方钢的长度相同；
（5）将锻制方钢与大生产连铸方坯焊接在一起；
（6）将焊接好的方坯在大生产棒材轧机上按钢锭产品预先设计的工艺参数轧制成棒材或带肋钢筋，或在高速线材轧机轧制成线材产品；
（7）取铸锭部分钢材试样检测分析，得到试验工艺与产品性能的相关数据，由此验证按预先设计的技术方案试制的钢材性能是否达到预期目标要求。
2.一种如权利要求1所述的棒线材新产品试验生产方法，其特征为：所述步骤（4）中的大生产连铸方坯成分与锻制方钢成分相近。
3.一种如权利要求1所述的棒线材新产品试验生产方法，其特征为：所述焊接坯料在大生产轧制成带肋钢筋时，可采用单线或切分轧制。
4.一种如权利要求1所述的棒线材新产品试验生产方法，其特征为：所上述方案中，轧制钢材外形尺寸完全可按下一步大生产实际材外形尺寸进行设计和控制。
5.一种如权利要求1至4之一所述的棒线材新产品试验生产方法，其特征为：步骤（2）所述的模铸锭脱模后进行精整，修磨表面结疤、翘皮等缺陷，模铸锭最小横截面积应大于与之焊接的连铸坯截面积。
6.一种如权利要求5所述的棒线材新产品试验生产方法，其特征为：步骤（3）所述方钢的横截面对角线长度之差应小于7mm。
7.一种如权利要求6所述的棒线材新产品试验生产方法，其特征为：所述步骤（3）所述锻制方钢外形不得有显著的扭转，锻制方钢两端用钢锯锯平整，两端切斜应小于5mm。
8.一种如权利要求7所述的棒线材新产品试验生产方法，其特征为：所述步骤（5）所述的焊接应选择与锻制方钢和连铸坯相匹配的焊接材料，锻制方钢和连铸坯焊接面打坡口，坡口适宜角度为5~10度；焊接时，锻制方钢和连铸坯放平直，对接好坡口；焊接后焊缝需打磨平整。
9.一种如权利要求8所述的棒线材新产品试验生产方法，其特征为：所述步骤（5）所述的焊接采用逐层两边对焊的焊接方式。
10.一种如权利要求9所述的棒线材新产品试验生产方法，其特征为：为快速、准确确定焊缝位置，可先理论计算钢锭部分轧制的钢材长度，根据钢锭部分钢材长度估算焊缝在整件钢材的位置，再根据估算位置及焊缝遗留痕迹特征人工找出缝焊位置；确定焊接位置后在焊接处切割分开钢锭和连铸坯轧制成的钢材，分别进行收集和标识。
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