CN106702112A - 一种钢坯的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属加工领域，公开了一种钢坯的处理方法。本发明通过温度应力曲线与温度曲线的抛物线关系图，找出了加工中温度以及其它因素对钢铁组织性能和力学性能的影响，解决了传统钢坯加工中温度变化程度对于钢坯中心的危害性破坏，降低了钢坯中心的拉应力，使抗压强度大于抗拉强度，避免了由于中心的温度应力造成的内裂，同时不会出现氧化、脱碳、粘钢、过烧等现象，经过本发明处理后的钢坯力学性能有了大幅度提高，其中抗拉强度提高了34‑35%，硬度提高了28‑30%，加工成的钢材具有很高的强度、韧性和延展性，钢材加工中钢坯用量节省了15‑20%。

Description

一种钢坯的处理方法
技术领域
本发明涉及金属加工领域，具体涉及一种钢坯的处理方法。
背景技术
钢是一种铁碳合金，人类采用钢结构的历史和炼铁、炼钢技术的发展是密不可分的。钢的源头是铁矿砂，即铁元素（Fe）在自然界中的存在形式，纯粹的铁在自然界中是不存在的，铁矿砂主要分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿三种，这些都是铁的氧化物，不同之处在于它们的氧化方式。铁矿砂先在熔炉内还原成铁（铣铁），再送入炼钢炉内脱碳精炼成钢，废钢也可在炼钢炉熔炼再生。一般钢铁依使用用途制成性质、形状各异的商品，既所谓的钢铁制品。通常钢铁制品是将铁
矿石还原，熔解成铣铁（炼铣），铣铁精炼成钢（炼钢），钢再轧延、加工后制成各种钢铁制品，其中钢坯的加工是少不了的程序，钢坯是指用于生产钢材的半成品，一般不能直接供社会使用，钢坯与钢材是有严格划分标准的，不能以是不是企业最终产品来确定，而要按全社会统一的标准来执行。通常情况下，钢坯与钢材是比较容易区分的，但对于某些钢坯，与钢材具有同样规格和同样用途的（如轧制管坯），可通过是否供其它行业使用、是否经过钢材加工工艺过程、是否经过成品轧机加工来区分。钢材加工品的好坏不仅与钢材本身的材质含量有关，还与钢坯的加工处理方法有很大关系，钢坯经轧制等塑性变形方法加工成各种用途的钢材，这其中的工艺处理方法直接影响着钢材的性质。
发明内容
本发明提供了一种钢坯的处理方法，该处理方法得到的钢材具有很高的耐冲击性能和高强度、低回弹、良好的形状保持性能，满足了汽车等工业零部件制造的要求。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种钢坯的处理方法，包括以下步骤：
（1）将从钢坯连铸机下线的钢坯在轨道式热处理炉中加热至1150-1180℃，并通入由氮气、甲烷、甲醇组成的混合保护气，保温时长根据钢坯厚度计算，遵循以下原则：保温时长（分钟）=2.5±0.5（分钟）+板坯厚度（毫米）×1.2分钟/毫米；
（2）将保温后的钢坯经过2次低温回火处理，第一次处理时间在5-10秒钟，将钢坯温度迅速降低至650-750℃，再经过传送至低温箱式加热炉中，设定箱内温度为500-550℃，停滞40-50秒后移出，喷水冷却至200-220℃；
（3）将冷却过的钢坯经过1550-1650℃的连热轧机进行粗轧，粗扎压力与钢坯的厚度成负相关，轧制速度控制在每秒中拉伸2-4毫米，再于1100-1300℃下精轧得到所需厚度的热轧钢板，进行金属件的后续制作。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述的由氮气、甲烷、甲醇组成的混合保护气按照体积百分比计为：氮气40-50%、甲烷30-40%，甲醇20-30%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中钢坯热轧过程中，表面与中心产生的温度差不超过150-180℃，避免由于操作中加热速度控制不当，造成钢的内外温差过大，钢的内部产生较大的热应力，从而使钢出现裂纹或断裂，本发明限定了加热速度，使炉子的单位生产率提高，钢坯的氧化、脱碳变少，单位燃料消耗量降低至原来的65-70%。
作为对上述方案的进一步描述，所述钢坯中碳含量在0.1-0.4wt%范围，Mg/（Mg+Cr）≤0.45，本发明针对的是具有高强度耐高温的钢坯。
本发明的有益效果：本发明通过温度应力曲线与温度曲线的抛物线关系图，找出了加工中温度以及其它因素对钢铁组织性能和力学性能的影响，解决了传统钢坯加工中温度变化程度对于钢坯中心的危害性破坏，降低了钢坯中心的拉应力，使抗压强度大于抗拉强度，避免了由于中心的温度应力造成的内裂，同时不会出现氧化、脱碳、粘钢、过烧等现象，经过本发明处理后的钢坯力学性能有了大幅度提高，其中抗拉强度提高了34-35%，硬度提高了28-30%，加工成的钢材具有很高的强度、韧性和延展性，钢材加工中钢坯用量节省了15-20%。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
一种钢坯的处理方法，包括以下步骤：
（1）将从钢坯连铸机下线的钢坯在轨道式热处理炉中加热至1150℃，并通入由氮气、甲烷、甲醇组成的混合保护气，保温时长根据钢坯厚度计算，遵循以下原则：保温时长（分钟）=2.5±0.5（分钟）+板坯厚度（毫米）×1.2分钟/毫米；
（2）将保温后的钢坯经过2次低温回火处理，第一次处理时间在5秒钟，将钢坯温度迅速降低至650℃，再经过传送至低温箱式加热炉中，设定箱内温度为500-℃，停滞40-50秒后移出，喷水冷却至200-220℃；
（3）将冷却过的钢坯经过1550-1650℃的连热轧机进行粗轧，粗扎压力与钢坯的厚度成负相关，轧制速度控制在每秒中拉伸2-4毫米，再于1100-1300℃下精轧得到所需厚度的热轧钢板，进行金属件的后续制作。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述的由氮气、甲烷、甲醇组成的混合保护气按照体积百分比计为：氮气40-50%、甲烷30-40%，甲醇20-30%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中钢坯热轧过程中，表面与中心产生的温度差不超过150-180℃，避免由于操作中加热速度控制不当，造成钢的内外温差过大，钢的内部产生较大的热应力，从而使钢出现裂纹或断裂，本发明限定了加热速度，使炉子的单位生产率提高，钢坯的氧化、脱碳变少，单位燃料消耗量降低至原来的65-70%。
作为对上述方案的进一步描述，所述钢坯中碳含量在0.1-0.4wt%范围，Mg/（Mg+Cr）≤0.45，本发明针对的是具有高强度耐高温的钢坯。
实施例2
一种钢坯的处理方法，包括以下步骤：
（1）将从钢坯连铸机下线的钢坯在轨道式热处理炉中加热至1150-1180℃，并通入由氮气、甲烷、甲醇组成的混合保护气，保温时长根据钢坯厚度计算，遵循以下原则：保温时长（分钟）=2.5±0.5（分钟）+板坯厚度（毫米）×1.2；
（2）将保温后的钢坯经过2次低温回火处理，第一次处理时间在5-10秒钟，将钢坯温度迅速降低至650-750℃，再经过传送至低温箱式加热炉中，设定箱内温度为500-550℃，停滞40-50秒后移出，喷水冷却至200-220℃；
（3）将冷却过的钢坯经过1550-1650℃的连热轧机进行粗轧，粗扎压力与钢坯的厚度成负相关，轧制速度控制在每秒中拉伸2-4毫米，再于1100-1300℃下精轧得到所需厚度的热轧钢板，进行金属件的后续制作。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述的由氮气、甲烷、甲醇组成的混合保护气按照体积百分比计为：氮气40-50%、甲烷30-40%，甲醇20-30%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中钢坯热轧过程中，表面与中心产生的温度差不超过150-180℃，避免由于操作中加热速度控制不当，造成钢的内外温差过大，钢的内部产生较大的热应力，从而使钢出现裂纹或断裂，本发明限定了加热速度，使炉子的单位生产率提高，钢坯的氧化、脱碳变少，单位燃料消耗量降低至原来的65-70%。
作为对上述方案的进一步描述，所述钢坯中碳含量在0.1-0.4wt%范围，Mg/（Mg+Cr）≤0.45，本发明针对的是具有高强度耐高温的钢坯。
实施例3
一种钢坯的处理方法，包括以下步骤：
（1）将从钢坯连铸机下线的钢坯在轨道式热处理炉中加热至1150-1180℃，并通入由氮气、甲烷、甲醇组成的混合保护气，保温时长根据钢坯厚度计算，遵循以下原则：保温时长（分钟）=2.5±0.5（分钟）+板坯厚度（毫米）×1.2分钟/毫米；
（2）将保温后的钢坯经过2次低温回火处理，第一次处理时间在5-10秒钟，将钢坯温度迅速降低至650-750℃，再经过传送至低温箱式加热炉中，设定箱内温度为500-550℃，停滞40-50秒后移出，喷水冷却至200-220℃；
（3）将冷却过的钢坯经过1550-1650℃的连热轧机进行粗轧，粗扎压力与钢坯的厚度成负相关，轧制速度控制在每秒中拉伸2-4毫米，再于1100-1300℃下精轧得到所需厚度的热轧钢板，进行金属件的后续制作。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述的由氮气、甲烷、甲醇组成的混合保护气按照体积百分比计为：氮气40-50%、甲烷30-40%，甲醇20-30%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中钢坯热轧过程中，表面与中心产生的温度差不超过150-180℃，避免由于操作中加热速度控制不当，造成钢的内外温差过大，钢的内部产生较大的热应力，从而使钢出现裂纹或断裂，本发明限定了加热速度，使炉子的单位生产率提高，钢坯的氧化、脱碳变少，单位燃料消耗量降低至原来的65-70%。
作为对上述方案的进一步描述，所述钢坯中碳含量在0.1-0.4wt%范围，Mg/（Mg+Cr）≤0.45，本发明针对的是具有高强度耐高温的钢坯。
对比试验
分别使用本发明的方法和现有的方法（作为对照组）将同一种混合材料的钢坯加工成同一汽车部件，每组各制造20件，测定钢材的力学性能，并对钢坯的利用率进行统计，将结果记录如下表所示：
项目 抗拉强度（MPa） 硬度（HB） 延伸率（%） 钢坯用量节省（%）
实施例1 1540 460 20 16
实施例2 1560 480 21 18
实施例3 1550 470 19 17
对照组 1140 368 17 对照
通过比较发现：本发明处理得到的钢坯具有很好的力学性能，加工成的钢材具有很高的强度、韧性和延展性，钢材加工中钢坯用量节省了15-20%。

Claims (4)

1.一种钢坯的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将从钢坯连铸机下线的钢坯在轨道式热处理炉中加热至1150-1180℃，并通入由氮气、甲烷、甲醇组成的混合保护气，保温时长根据钢坯厚度计算，遵循以下原则：保温时长（分钟）=2.5±0.5（分钟）+板坯厚度（毫米）×1.2分钟/毫米；
（2）将保温后的钢坯经过2次低温回火处理，第一次处理时间在5-10秒钟，将钢坯温度迅速降低至650-750℃，再经过传送至低温箱式加热炉中，设定箱内温度为500-550℃，停滞40-50秒后移出，喷水冷却至200-220℃；
（3）将冷却过的钢坯经过1550-1650℃的连热轧机进行粗轧，粗扎压力与钢坯的厚度成负相关，轧制速度控制在每秒中拉伸2-4毫米，再于1100-1300℃下精轧得到所需厚度的热轧钢板，进行金属件的后续制作。
2.根据权利要求1所述的一种钢坯的处理方法，其特征在于，步骤（1）中所述的由氮气、甲烷、甲醇组成的混合保护气按照体积百分比计为：氮气40-50%、甲烷30-40%，甲醇20-30%。
3.根据权利要求1所述的一种钢坯的处理方法，其特征在于，步骤（3）中钢坯热轧过程中，表面与中心产生的温度差不超过150-180℃。
4.根据权利要求1所述的一种钢坯的处理方法，其特征在于，所述钢坯中碳含量在0.1-0.4wt%范围，Mg/（Mg+Cr）≤0.45。
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