CN107475498B - 利用在线均质化处理改善含硫钢中硫化物形态的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用在线均质化处理改善含硫钢中硫化物形态的方法，该方法提出了一种新的、优化的含硫钢加热和轧制工艺流程：铸坯→奥氏体温度以上充分奥氏体化→初轧→中间坯均质化处理→二次开坯连续轧制→最终尺寸。该方法不另添加任何化学试剂，只通过优化的加热和轧制工艺技术，使含硫非调质钢的硫化物形态控制水平提高，从而降低了长条状硫化物对钢性能的恶化，改善了含硫钢的机械性能。并且，该技术方案因设定好了技术方法和技术数据，如加热温度、加热时间、下压量等，实施起来简洁方便、有据可依，十分有利于含硫钢的生产、推广和应用，具有重大的社会和经济效益。

Description

利用在线均质化处理改善含硫钢中硫化物形态的工艺方法
技术领域
本发明属于冶金工艺领域，特别是提供了一种在线均质化处理改善含硫钢中硫化物形态的工艺方法。
背景技术
为了获得拥有良好切削性能的钢，通常在钢的生产过程中，加入易切削元素硫来改善钢的易切削性能。硫元素的加入不仅降低切削力与切削温度，明显提高刀具寿命，而且还降低工件的表面粗糙度，改善了断屑可处理性。但是，硫化物极易变形，在轧制过程中，硫化物容易沿轧制方向伸长，从而生成细长条状的硫化物，此类硫化物会使钢产生各向异性，显著恶化钢的性能，而球状或纺锤状硫化物则不会有上述影响。所以，硫化物的纺锤状控制机理和技术是学术界研究的热点之一。
目前，改善硫化物的方法的研究主要集中在，通过向钢中添加Ca、稀土、Ti、Zr、Bi等元素，使钢中生成大量的复合硫化物，阻止硫化物在轧制过程中的变形。但是，向钢中添加元素的方法有着不易实施，且控制不稳定等缺点。
此外，传统意义的二次开坯轧制的工艺实施是由于轧机能力不够，难以匹配后道轧机的连续生产节奏，所以需要将断面大的初轧坯先轧成中间坯，然后供给成材轧机。但是，随着生产含硫钢企业装备水平的提高，能够实现大断面铸坯的连续轧制，不必采用二次开坯轧制的方法，现都采用一火连续轧制的工艺。
本发明在对金属和硫化物变形行为的理论研究和试验研究的基础上，提出一种利用开坯之后、二次开坯之前这段时间，对中间坯在线重新加热进行均质化处理的工艺方法，通过控制合理的加热时间、加热温度和轧制变形量，能够实现钢中硫化物的纺锤化控制，提高钢材的使用性能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种针对硫成分含量范围为0.02-0.08％的含硫钢，可减小细长条状硫化物生成，使含硫钢成材后的纺锤状硫化物比例提高，改善含硫钢中硫化物形态，改进含硫钢的使用性能的工艺方法。
本发明的技术方案是：利用在线均质化处理改善含硫钢中硫化物形态的方法，该方法适用于含硫钢的硫成分含量范围为0.02-0.08％，其工序为：铸坯→奥氏体温度以上充分奥氏体化→初轧→中间坯均质化处理→二次开坯连续轧制→最终尺寸。
进一步，该方法的具体步骤如下：
首先，将含硫钢铸坯加热到奥氏体温度以上使其充分奥氏体化；
然后，进行开坯多道次初轧得到中间坯，总变形量≥50％，与最初尺寸比，
接着，将中间坯重新在加热炉中加热至1250℃以上，并保温120min以上，
最后，进行二次开坯连续轧制，按产品尺寸要求轧制成材，保证轧后钢中的硫化物形状更加趋于纺锤状，同时其分布也更加均匀弥散。
进一步，该方法对制成材后的钢中硫化物的纺锤化形态进行控制，降低细条状的硫化物比例，使得长宽比在1～1.5的硫化物比例达到40％以上。
本发明的有益效果是：采用上述技术方案，该方法不另添加任何化学试剂，只通过优化的加热和轧制工艺技术，使含硫非调质钢的硫化物形态控制水平提高，从而降低了长条状硫化物对钢性能的恶化，改善了含硫钢的机械性能。并且，该技术方案因设定好了技术方法和技术数据，如加热温度、加热时间、下压量等，实施起来简洁方便、有据可依，十分有利于含硫钢的生产、推广和应用，具有重大的社会和经济效益。
附图说明
图1A、图1B、图1C为本发明获得的实施例1不同工艺轧材中硫化物的典型形貌图。
图2为本发明获得的实施例1不同工艺轧材中硫化物的长宽比。
图3A、图3B、图3C为本发明获得的实施例2不同工艺轧材中硫化物的典型形貌图。
图4为本发明得到的实施例2不同工艺轧材中硫化物的长宽比。
具体实施方式
下面结合具体是实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明利用在线均质化处理改善含硫钢中硫化物形态的方法，该方法适用于含硫钢的硫成分含量范围为0.02-0.08％，其工序为：铸坯→奥氏体温度以上充分奥氏体化→初轧→中间坯均质化处理→二次开坯连续轧制→最终尺寸。
进一步，该方法的具体步骤如下：
首先，将含硫钢铸坯加热到奥氏体温度以上使其充分奥氏体化；
然后，进行开坯初轧得到中间坯，总变形量≥50％，与最初尺寸比，
接着，将中间坯重新在加热炉中加热至1250℃以上，并保温120min以上，
最后，进行二次开坯连续轧制，按产品尺寸要求轧制成材，保证轧后钢中的硫化物形状更加趋于纺锤状，同时其分布也更加均匀弥散。
进一步，经过处理后的钢中硫化物的纺锤化形态控制，降低细条状的硫化物比例，使得长宽比在1～1.5的硫化物比例达到40％以上。
实施例1：
对含硫钢种A进行了三组对比试验实施，其化学成分见表1。
三组工艺参数如下：
工艺方案1：铸坯奥氏体温度以上充分奥氏体化→直接连续轧制成材。按以下步骤进行操作，
1)铸锭厚度为60mm，标号1-1；
2)加热炉温至1250℃，温度稳定后放入铸锭保温60min，纵向轧制；
3)共经过4道次轧钢，轧制最终厚度为12mm。
工艺方案2：铸坯奥氏体温度以上充分奥氏体化→初轧→中间坯均质化处理→二次开坯连续轧制。按以下步骤进行操作，
1)铸锭厚度为60mm，标号1-2；
2)加热炉温至1250℃，待温度稳定后放入铸锭保温60min，纵向轧制；
3)铸坯经2道次轧制得到中间坯，厚度为30mm；
4)加热炉温1250℃，待温度稳定后放入中间坯保温30min，纵向轧制；
5)中间坯经过3道次轧制，轧制最终厚度为12mm。
工艺方案3：铸坯奥氏体温度以上充分奥氏体化→初轧→中间坯均质化处理→二次开坯连续轧制。按以下步骤进行操作，
1)铸锭厚度为60mm，标号1-3；
2)加热炉温至1250℃，待温度稳定后放入铸锭保温60min，纵向轧制；
3)铸坯经2道次轧制得到中间坯，厚度为30mm；
4)加热炉温1250℃，待温度稳定后放入中间坯保温180min，纵向轧制；
5)中间坯经过3道次轧制，轧制最终厚度为12mm。
采用不同的生产流程和工艺参数，钢中硫化物的形态控制效果也不相同，采用本发明的工艺，可以生产出硫化物形态控制理想的含硫钢，结果如图1、图2所示。对于含硫钢种A，工艺方案3得到了良好的效果，钢中生成了大量球状、纺锤状硫化物，长宽比在1～1.5的硫化物比例达到40％以上，细条状硫化物较少。同时，使硫化物分布弥散，减少了硫化物的聚集。
表1含硫钢种A的化学成分，wt％
元素 C Si Mn P S V Nb Al Ca O N
含量 0.41 0.538 1.416 0.021 0.042 0.027 0.048 0.021 0.0004 0.0028 0.012
表2三组工艺方案实施情况
实施例2：
对含硫钢种B进行了三组对比试验实施，其化学成分见表3。
三组工艺参数如下：
工艺方案1：铸坯奥氏体温度以上充分奥氏体化→直接连续轧制成材。按以下步骤进行操作，
1)铸锭厚度为60mm，标号2-1；
2)加热炉温至1250℃，温度稳定后放入铸锭保温60min，纵向轧制；
3)共经过4道次轧钢，轧制最终厚度为12mm。
工艺方案2：奥氏体温度以上充分奥氏体化→初轧→中间坯均质化处理→二次开坯连续轧制。按以下步骤进行操作，
1)铸锭厚度为60mm，标号2-2；
2)加热炉温至1250℃，待温度稳定后放入铸锭保温60min，纵向轧制；
3)铸坯经2道次轧制得到中间坯，厚度为30mm；
4)加热炉温1250℃，待温度稳定后放入中间坯保温60min，纵向轧制；
5)中间坯经过3道次轧制，轧制最终厚度为12mm。
工艺方案3：奥氏体温度以上充分奥氏体化→初轧→中间坯均质化处理→二次开坯连续轧制。按以下步骤进行操作，
1)铸锭厚度为60mm，标号2-3；
2)加热炉温至1250℃，待温度稳定后放入铸锭保温60min，纵向轧制；
3)铸坯经2道次轧制得到中间坯，厚度为30mm；
4)加热炉温1250℃，待温度稳定后放入中间坯保温120min，纵向轧制；
5)中间坯经过3道次轧制，轧制最终厚度为12mm。
同样的，对于钢种B，采用不同的生产流程和工艺参数，钢中硫化物的形态控制效果也不相同，采用本发明工艺，可以生产出硫化物形态控制理想的含硫钢，结果如图3、图4所示。工艺方案3得到了良好的效果，钢中生成了大量球状、纺锤状硫化物，长宽比在1～1.5的硫化物比例达到55％以上，细条状硫化物较少。同时，使硫化物分布弥散，减少了硫化物的聚集。
表3含硫钢种B的化学成分，wt％
元素 C Si Mn P S V Nb Al Ca O N
含量 0.37 0.501 1.444 0.018 0.037 0.025 0.041 0.020 0.0073 0.0049 0.018
表4三组工艺方案实施情况

Claims (2)

1.一种利用在线均质化处理改善含硫钢中硫化物形态的方法，其特征在于，该方法适用于含硫钢的硫成分含量为0.042%，
其工序为：铸坯→奥氏体温度以上充分奥氏体化→初轧→中间坯均质化处理→二次开坯连续轧制→最终尺寸，该方法的具体步骤如下：
首先，铸锭厚度为60mm，加热炉温至1250℃，待温度稳定后放入铸锭保温60min，纵向轧制；
然后，铸坯经2道次轧制得到中间坯，厚度为30mm；
接着，加热炉温1250℃，待温度稳定后放入中间坯保温180min，纵向轧制；
最后，中间坯经过3道次轧制，轧制最终厚度为12mm，保证轧后钢中的硫化物形状更加趋于纺锤状，同时其分布也更加均匀弥散，所述方法对制成材后的钢中硫化物的纺锤化形态进行控制，降低细条状的硫化物比例，使得长宽比在1～1.5的硫化物比例达到40%以上。
2.一种利用在线均质化处理改善含硫钢中硫化物形态的方法，其特征在于：该方法适用于含硫钢的硫成分含量为0.037%，
其工序为：铸坯→奥氏体温度以上充分奥氏体化→初轧→中间坯均质化处理→二次开坯连续轧制→最终尺寸，其特征在于，该方法的具体步骤如下：
首先，铸锭厚度为60mm，加热炉温至1250℃，待温度稳定后放入铸锭保温60min，纵向轧制；
然后，铸坯经2道次轧制得到中间坯，厚度为30mm；
接着，加热炉温1250℃，待温度稳定后放入中间坯保温120min，纵向轧制；
最后，中间坯经过3道次轧制，轧制最终厚度为12mm，保证轧后钢中的硫化物形状更加趋于纺锤状，同时其分布也更加均匀弥散，所述方法对制成材后的钢中硫化物的纺锤化形态进行控制，降低细条状的硫化物比例，使得长宽比在1～1.5的硫化物比例达到55%以上。
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