CN107829044A - 一种高碳高合金含氮钢坯的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高碳高合金含氮钢坯的制备方法，包括：将钢锭进行均热加热后初轧开坯；将初轧开坯后的产品进行空冷，得到高碳高合金含氮钢坯；所述初轧开坯采用两火轧制，一火开坯道次变形量为5～15mm；二火开坯道次变形量为15～25mm。本发明提供的高碳高合金含氮钢坯的制备方法采用高温均热、两火轧制开坯、轧后摊开空冷的工艺，本发明通过采用合理的加热制度、轧制工艺以及冷却方法，在各种工艺方法的综合作用下，能够有效改善钢坯的表面质量，提高成坯率，满足汽车工业快速发展用材料的需要。

Description

一种高碳高合金含氮钢坯的制备方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种高碳高合金含氮钢坯的制备方法。

背景技术

高碳高铬高锰(高合金)含氮钢主要通过碳、氮化物沉淀硬化，在700℃的使用温度下具有高的强韧性和耐磨性，并具有冷热交变的组织稳定性和抗氧化性，由于其优良的性能，将其用作发动机排气阀等非常重要的材料。但由于钢中碳、铬、锰的含量较高，而且含氮，要求C+N≥0.90％，这种钢的热塑性差、热变形温度范围窄，在开坯过程中开裂严重从而导致成坯率低或整炉报废，如果冷却不当，部分坯料通支炸裂，必须进行退火消除应力。

目前国内对高碳高合金含氮钢坯的制造方法的相关研究很少，提供一种具有良好成坯率、避免钢坯开裂的高碳高合金含氮钢坯的制备工艺，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高碳高合金含氮钢坯的制备方法，本发明提供的方法制备高碳高合金含氮钢坯的表面质量好，成坯率高。

本发明提供了一种高碳高合金含氮钢坯的制备方法，包括：

将钢锭进行均热加热后初轧开坯；

将初轧开坯后的产品进行空冷，得到高碳高合金含氮钢坯。

在本发明中，所述钢锭的成分优选为：

0.48～0.58wt％的C；

20.0～22.0wt％的Cr；

8.0～10.0wt％的Mn；

3.25～4.5wt％的Ni；

0.35～0.50wt％的N；

余量为Fe。

在本发明中，所述钢锭优选为八角锭，更优选为2.0吨八角锭。

在本发明中，所述均热加热之前优选将所述钢锭进行红送，所述红送的工艺优选为钢锭浇注后90分钟动模，采用红送车带模红送；所述红送的传搁时间优选≤4.0小时，更优选为2～3小时。

在本发明中，所述均热加热的方法优选为：

将钢锭在第一温度保温第一时间，然后升温至第二温度保温第二时间。

在本发明中，所述第一温度优选为700～950℃，更优选为750～900℃，最优选为800～850℃；所述第一时间优选≥0.5小时，更优选为0.5～3小时，更优选为1～2.5小时，最优选为1.5～2小时。在本发明中，所述升温速度优选≤120℃/h，更优选为100～120℃/h，最优选为105～115℃/h。在本发明中，所述第二温度优选为1200～1220℃，更优选为1205～1215℃，最优选为1210℃。在本发明中，所述第二时间优选为4～6小时，更优选为4.5～5.5小时，最优选为5小时。

在本发明中，所述均热加热的方法优选为：

将钢锭在第三温度保温第三时间，然后升温至第四温度保温第四时间。

在本发明中，所述第三温度优选为400～700℃，更优选为500～600℃，最优选为550℃；所述第三时间优选≥0.5小时，更优选为0.5～3小时，更优选为1～2.5小时，最优选为1.5～2小时。在本发明中，所述升温速度优选≤100℃/h，更优选为80～100℃/h，最优选为85～95℃/h。在本发明中，所述第四温度优选为1200～1220℃，更优选为1205～1215℃，最优选为1210℃。在本发明中，所述第四时间优选为4～6小时，更优选为4.5～5.5小时，最优选为5小时。

在本发明中，所述均热加热过程中升温不得大火急烧，火焰不得直接喷烧钢锭表面，装炉钢锭≥13支时必须分坑，分坑时间不计入总的均热加热时间，均热加热进行1小时后翻钢1次，翻钢时间不计入总的均热加热时间，通过测温孔测温，钢锭温度与炉温一致方可出炉轧制进行开坯。

在本发明中，所述初轧开坯的设备优选为初轧机，更优选为825初轧机。在本发明中，所述初轧开坯过程中初轧机冷却水关至最小，以减少钢锭温降。在本发明中，采用两火轧制初轧开坯，一火开坯道次变形量采用小变形量，一火开坯道次变形量控制为5～15mm，更优选为8～12mm，最优选为10mm；二火开坯道次变形量可适当加大，二火开坯道次变形量控制为15～25mm，更优选为18～22mm，最优选为20mm。

在本发明中，所述初轧开坯过程中优选一火开坯至360～380mm回炉再烧，本发明在一火开坯过程中经过多次道次变形开坯至360～380mm，避免温降过大以保证轧制温度在钢的最佳热塑性变形温度范围内，回炉再烧时间≥1h，保证一火轧制后的钢坯内外钢温一致。在本发明中，所述一火开坯更优选经过多次道次变形至365～375mm，最优选为370mm回炉再烧；所述回炉再烧时间优选为1～4小时，更优选为2～3小时。

在本发明中，所述初轧开坯过程中优选二火开坯轧制成180mm×180mm×5700～6100mm的方坯；本发明中所述二火开坯轧制也是经过多次道次变形制成方坯。

在本发明中，所述初轧开坯过程中的开轧温度优选≥1150℃，更优选为1150～1250℃，最优选为1200℃；所述初轧开坯过程中的终轧温度优选≥1000℃，更优选为1000～1050℃，更优选为1010℃～1020℃。

在本发明中，所述空冷的方法优选为将初轧开坯后的产品摊开空冷。

本发明提供的方法制备得到的高碳高合金含氮钢坯每支钢坯表面肉眼可见的裂纹≤5处，裂纹最大深度≤2mm。将钢坯酸浸低倍试片无肉眼可见的缩孔、内裂、空洞、翻皮等缺陷，锭型偏析≤2.0级，一般疏松≤2.0级，中心疏松≤2.0级。本发明提供的方法制备高碳高合金含氮钢坯的成坯率≥70％。

与现有技术相比，本发明提供的高碳高合金含氮钢坯的制备方法采用高温均热、两火轧制开坯、轧后摊开空冷的工艺，本发明通过采用合理的加热制度、轧制工艺以及冷却方法，在各种工艺方法的综合作用下，能够有效改善钢坯的表面质量，提高成坯率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1制备得到的高碳高合金含氮钢坯的图片；

图2为本发明实施例2制备得到的高碳高合金含氮钢坯的图片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

将钢锭依次进行红送、均热加热、轧制开坯和冷却，得到高碳高合金含氮钢坯；

所述钢锭的成分为：0.525wt％的C，20.95wt％的Cr，8.9wt％的Mn，3.61wt％的Ni，0.40wt％的N，余量为Fe；

所述红送为红送车带模红送2吨八角钢锭，红送的传搁时间为3小时45分。

所述均热加热的工艺为：

将420℃的红送后的钢锭升温至640℃保温40min，然后以80℃/h的速度升温至1220℃保温4小时。

所述初轧开坯的工艺为：

轧制过程初轧机冷却水量开至最小档位。

将均热加热后的产品采用两火开坯，一火道次变形量为10mm，二火道次变形量为20mm。一火多道次开坯至380×380mm，回炉再烧1.5小时，二火多道次开坯至180mm×180mm×6000mm。开轧温度1150℃，终轧温度1000℃。

所述冷却的工艺为：

将初轧开坯后的产品摊开空冷。

本发明实施例1制备得到的高碳高合金含氮钢坯的图片如图1所示，本发明实施例1制得的高碳高合金含氮钢坯表面成型良好，肉眼可见裂纹2条，裂纹最大深度为1mm。

按照标准GB/T226-1991《钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法》，对本发明实施例1制备得到的高碳高合金含氮钢坯进行低倍检验，检验结果为，本发明实施例1制备的钢坯酸浸低倍试片无肉眼可见的缩孔、内裂、空洞、翻皮等缺陷，锭型偏析0.5级，一般疏松1级，中心疏松0.5级。

计算成坯率＝入库坯料重量/钢锭重量＝24.02/32.3为74.37％。

实施例2

将钢锭依次进行红送、均热加热、轧制开坯和冷却，得到高碳高合金含氮钢坯；

所述钢锭的成分为：0.54wt％的C，20.85wt％的Cr，9.04wt％的Mn，3.93wt％的Ni，0.37wt％的N，余量为Fe；

所述红送为红送车带模红送2吨八角钢锭，红送的传搁时间为2小时10分。

所述均热加热的工艺为：

将730℃的红送后的钢锭升温至870℃保温40min，然后以110℃/h的速度升温至1220℃保温5小时。

所述初轧开坯的工艺为：

轧制过程初轧机冷却水量开至最小档位。

将均热加热后的产品采用两火开坯，一火道次变形量为12mm，二火道次变形量为18mm。一火多道次开坯至375×375mm，回炉再烧1小时，二火多道次开坯至180mm×180mm×6000mm。开轧温度1156℃，终轧温度1010℃。

所述冷却的工艺为：

将初轧开坯后的产品摊开空冷。

本发明实施例2制备得到的高碳高合金含氮钢坯的图片如图2所示，本发明实施例2制得的高碳高合金含氮钢坯表面成型良好，肉眼可见裂纹5条，裂纹最大深度为2mm。

按照实施例1的方法对本发明实施例2制备得到的高碳高合金含氮钢坯进行低倍检验，检验结果为，本发明实施例2制备的钢坯酸浸低倍试片无肉眼可见的缩孔、内裂、空洞、翻皮等缺陷，锭型偏析0.5级，一般疏松0.5级，中心疏松0.5级。

计算成坯率＝入库坯料重量/钢锭重量＝27.61/38为72.66％。

比较例1

将钢锭依次进行红送、均热加热、轧制开坯、水冷和退火，得到高碳高合金含氮钢坯；

所述钢锭的成分为：0.53wt％的C，20.9wt％的Cr，9.0wt％的Mn，4.05wt％的Ni，0.44wt％的N，余量为Fe；

所述红送为红送车带模红送2吨八角钢锭，红送的传搁时间为3小时45分。

所述均热加热的工艺为：

将420℃的红送后的钢锭升温至640℃保温40min，然后以80℃/h的速度升温至1220℃保温4小时。

所述初轧开坯的工艺为：

轧制过程初轧机冷却水量开至最小档位。

将均热加热后的产品采用一火开坯，一火道次变形量为20mm，一火开坯至180mm×180mm×6000mm。开轧温度1150℃，终轧温度950℃。

所述退火的工艺为：

650℃保温4小时，空冷。

比较例1采用825初轧机一火轧制开坯+水冷+及时退火工艺，钢锭的变形抗力大，采用一火轧制开坯，轧制道次多，坯料表面降温大，还未轧制到规定尺寸，表面温度已降至1000℃以下，继续轧制表面开裂严重，坯料周身都是裂纹；坯料冷却方式采用水冷，坯料在1天内不及时退火，部分坯料炸裂严重，成坯率≤45％。

由以上实施例可知，本发明提供了一种高碳高合金含氮钢坯的制备方法，包括：将钢锭进行均热加热后初轧开坯；将初轧开坯后的产品进行空冷，得到高碳高合金含氮钢坯；所述初轧开坯采用两火轧制，一火开坯道次变形量为5～15mm；二火开坯道次变形量为15～25mm。本发明提供的高碳高合金含氮钢坯的制备方法采用高温均热、两火轧制开坯、轧后摊开空冷的工艺，本发明通过采用合理的加热制度、轧制工艺以及冷却方法，在各种工艺方法的综合作用下，能够有效改善钢坯的表面质量，提高成坯率，满足汽车工业快速发展用材料的需要。

Claims (10)

1.一种高碳高合金含氮钢坯的制备方法，包括：

将钢锭进行均热加热后初轧开坯；

将初轧开坯后的产品进行空冷，得到高碳高合金含氮钢坯；

所述初轧开坯采用两火轧制，一火开坯道次变形量为5～15mm；二火开坯道次变形量为15～25mm。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢锭的成分为：

0.48～0.58wt％的C；

20.0～22.0wt％的Cr；

8.0～10.0wt％的Mn；

3.25～4.5wt％的Ni；

0.35～0.50wt％的N；

余量为Fe。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述均热加热的方法为：

将钢锭在第一温度保温第一时间，然后升温至第二温度保温第二时间；

所述第一温度为700～950℃；

所述第一时间≥0.5小时；

所述升温速度≤120℃/h；

所述第二温度为1200～1220℃；

所述第二时间为4～6小时。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述均热加热的方法为：

将钢锭在第三温度保温第三时间，然后升温至第四温度保温第四时间；

所述第三温度为400～700℃；

所述第三时间≥0.5小时；

所述升温速度≤100℃/h；

所述第四温度为1200～1220℃；

所述第四时间为4～6小时。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初轧开坯过程中一火开坯至360～380mm回炉再烧。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回炉再烧的时间≥1h。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初轧开坯过程中二火开坯轧制成180mm×180mm×5700～6100mm的方坯。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初轧开坯过程中的开轧温度≥1150℃。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初轧开坯过程中的终轧温度≥1000℃。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述均热加热之前还包括：

将所述钢锭进行红送；

所述红送的传搁时间≤4.0小时。