CN108188175B - 一种CrMnTiH系列齿轮钢及其轧制方法 - Google Patents

一种CrMnTiH系列齿轮钢及其轧制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种CrMnTiH系列齿轮钢及其轧制方法，所述齿轮钢化学成分的质量分数为：C：0.17～0.22％，Si：0.17～0.37％，Mn：0.80～1.05％，P≤0.030，S：≤0.035％，Cr：1.00～1.15％，Ti：0.04‑0.10％。所述轧制方法通过对矩形连铸坯加热—出钢—Φ550×1轧制—精轧轧制—飞剪分段—冷却—定尺剪切，得到CrMnTiH系列齿轮钢。本发明通过对加热制度、热工制度、停轧降温制度工艺的调节，可控制轧制过程冷剪后圆钢一侧弯曲现象。

Description

一种CrMnTiH系列齿轮钢及其轧制方法
技术领域
本发明属于轧钢中CrMnTi系列齿轮钢生产技术领域，具体地，本发明涉及一种CRMnTiH系列齿轮钢及其轧制方法。
背景技术
冷剪后圆钢在径向组织转变过程中，由于圆钢表面和芯部冷却速度不同，珠光体转变完全程度有差异，圆钢表面冷速较快，珠光体转变还没完成，就已经进入贝氏体相变区间，而圆钢芯部冷速较慢，珠光体转变较完全，贝氏体量较小。另外贝氏体相变是一种半切变性相变，产生一定的组织应力，这样边部和芯部由于组织转变和组织力学性能的差异，造成应力不均匀分布，从而导致冷剪后一侧弯曲现象。
钢材弯曲度标准要求是：1组别每米小于2.5mm，2组别每米小于4mm。对于CrMnTi系列齿轮钢钢材在生产过程中，受内部组织相变时机影响，圆钢芯部和边部组织产生了差异，造成了圆钢冷剪后发生侧向弯曲，且钢材弯曲度远远大于标准要求。
发明内容
本发明的目的在于，提供了一种CrMnTiH系列齿轮钢及其轧制方法，通过对加热制度、热工制度、停轧降温制度工艺的调节，可控制轧制过程冷剪后圆钢一侧弯曲现象。
为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种CrMnTiH系列齿轮钢，所述齿轮钢化学成分的质量分数为：C：0.17～0.22％，Si：0.17～0.37％，Mn：0.80～1.05％，P≤0.030，S：≤0.035％，Cr：1.00～1.15％，Ti：0.04-0.10％。
本发明还提供了上述CrMnTiH系列齿轮钢的轧制方法，所述轧制方法包括以下步骤：
1)矩形连铸坯加热
温度≥400℃定义为热坯，＜400℃定义为冷坯；
热坯：总加热时间120-180min；各段加热时间：预热段25-45min，加热段75-105min，均热段20-30min；
冷坯：总加热时间150-210min；各段加热时间：预热段35-45min，加热段90-130min，均热段25-35min；
各段加热制度：均热段炉气温度：1180-1240℃；加热段炉气温度：上加热1180-1270℃；下加热1190-1280℃；预热段炉气温度≤900℃；开轧温度：1080-1160℃；终轧温度：950-1030℃；
停轧降温制度：停轧时间15-30min，均热段炉温降低20℃，加热段炉温降低50℃；停轧时间＞30-60min，均热段炉温降低50℃，加热段炉温降低50℃；停轧时间＞60-120min，均热段炉温1050℃以下保温，加热段炉温1050℃以下保温；停轧时间＞120-180min，均热段炉温900℃以下保温，加热段炉温900℃以下保温；停轧时间＞180min，均热段炉温800℃以下保温，加热段炉温800℃以下保温；
2)高压水除鳞
加热过程中产生的氧化铁皮出钢后经高压水除鳞装置除鳞，水压为12.0～20.0Mpa；
3)粗轧机轧制
高压水除鳞后的矩形连铸坯共轧制4-7道次；
4)中精轧轧机轧制
轧制Ф16mm圆钢料型尺寸：来料95*105mm，成品速度4.5-7.0m/s；
轧制Ф18-22mm圆钢料型尺寸：来料95*105mm，成品速度3.5-6.0m/s；
轧制Ф24-55mm圆钢料型尺寸：来料98*105mm，成品速度1.8-5.0m/s；
轧制Ф60-65mm圆钢料型尺寸：来料100*108mm，成品速度1.2-2.0m/s；
5)剪切
剪切温度≥350℃。
优选地，矩形连铸坯尺寸为：矩形连铸坯端部宽度*高度*矩形连铸坯长度＝180×220×2700～3000mm、150×150×2700～3000mm。
优选地，步骤3)中，轧制道次具体为：
道次1：料高H183mm，料宽B184mm，压下量Δh37mm，延伸系数μ1.176，辊缝15mm；
道次2：料高H150mm，料宽B190mm，压下量Δh33mm，延伸系数μ1.185，辊缝10mm；
道次3：料高H153mm，料宽B157mm，压下量Δh37mm，延伸系数μ1.186，辊缝15mm；
道次4：料高H115mm，料宽B164mm，压下量Δh38mm，延伸系数μ1.274，辊缝10mm；
道次5：料高H126mm，料宽B123mm，压下量Δh38mm，延伸系数μ1.217，辊缝15mm；
道次6：料高H95mm，料宽B132mm，压下量Δh31mm，延伸系数μ1.253，辊缝10mm；
道次7：料高H97mm，料宽B105mm，压下量Δh34mm，延伸系数μ1.19，辊缝15mm；
其中，料型尺寸调整以第1、2、6、7道次高度为基准；当轧制道次为4道次时，从道次4开始，共轧制4道次。
更具体地，本发明提供的轧制方法包括以下步骤：
1)工艺流程
加热—出钢—Φ550×1轧制—精轧轧制—飞剪分段—冷却—定尺剪切；
2)连铸坯准备
使用矩形连铸坯，矩形连铸坯尺寸为：矩形连铸坯端部宽度*高度*矩形连铸坯长度＝180×220×2700～3000mm、150×150×2700～3000mm。矩形连铸坯表面质量良好，无表面裂纹、重皮、折叠、耳子、划伤、结疤等缺陷。
3)加热
按钢坯加热制度加热，保证钢坯加热质量和加热温度。
坯料断面180×220mm热工制度：加热时间：(1)热坯：总加热时间120-180min；各段加热时间：预热段25-45min；加热段75-105min；均热段20-30min；(2)冷坯：总加热时间150-210min；各段加热时间：预热段35-45min；加热段90-130min；均热段25-35min；
温度≥400℃定义为热坯，≤400℃定义为冷坯。
坯料断面180×220mm各段加热制度：(1)均热段炉气温度：1180-1240℃；(2)加热段炉气温度：1上加热温度1190-1270℃；1下加热温度1200-1280℃；2上加热温度1180-1260℃；2下加热温度1190-1270℃；(将加热段分为两个1、2两个区域，钢坯先经过2加热段区域，再经过1加热段区域，也就是1区域温度通常高于2区域温度；加热段有上下两组燃气喷嘴，“上下”指的是加热段上部和下部。)(3)预热段炉气温度≤900℃；(4)开轧温度：1080-1160℃；终轧温度：950-1030℃；
停轧降温制度：(1)停轧时间15-30min，均热段炉温降低20℃；加热段炉温降低50℃；(2)停轧时间＞30-60min，均热段炉温降低50℃；加热段炉温降低50℃；(3)停轧时间＞60-120min，均热段炉温1050℃以下保温，加热段炉温1050℃以下保温；(4)停轧时间＞120-180min，均热段炉温900℃以下保温；加热段炉温900℃以下保温；(5)停轧时间＞180min，均热段炉温800℃以下保温；加热段炉温800℃以下保温；
4)高压水除鳞
加热过程中产生的氧化铁皮出钢后经高压水除鳞装置除鳞，水压为12.0～20.0Mpa。
5)粗轧机轧制
矩形连铸坯端部宽度*高度*矩形连铸坯长度＝180×220×2700～3000mm时，共轧制7道次。道次(1)：料高H183mm，料宽B184mm，压下量Δh37mm，延伸系数μ1.176，辊缝15mm；道次(2)：料高H150mm，料宽B190mm，压下量Δh33mm，延伸系数μ1.185，辊缝10mm；道次(3)：料高H153mm，料宽B157mm，压下量Δh37mm，延伸系数μ1.186，辊缝15mm；道次(4)：料高H115mm，料宽B164mm，压下量Δh38mm，延伸系数μ1.274，辊缝10mm；道次(5)：料高H126mm，料宽B123mm，压下量Δh38mm，延伸系数μ1.217，辊缝15mm；道次(6)：料高H95mm，料宽B132mm，压下量Δh31mm，延伸系数μ1.253，辊缝10mm；道次(7)：料高H97mm，料宽B105mm，压下量Δh34mm，延伸系数μ1.19，辊缝15mm。
料型尺寸调整以第1、2、6、7道次高度为基准，根据轧制需要可做适当调整，高度尺寸不超过正负3mm。
矩形连铸坯端部宽度*高度*矩形连铸坯长度＝150×150×2700～3000mm时，共轧制4道次，从道次(4)开始。
6)中精轧轧机轧制
轧制Ф16mm圆钢料型尺寸：来料95*105mm，成品速度4.5-7.0m/s。
轧制Ф18-22mm圆钢料型尺寸：来料95*105mm，成品速度3.5-6.0m/s。
轧制Ф24-55mm圆钢料型尺寸：来料98*105mm，成品速度1.8-5.0m/s。
轧制Ф60-65mm圆钢料型尺寸：来料100*108mm，成品速度1.2-2.0m/s。
7)剪切温度≥350℃。
附图说明
图1为现有技术所得齿轮钢的金相组织图；
图2为本发明实施例2所得齿轮钢的金相组织图。
具体实施方式
下面以具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本发明制备的20CrMnTiH齿轮钢，其化学成分的质量分数为：C：0.17～0.22％，Si：0.17～0.37％，Mn：0.80～1.05％，P≤0.030，S：≤0.035％，Cr：1.00～1.15％，Ti：0.04-0.10％。
本发明提供的轧制方法包括以下步骤：
1)工艺流程
加热—出钢—Φ550×1轧制—精轧轧制—飞剪分段—冷却—定尺剪切；
2)连铸坯准备
使用矩形连铸坯，矩形连铸坯尺寸为：矩形连铸坯端部宽度*高度*矩形连铸坯长度＝180×220×2700～3000mm、150×150×2700～3000mm。矩形连铸坯表面质量良好，无表面裂纹、重皮、折叠、耳子、划伤、结疤等缺陷。
3)加热
按钢坯加热制度加热，保证钢坯加热质量和加热温度。
坯料断面180×220mm热工制度：加热时间：(1)热坯：总加热时间120-180min；各段加热时间：预热段25-45min；加热段75-105min；均热段20-30min；(2)冷坯：总加热时间150-210min；各段加热时间：预热段35-45min；加热段90-130min；均热段25-35min；
温度≥400℃定义为热坯，≤400℃定义为冷坯。
坯料断面180×220mm各段加热制度：(1)均热段炉气温度：1180-1240℃；(2)加热段炉气温度：1上加热1190-1270℃；1下加热1200-1280℃；2上加热1180-1260℃；2下加热1190-1270℃；(3)预热段炉气温度≤900℃；(4)开轧温度：1080-1160℃；终轧温度：950-1030℃；
停轧降温制度：(1)停轧时间15-30min，均热段炉温降低20℃；加热段炉温降低50℃；(2)停轧时间＞30-60min，均热段炉温降低50℃；加热段炉温降低50℃；(3)停轧时间＞60-120min，均热段炉温1050℃以下保温，加热段炉温1050℃以下保温；(4)停轧时间＞120-180min，均热段炉温900℃以下保温；加热段炉温900℃以下保温；(5)停轧时间＞180min，均热段炉温800℃以下保温；加热段炉温800℃以下保温；
4)高压水除鳞
加热过程中产生的氧化铁皮出钢后经高压水除鳞装置除鳞，水压为12.0～20.0Mpa。
5)粗轧机轧制
矩形连铸坯端部宽度*高度*矩形连铸坯长度＝180×220×2700～3000mm时，共轧制7道次。道次(1)：料高H183mm，料宽B184mm，压下量Δh37mm，延伸系数μ1.176，辊缝15mm；道次(2)：料高H150mm，料宽B190mm，压下量Δh33mm，延伸系数μ1.185，辊缝10mm；道次(3)：料高H153mm，料宽B157mm，压下量Δh37mm，延伸系数μ1.186，辊缝15mm；道次(4)：料高H115mm，料宽B164mm，压下量Δh38mm，延伸系数μ1.274，辊缝10mm；道次(5)：料高H126mm，料宽B123mm，压下量Δh38mm，延伸系数μ1.217，辊缝15mm；道次(6)：料高H95mm，料宽B132mm，压下量Δh31mm，延伸系数μ1.253，辊缝10mm；道次(7)：料高H97mm，料宽B105mm，压下量Δh34mm，延伸系数μ1.19，辊缝15mm。
料型尺寸调整以第1、2、6、7道次高度为基准，根据轧制需要可做适当调整，高度尺寸不超过正负3mm。
矩形连铸坯端部宽度*高度*矩形连铸坯长度＝150×150×2700～3000mm时，共轧制4道次，从道次(4)开始。
6)中精轧轧机轧制
轧制Ф16mm圆钢料型尺寸：来料95*105mm，成品速度4.5-7.0m/s。
轧制Ф18-22mm圆钢料型尺寸：来料95*105mm，成品速度3.5-6.0m/s。
轧制Ф24-55mm圆钢料型尺寸：来料98*105mm，成品速度1.8-5.0m/s。
轧制Ф60-65mm圆钢料型尺寸：来料100*108mm，成品速度1.2-2.0m/s。
7)剪切温度≥350℃。
实施例2
采用电炉(EAF)+炉外精炼(LF)+真空脱气(VD)+连铸的工艺获得钢的连铸坯，坯料断面180×220mm，钢的连铸坯的化学成分为：C：0.20％，Si：0.27％，Mn：0.83％，P≤0.008，S：≤0.008％，Cr：1.19％，Ti：0.065％。轧制Ф50mm圆钢。
1.连铸坯高于400℃入加热炉，总加热时间120min。各段加热时间：预热段25min；加热段75min；均热段20min；
2.加热后的连铸坯经高压水除鳞除去氧化铁皮；
3.除鳞后的钢坯进入Φ550粗轧机轧制，开轧温度为1100℃，共轧制7道次，料高H97mm，料宽B105mm；
4.粗轧后进入中精轧轧机轧制
轧机序号1H:孔型形状椭圆；孔型高74mm；孔型宽112mm；辊缝13mm；
轧机序号2V:孔型形状圆；孔型高83mm；孔型宽83mm；辊缝11mm；
轧机序号3H:孔型形状椭圆；孔型高56mm；孔型宽102mm；辊缝11mm；
轧机序号4V:孔型形状圆；孔型高65mm；孔型宽65mm；辊缝6mm；
轧机序号5H:孔型形状椭圆；孔型高40mm；孔型宽88mm；辊缝6mm；
轧机序号6V:孔型形状圆；孔型高50mm；孔型宽50mm；辊缝3mm；
成品速度1.8-5.0m/s。
5.剪切温度≥350℃
6.空冷，即可得到Ф50mm规格20CrMnTiH齿轮钢。
技术效果
将本发明实施例2所得齿轮钢与现有技术的齿轮钢分别进行金相组织测试，如图1和图2所示，其中图1为现有技术所得齿轮钢的金相组织图，图2为本发明实施例2所得齿轮钢的金相组织图。从图1和图2可以看出，现有技术的齿轮钢的边部、芯部组织不均匀，产生弯曲；而本发明实施例所得齿轮钢的边部、芯部组织均匀，不产生弯曲。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种CrMnTiH系列齿轮钢的轧制方法，其特征在于，所述齿轮钢化学成分的质量分数为：C：0.17～0.22％，Si：0.17～0.37％，Mn：0.80～1.05％，P≤0.030，S：≤0.035％，Cr：1.00～1.15％，Ti：0.04-0.10％；
所述轧制方法包括以下步骤：
1）矩形连铸坯加热
温度≥400℃定义为热坯，＜400℃定义为冷坯；
热坯：总加热时间120-180min；各段加热时间：预热段25-45min，加热段75-105min，均热段20-30min；
冷坯：总加热时间150-210min；各段加热时间：预热段35-45min，加热段90-130min，均热段25-35min；
各段加热制度：均热段炉气温度：1180-1240℃；加热段炉气温度：上加热1180-1270℃；下加热1190-1280℃；预热段炉气温度≤900℃；
停轧降温制度：停轧时间15-30min，均热段炉温降低20℃，加热段炉温降低50℃；停轧时间30-60min，均热段炉温降低50℃，加热段炉温降低50℃；停轧时间60-120min，均热段炉温1050℃以下保温，加热段炉温1050℃以下保温；停轧时间120-180min，均热段炉温900℃以下保温，加热段炉温900℃以下保温；停轧时间＞180min，均热段炉温800℃以下保温，加热段炉温800℃以下保温；
2）高压水除鳞
加热过程中产生的氧化铁皮出钢后经高压水除鳞装置除鳞，水压为12.0～20.0Mpa；
3）粗轧机轧制
高压水除鳞后的矩形连铸坯共轧制4-7道次；
4）中精轧轧机轧制
轧制Ф16mm圆钢料型尺寸：来料95*105mm，成品速度4.5-7.0m/s；
轧制Ф18-22mm圆钢料型尺寸：来料95*105mm，成品速度3.5-6.0m/s；
轧制Ф24-55mm圆钢料型尺寸：来料98*105mm，成品速度1.8-5.0m/s；
轧制Ф60-65mm圆钢料型尺寸：来料100*108mm，成品速度1.2-2.0m/s；
开轧温度：1080-1160℃；终轧温度：950-1030℃；
5）剪切
剪切温度≥350℃；
步骤3）中，轧制道次具体为：
道次1：料高H183mm，料宽B184mm，压下量Δh37mm，延伸系数μ1.176，辊缝15mm；
道次2：料高H150mm，料宽B190mm，压下量Δh33mm，延伸系数μ1.185，辊缝10mm；
道次3：料高H153mm，料宽B157mm，压下量Δh37mm，延伸系数μ1.186，辊缝15mm；
道次4：料高H115mm，料宽B164mm，压下量Δh38mm，延伸系数μ1.274，辊缝10mm；
道次5：料高H126mm，料宽B123mm，压下量Δh38mm，延伸系数μ1.217，辊缝15mm；
道次6：料高H95mm，料宽B132mm，压下量Δh31mm，延伸系数μ1.253，辊缝10mm；
道次7：料高H97mm，料宽B105mm，压下量Δh34mm，延伸系数μ1.19，辊缝15mm；
其中，料型尺寸调整以第1、2、6、7道次高度为基准；当轧制道次为4道次时，从道次4开始，共轧制4道次。
2.根据权利要求1所述CrMnTiH系列齿轮钢的轧制方法，其特征在于，矩形连铸坯尺寸为：矩形连铸坯端部宽度*高度*矩形连铸坯长度=180×220×2700～3000mm、150×150×2700～3000mm。
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