CN108220780A - 一种钢坯及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢坯及其加工工艺，所述重钢的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为：C为0.68～0.73%，Si为0.17～0.25%，Mn为0.70～0.75%，Cr≤0.25%，Mo为≤0.15%，P≤0.025%，S≤0.025%，Ni≤0.20%，Cu≤0.15%，余量为Fe，本发明得到的钢坯由内至外的硬度比较均一，加工工艺中的热处理组织转化比较单一，金相组织更加细腻均匀；更为突出的优点是材料心部组织致密，且其表面韧性与心部韧性偏差极小，进行精加工的利用价值大；此外，加工周期缩短，成本降低。

Description

一种钢坯及其加工工艺

技术领域

本发明涉及合金钢加工技术领域，尤其是涉及一种钢坯及其加工工艺。

背景技术

连铸即为连续铸钢的简称。在钢铁厂生产各类钢铁产品过程中，使用钢液凝固成型有两种方法：传统的模铸法和连续铸钢法。而在二十世纪五十年代在欧美国家出现的连铸技术是一项把钢液直接浇注成形的先进技术。与传统方法相比，连铸技术具有大幅提高金属收得率和铸坯质量，节约能源等显著优势。

例如公开号为CN206527325U的实用新型专利公开一种小方坯连铸机，包括钢包、中间包、结晶器、支承辊道、喷淋装置和拉矫机，其中，所述拉矫机为压下功能的单机架拉矫机，设置在所述小方坯连铸机的水平段。所述小方坯连铸机在水平段设置单机架拉矫机，可以单独更换维护，生产不同钢种的小方坯时，采用不同拉矫机进行不同压下量的压下，可以满足不同钢种不同拉速和不同压下量的需求。

但是在处理过程中，原料中含有较多的杂质，如果未在前期处则很容易对后期的产品造成影响，例如表面韧性与心部韧性偏差较大，造成不利于后期继续加工。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明第一目的在于提供一种钢坯，可以加工得到含杂质量低、表面韧性与心部韧性偏差极小的钢坯。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种钢坯，所述重钢的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为：C为0.68～0.73％，Si为0.17～0.25％，Mn为0.70～0.75％，Cr≤0.25％，Mo为≤0.15％，P≤0.025％，S≤0.025％，Ni≤0.20％，Cu≤0.15％，余量为Fe。

本发明进一步的，所述钢坯的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为：C为0.70％，Si为0.21％，Mn为0.72％，Cr为0.25％，Mo为0.15％，P≤0.020％，S≤0.020％，Ni为0.20％，Cu为0.15％，余量为Fe。

通过采用上述技术方案，得到的钢坯具有较高的抛光性能和加工性能。

本发明第二目的在于提供一种加工工艺，可以加工得到表面韧性与心部韧性偏差极小的钢坯。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：该工艺包括如下步骤：步骤S1、打开钢包底部的滑动水口；步骤S2、钢水从钢包流入中间包；步骤S3、当中间包里的钢液面达到一定高度时打开中间包底部的滑动水口；步骤S4、钢水流入到强制水冷的结晶器；步骤S5、当结晶器内钢液面达到一定高度时并且钢液四周已凝固成具有一定厚度的坯壳；步骤S6、启动拉矫机咬住引锭杆向下移动，因钢水与引锭杆黏结一起故钢水被拉出结晶器；步骤S7、钢坯向下进入辊轨，进行低温冷却，并对钢坯进行第一次加热，加热温度为400～650℃，然后采用拉矫机将钢坯拉直；步骤S8、钢坯进入二冷区，在二冷区采用冷凝水喷洒钢坯进行冷却；步骤S9、沿着辊道进入拉矫机，拉矫机的作用是将连铸坯拉直，以便于下一步工序的进行；步骤S10、完全凝固的钢坯经矫直切成所需长度。

通过上述技术方案，将钢包内的钢水转移到中间包内后，将杂质储留在钢包内避免与钢水一同进入结晶器内凝结，含有不均匀杂质的钢坯由内至外的韧性小，不利于后期精加工；引锭杆在连铸机刚开始生产时起拉动第一块钢坯的作用。在液态钢水在结晶器中凝结之后，引锭杆将钢坯从下方拉出，同时拉开连铸生产的序幕；此外，通常条件下采用冷却器喷洒常温水对钢坯进行冷却，由于即将进行拉矫机拉直，但是在短时间内无法将钢坯内部冷却，如此在拉直时因内外不均一而内部产生裂纹，而本技术方案采用低温冷却，然后接着对传送中的钢坯进行第一次加热，如此，首先可以使得钢坯的外部和内部能够进行快速冷却(冷却后外部温度较内部低)，提高了效率，再则将钢坯加热使其外部温度提高实现内外温度相适配，进而在在拉直过程中内外组织均一而不会产生内部裂纹，在该二次冷却道中向钢坯喷射冷却水，将钢坯将逐渐从外表冷却到中心，沿着辊道进入拉矫机，拉矫机的后方是切割机，通过切割机切割得到不同长度的钢坯。

本发明进一步的，所述步骤S7中，所述低温冷却为冰冷；且在步骤S8中，将步骤S7中对钢坯进行冷却后的冰水收集然后通过抽水泵抽水并作为冷凝水。

通过上述技术方案，将对钢坯冷却的冰水收集起来，然后再通过抽水泵抽水为后续步骤利用，主要目的是达到提高水资源利用率的效果。

本发明进一步的，于所述步骤S9中，对拉直后钢坯进行第二次加热，第二次加热温度为200～300℃，然后再使得钢坯通过弯曲辊对钢坯进行折弯处理。

通过上述技术方案，在拉矫机将钢坯拉之后内部产热，但是外部已经开始冷却，所以通过第二加热温度为200～300℃对钢坯的外部进行加热，也避免内部冷却，达到方便折弯的目的。

本发明进一步的，在所述步骤S1之前，还进行如下操作：中间包烘烤前将中间包内残余杂物清扫干净，钢包采用氩封长水口。

通过上述技术方案，避免了残留在中间包内的杂质，由钢包转移过来的钢水中含有杂质，而含有两种杂质的钢水在结晶器内制备钢坯时，更加会影响钢坯的物理特性，简单而言，主要是硫磷的含量高影响钢坯的冲击韧性，由于韧性是强度与塑性的一个综合体现，所以对钢材的实际应用起决定性作用。

本发明进一步的，中间包底部中间设置为向上凸起的弧形结构，所述弧形结构的两侧向下凹陷形成有废料槽；在中间包的底部设置有两组吹氩气装置，两组所述吹氩气装置位于中间包底部靠近中间位置的两侧，且两组所述吹氩气装置吹氩气方向朝向两侧。

通过上述技术方案，中间包介于钢包和结晶器之间，接受来自钢包的钢水，并向结晶器分流，起到减压、稳流、除渣、储钢分流、均匀温度和成分的作用，将其中间设置为向上凸起的弧形结构，通过该弧形结构可以将随着钢水进入到中间包内的废渣流淌中间包的两边，而废料槽则用于储存废渣的作用，达到便于工作人员收集的目的；吹氩气装置吹氩气能够避免如果设置在底部靠近两边的位置，则容易将下沉的废渣在氩气的作用力下，容易再次混入到钢水当中，从而影响了产品的质量；而本技术方案是将两组吹氩气装置位于中间包底部靠近中间位置的两侧，并且两组所述吹氩气装置吹氩气方向朝向两侧，因此可以将废渣向下吹，使得废渣由中部流向两边，然后沉降到弧形结构上后流到废料槽内，而避免长期混入在钢水当中；一方面对钢坯加热使其韧性提高，以便于拉矫机对钢坯拉直；此外，在前一步骤中采用冷却器对钢坯进行了淬火，硬度较大，因此采用加热处理进行回火，一定程度上提高了钢坯的韧性。

本发明相比于常规模块锻造具有如下优点：钢坯的由内至外的硬度比较均一，加工工艺中的热处理组织转化比较单一，金相组织更加细腻均匀；更为突出的优点是材料心部组织致密，且其表面韧性与心部韧性偏差极小，进行精加工的利用价值大；此外，加工周期缩短，成本降低。

具体实施方式

以下通过制定实施组进行加工，并进行性能测试对比，

实施例1、一种钢坯的加工工艺，该工艺包括如下步骤：

步骤S1、打开钢包底部的滑动水口；

步骤S2、钢水从钢包流入中间包；

步骤S3、当中间包里的钢液面达到一定高度时打开中间包底部的滑动水口；

步骤S4、钢水流入到强制水冷的结晶器；

步骤S5、当结晶器内钢液面达到一定高度时并且钢液四周已凝固成具有一定厚度的坯壳；

步骤S6、启动拉矫机咬住引锭杆向下移动，因钢水与引锭杆黏结一起故钢水被拉出结晶器；

步骤S7、钢坯向下进入辊轨，进行低温冷却，并对钢坯进行第一次加热，加热温度为400℃，然后采用拉矫机将钢坯拉直；

步骤S8、钢坯进入二冷区，在二冷区采用冷凝水喷洒钢坯进行冷却；

步骤S9、沿着辊道进入拉矫机，拉矫机的作用是将连铸坯拉直，以便于下一步工序的进行；

步骤S10、完全凝固的钢坯经矫直切成所需长度。

实施例2、一种钢坯的加工工艺，与实施例1的不同之处在于，所述步骤S7中，低温冷却为冰冷，操作方式为将冰水混合液冲到钢坯上，然后冷却下方通过收集池收集；且在步骤S8中，将步骤S7中对钢坯进行冷却后的冰水收集然后通过抽水泵抽水并作为冷凝水。

实施例3、一种钢坯的加工工艺，与实施例2的不同之处在于，在步骤S9中，对拉直后钢坯进行第二次加热，第二次加热温度为200℃，然后再使得钢坯通过弯曲辊对钢坯进行折弯处理。

实施例4、一种钢坯的加工工艺，与实施例3的不同之处在于，在步骤S9中，对拉直后钢坯进行第二次加热，第二次加热温度为300℃，然后再使得钢坯通过弯曲辊对钢坯进行折弯处理。

实施例5、一种钢坯的加工工艺，与实施例4的不同之处在于，在所述步骤S1之前，还进行如下操作：中间包烘烤前将中间包内残余杂物清扫干净，钢包采用氩封长水口。

实施例6、一种钢坯的加工工艺，与实施例5的不同之处在于，中间包底部中间设置为向上凸起的弧形结构，所述弧形结构的两侧向下凹陷形成有废料槽；在中间包的底部设置有两组吹氩气装置，两组所述吹氩气装置位于中间包底部靠近中间位置的两侧，且两组所述吹氩气装置吹氩气方向朝向两侧。

实施例7、一种钢坯的加工工艺，与实施例6的不同之处在于，步骤S7中，对钢坯进行第一次加热，加热温度为650℃。

实施例8、一种钢坯的加工工艺，与实施例6的不同之处在于，步骤S7中，对钢坯进行第一次加热，加热温度为525℃。

实施例1-8中采用的所述钢坯的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为：C为0.70％，Si为0.20％，Mn为0.72％，Cr为0.25％，Mo为0.15％，P为0.020％，S为0.020％，Ni为0.20％，Cu为0.15％，余量为Fe。

实施例9-10、采用实施例6的加工工艺，但是钢坯的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为：实施例9，C为0.68％，Si为0.17％，Mn为0.70％，Cr为0.20％，Mo为0.12％，P为0.023％，S为0.02％，Ni为0.20％，Cu为0.15％，余量为Fe；实施例10，C为0.73％，Si为0.25％，Mn为0.75％，Cr为0.25％，Mo为0.20％，P为0.022％，S为0.023％，Ni为0.15％，Cu为0.15％，余量为Fe。

本发明钢坯经过上述冶炼及热加工和热处理后，最终成品规格为(长*宽*厚)2000mm*1200mm*400mm模块，取样进行性能测试，测试下述性能：

产物性能表征一，采用屈服强度试验机测定实施例1～10的屈服强度值，测试时，当测力度盘的指针首次停止转动的恒定力作为屈服强度值，记录结果如表格1所示；

产物性能表征二，利用拉力试验机测试实施例1～10锻件的抗拉伸强度，记录结果如表格1所示；

产物性能表征三，实施例1～10锻件浸没于0.1mg/ml的硝酸溶液，静置30d，观察锻件表面的腐蚀情况，腐蚀程度(以裂纹和腐蚀孔作为参考)制定≤100级，100级为做最严重，记录结果如表格1所示。

表1实施组的性能参数

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种钢坯，其特征在于，所述重钢的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为：C为0.68～0.73%，Si为0.17～0.25%，Mn为0.70～0.75%，Cr≤0.25%，Mo为≤0.15%，P≤0.025%，S≤0.025%，Ni≤0.20%，Cu≤0.15%，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的一种钢坯，其特征在于，所述钢坯的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为：C为0.70%，Si为0.21%，Mn为0.72%，Cr为0.25%，Mo为0.15%，P≤0.020%，S≤0.020%，Ni为0.20%，Cu为0.15%，余量为Fe。

3.一种如权利要求2所述钢坯的加工工艺，其特征在于，该工艺包括如下步骤：步骤S1、打开钢包底部的滑动水口；步骤S2、钢水从钢包流入中间包；步骤S3、当中间包里的钢液面达到一定高度时打开中间包底部的滑动水口；步骤S4、钢水流入到强制水冷的结晶器；步骤S5、当结晶器内钢液面达到一定高度时并且钢液四周已凝固成具有一定厚度的坯壳；步骤S6、启动拉矫机咬住引锭杆向下移动，因钢水与引锭杆黏结一起故钢水被拉出结晶器；步骤S7、钢坯向下进入辊轨，进行低温冷却，并对钢坯进行第一次加热，加热温度为400~650℃，然后采用拉矫机将钢坯拉直；步骤S8、钢坯进入二冷区，在二冷区采用冷凝水喷洒钢坯进行冷却；步骤S9、沿着辊道进入拉矫机，拉矫机的作用是将连铸坯拉直，以便于下一步工序的进行；步骤S10、完全凝固的钢坯经矫直切成所需长度。

4.根据权利要求3所述的加工工艺，其特征在于，所述步骤S7中，所述低温冷却为冰冷；且在步骤S8中，将步骤S7中对钢坯进行冷却后的冰水收集然后通过抽水泵抽水并作为冷凝水。

5.根据权利要求4所述的加工工艺，其特征在于，于所述步骤S9中，对拉直后钢坯进行第二次加热，第二次加热温度为200~300℃，然后再使得钢坯通过弯曲辊对钢坯进行折弯处理。

6.根据权利要求5所述的加工工艺，其特征在于，在所述步骤S1之前，还进行如下操作：中间包烘烤前将中间包内残余杂物清扫干净，钢包采用氩封长水口。

7.根据权利要求6所述的加工工艺，其特征在于，中间包底部中间设置为向上凸起的弧形结构，所述弧形结构的两侧向下凹陷形成有废料槽；在中间包的底部设置有两组吹氩气装置，两组所述吹氩气装置位于中间包底部靠近中间位置的两侧，且两组所述吹氩气装置吹氩气方向朝向两侧。