CN109013714B - 控制弹簧圆钢氧化铁皮厚度的热轧工艺 - Google Patents

控制弹簧圆钢氧化铁皮厚度的热轧工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种控制弹簧圆钢氧化铁皮厚度的热轧工艺，其包括加热、轧制和冷却过程，其特征在于，所述加热过程：加热段温度950～1120℃、均热段温度1000～1150℃，加热时间60～90min，出炉后高压水除磷；所述轧制过程：开轧温度950～1000℃；所述冷却过程：终轧后进水冷箱，出水箱温度为750～850℃，最后冷床冷却。本工艺有效降低了弹簧圆钢的氧化铁皮厚度，使其氧化铁皮厚度不大于25微米。本工艺将弹簧钢棒材表面的氧化铁皮控制在不大于25微米，热轧态金相组织仍为珠光体+少量铁素体，水冷后未出现马氏体或贝氏体；大大解决了用户在弹簧、汽车稳定杆等冷热成型过程中氧化铁皮的影响。

Description

控制弹簧圆钢氧化铁皮厚度的热轧工艺
技术领域
本发明涉及一种热轧方法，尤其是一种控制弹簧圆钢氧化铁皮厚度的热轧工艺。
背景技术
用于汽车稳定杆等的φ15～28mm的热轧弹簧圆钢，其连轧生产工艺为：圆钢先通过加热炉加热，再多机架轧机进行轧制，然后冷床冷却，最后定尺剪切。圆钢在连轧生产过程中一直处于高温状态，造成轧制过程不断生成氧化铁皮。氧化铁皮附着在钢材表面，在用户使用过程中热变形或冷变形，会造成热加工过程因氧化铁皮而导致打滑、氧化铁皮堵塞淬火油池而导致淬火油循环不畅影响质量。
钢材氧化铁皮的控制技术多集中在线材及板带材的控制，为针对直径较小的线材和扁平材对其氧化铁皮进行控制。公开号CN205926623U公开了一种棒材连轧生产线防二次氧化装置，其在机架间增加了防二次氧化装置；但棒材连轧机组机架间距较短，该装置去除过程氧化铁皮后，因为轧件始终处于高温状态，对于终轧后成品钢材的氧化铁皮的厚度不能较好的控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种控制弹簧圆钢氧化铁皮厚度的热轧工艺，以减少氧化铁皮厚度。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括加热、轧制和冷却过程，所述加热过程：加热段温度950～1120℃、均热段温度1000～1150℃，加热时间60～90min，出炉后高压水除磷；
所述轧制过程：开轧温度950～1000℃；
所述冷却过程：终轧后进水冷箱，出水箱温度为750～850℃，最后冷床冷却。
本发明所述加热过程中，高压水压力不低于20MPa。
本发明所述轧制过程中，终轧温度950℃及以上。
本发明所述冷却过程中，开启正向水冷箱2～3组、反向水冷箱1～2组，水压为1.4～1.6Mpa，水量为400～650L/min。
本发明所述弹簧圆钢的钢种为SiMn或CrMn弹簧钢。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明在弹簧钢棒材采用全连续的轧制工序，控制加热炉温度及加热时间，以获得较低的开轧温度，并在不断轧件的连轧机的终轧机后使用水冷箱，通过控制水压、水量，保证通过水箱后的温度，有效降低了弹簧圆钢的氧化铁皮厚度，使其氧化铁皮厚度不大于25微米。
本发明将弹簧钢棒材表面的氧化铁皮控制在不大于25微米，热轧态金相组织仍为珠光体+少量铁素体，水冷后未出现马氏体或贝氏体；大大解决了用户在弹簧、汽车稳定杆等冷热成型过程中氧化铁皮的影响。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例1所得弹簧圆钢的氧化铁皮厚度示意图；
图2是本发明实施例1所得弹簧圆钢的金相组织图；
图3是本发明实施例2所得弹簧圆钢的氧化铁皮厚度示意图；
图4是本发明实施例2所得弹簧圆钢的金相组织图；
图5是本发明实施例3所得弹簧圆钢的氧化铁皮厚度示意图；
图6是本发明实施例3所得弹簧圆钢的金相组织图；
图7是本发明实施例4所得弹簧圆钢的氧化铁皮厚度示意图；
图8是本发明实施例4所得弹簧圆钢的金相组织图；
图9是本发明实施例5所得弹簧圆钢的氧化铁皮厚度示意图；
图10是本发明实施例5所得弹簧圆钢的金相组织图；
图11是本发明实施例6所得弹簧圆钢的氧化铁皮厚度示意图；
图12是本发明实施例6所得弹簧圆钢的金相组织图；
图13是本发明对比例1所得弹簧圆钢的氧化铁皮厚度示意图；
图14是本发明对比例1所得弹簧圆钢的金相组织图；
图15是本发明对比例2所得弹簧圆钢的氧化铁皮厚度示意图；
图16是本发明对比例2所得弹簧圆钢的金相组织图；
图17是本发明对比例3所得弹簧圆钢的氧化铁皮厚度示意图；
图18是本发明对比例3所得弹簧圆钢的金相组织图。
具体实施方式
本控制弹簧圆钢氧化铁皮厚度的热轧工艺包括加热、轧制、冷却和定尺剪切过程，各过程的工艺如下所述：（1）加热过程：钢种为SiMn或CrMn的弹簧钢铸坯，采用步进式加热炉进行加热，燃气为天然气或焦、转混合煤气，加热炉加热段温度950～1120℃、均热段温度1000～1150℃，控制总加热时间60～90min，坯料出炉后采用高压水除磷，除磷压力不低于20MPa。
（2）轧制过程：除磷后开轧温度950～1000℃，经14～18架连轧机轧制，终轧轧制速度为11～18m/s，终轧温度950℃及以上；轧制为φ15～28mm规格的圆钢。
（3）冷却过程：终轧后的圆钢进水冷箱进行水冷，控制出水箱温度为750～850℃；水冷箱可依据规格开启正向水冷箱2～3组，开启反向水冷箱1～2组，水压为1.4～1.6Mpa，水量为400～650L/min，以保证上述的出水箱温度；水冷后的圆钢进入步进式冷床进行冷床冷却。
（4）定尺剪切过程：冷床冷却后进行定尺剪切，剪切温度为200℃及以下，定尺钢材进行收集后包装。
实施例1：本控制弹簧圆钢氧化铁皮厚度的热轧工艺的具体过程如下所述。
轧制φ15mm的60Si2Mn弹簧钢，其成分的质量百分含量为：C 0.56%，Si 1.62%，Mn0.75%，Cr 0.20%，Ni 0.01%，Cu 0.02%，P 0.011%，S 0.004%，余量为Fe及残余元素。
铸坯150*150mm、坯料长度12m；加热炉加热段温度950～1000℃、均热段温度1000～1050℃，控制加热时间70min；坯料出炉后采用20MPa高压水除磷；开轧温度950～980℃，经18架连轧机轧制，终轧制速度为18m/s，终轧温度950～970℃；开启正向水冷箱2组、反向水冷箱2组，水压为1.5Mpa、水量为400L/min，控制出水箱温度为780～800℃，然后冷床冷却；定尺剪切温度为150℃～180℃。图1、图2所示，经检测，所得弹簧圆钢的氧化铁皮平均厚度为18微米，基体组织为珠光体＋少量铁素体。
实施例2：本控制弹簧圆钢氧化铁皮厚度的热轧工艺的具体过程如下所述。
轧制φ27mm的60Si2Mn弹簧钢，其成分的质量百分含量为：C 0.59%，Si 1.60%，Mn0.78%，Cr 0.20%，Ni 0.02%，Cu 0.02%，P 0.013%，S 0.002%，余量为Fe及残余元素。
铸坯150*150，坯料长度12m；加热炉加热段温度960～1020℃、均热段温度1000～1060℃，控制加热时间60min；坯料出炉后采用20MPa高压水除磷；开轧温度960～980℃，经18架连轧机轧制，终轧制速度为11.5m/s，终轧温度960～980℃；开启正向水冷箱2组、开启反向水冷箱2组，水压为1.5Mpa、水量为420L/min，控制出水箱温度为780～800℃，然后冷床冷却；定尺剪切温度为150℃～180℃。图3、图4所示，经检测，所得弹簧圆钢的氧化铁皮平均厚度为12微米，基体组织为珠光体＋少量铁素体。
实施例3：本控制弹簧圆钢氧化铁皮厚度的热轧工艺的具体过程如下所述。
轧制φ20mm的55Cr3弹簧钢，其成分的质量百分含量为：C 0.55%，Si 0.32%，Mn0.88，Cr 0.80%，Ni 0.02%，Cu 0.02%，P 0.013%，S 0.002%，余量为Fe及残余元素。
铸坯150*150，坯料长度12m；加热炉加热段温度980～1030℃、均热段温度1020～1050℃，控制加热时间70min；坯料出炉后采用20MPa高压水除磷；开轧温度960～1000℃，经18架连轧机轧制，终轧制速度为18m/s，终轧温度950～980℃；开启正向水冷箱2组、开启反向水冷箱2组，水压为1.6Mpa、水量为480L/min，控制出水箱温度为750～770℃，然后冷床冷却；定尺剪切温度为150℃～180℃。图5、图6所示，经检测，所得弹簧圆钢的氧化铁皮平均厚度为20微米，基体组织为珠光体＋少量铁素体。
实施例4：本控制弹簧圆钢氧化铁皮厚度的热轧工艺的具体过程如下所述。
轧制φ15mm的60Si2Mn弹簧钢；加热炉加热段温度1080～1120℃、均热段温度1100～1150℃，控制加热时间80min；坯料出炉后采用20MPa高压水除磷；开轧温度950～980℃，经16架连轧机轧制，终轧制速度为16m/s，终轧温度960～980℃；开启正向水冷箱3组、反向水冷箱1组，水压为1.5Mpa、水量为650L/min，控制出水箱温度为830～850℃，然后冷床冷却；定尺剪切温度为150℃～180℃。图7、图8所示，经检测，所得弹簧圆钢的氧化铁皮平均厚度为23微米，基体组织为珠光体＋少量铁素体。
实施例5：本控制弹簧圆钢氧化铁皮厚度的热轧工艺的具体过程如下所述。
轧制φ28mm的60Si2Mn弹簧钢；加热炉加热段温度1000～1050℃、均热段温度1030～1080℃，控制加热时间90min；坯料出炉后采用25MPa高压水除磷；开轧温度970～990℃，经16架连轧机轧制，终轧制速度为14m/s，终轧温度950～980℃；开启正向水冷箱3组、开启反向水冷箱2组，水压为1.4Mpa、水量为600L/min，控制出水箱温度为750～770℃，然后冷床冷却；定尺剪切温度为160℃～190℃。图9、图10所示，经检测，所得弹簧圆钢的氧化铁皮平均厚度为15微米，基体组织为珠光体＋少量铁素体。
实施例6：本控制弹簧圆钢氧化铁皮厚度的热轧工艺的具体过程如下所述。
轧制φ20mm的55Cr3弹簧钢；加热炉加热段温度1030～1080℃、均热段温度1050～1100℃，控制加热时间75min；坯料出炉后采用22MPa高压水除磷；开轧温度960～980℃，经14架连轧机轧制，终轧制速度为11m/s，终轧温度950～980℃；开启正向水冷箱2组、开启反向水冷箱2组，水压为1.5MPa、水量为500L/min，控制出水箱温度为760～780℃，然后冷床冷却；定尺剪切温度为180℃～200℃。图11、图12所示，经检测，所得弹簧圆钢的氧化铁皮平均厚度为25微米，基体组织为珠光体＋少量铁素体。
为了进行对比实施效果，以下对比例进行说明。
对比例1：采用常规的热轧工艺，具体如下所述。
轧制φ16mm的60Si2Mn弹簧钢，其成分的质量百分含量为：C 0.57%，Si 1.58%，Mn0.74%，Cr 0.20%，Ni 0.02%，Cu 0.03%，P 0.015%，S 0.003%，余量为Fe及残余元素。
铸坯150*150，坯料长度12m，采用步进式加热炉进行加热，燃气为天然气、焦、转混合煤气，加热炉加热段温度950～1000℃、均热段温度1000～1050℃，控制加热时间70min，坯料出炉后采用高压水除磷，除磷压力15MPa，除磷后开轧温度950～980℃，经18架连轧机轧制，终轧制速度为18m/s，终轧温度950～970℃，终轧后开启水冷箱，开启正向水冷箱2组、开启反向水冷箱2组，水压为1.2Mpa、水量为200L/min，出水箱温度为900～980℃，通过步进式冷床冷却后，进行定尺剪切，剪切温度180℃～250℃。图13、图14所示，经检测，所得弹簧圆钢的氧化铁皮平均厚度为40微米，基体组织为珠光体＋少量铁素体。
对比例2：采用常规的热轧工艺，具体如下所述。
轧制60Si2Mnφ21弹簧钢，其成分的质量百分含量为：C 0.57%，Si 1.62%，Mn0.75%，Cr 0.18%，Ni 0.01%，Cu 0.03%，P 0.015%，S 0.003%，余量为Fe及残余元素。
铸坯150*150，坯料长度12m，采用步进式加热炉进行加热，燃气为天然气、焦、转混合煤气，加热炉加热段温度960～1010℃、均热段温度1010～1050℃，控制加热时间60min，坯料出炉后采用高压水除磷，除磷压力20MPa，除磷后开轧温度950～980℃，经18架连轧机轧制，终轧制速度为15m/s，终轧温度950～980℃，终轧机后不开启水箱，通过步进式冷床冷却后，进行定尺剪切，剪切温度200℃～250℃。图15、图16所示，经检测，所得弹簧圆钢的氧化铁皮平均厚度为30微米，基体组织为珠光体＋少量铁素体。
对比例3：采用常规的热轧工艺，具体如下所述。
轧制55Cr3φ27弹簧钢，其成分的质量百分含量为：C 0.53%，Si 0.30%，Mn 0.90，Cr 0.78%，Ni 0.02%，Cu 0.02%，P 0.013%，S 0.002%，余量为Fe及残余元素。
铸坯150*150，坯料长度12m，采用步进式加热炉进行加热，燃气为天然气、焦、转混合煤气，加热炉加热段温度980～1030℃、均热段温度1010～1080℃，控制加热时间60min，坯料出炉后采用高压水除磷，除磷压力20MPa，除磷后开轧温度980～1000℃，经18架连轧机轧制，终轧制速度为10.5m/s，终轧温度950～980℃，终轧机后不开启水箱通过步进式冷床冷却后，进行定尺剪切，剪切温度180℃～250℃。图17、图18所示，经检测，所得弹簧圆钢的氧化铁皮平均厚度为50微米，基体组织为珠光体＋少量铁素体。

Claims (3)

1.一种控制弹簧圆钢氧化铁皮厚度的热轧工艺，其包括加热、轧制和冷却过程，其特征在于，所述加热过程：加热段温度950～1120℃、均热段温度1000～1150℃，加热时间60～90min，出炉后高压水除磷；
所述轧制过程：开轧温度950～1000℃；终轧轧制速度为11～18m/s，终轧温度950℃及以上；
所述冷却过程：终轧后进水冷箱，出水冷箱温度为750～850℃，最后冷床冷却；
所述弹簧圆钢的钢种为SiMn或CrMn弹簧钢。
2.根据权利要求1所述的控制弹簧圆钢氧化铁皮厚度的热轧工艺，其特征在于：所述加热过程中，高压水压力不低于20MPa。
3.根据权利要求1或2所述的控制弹簧圆钢氧化铁皮厚度的热轧工艺，其特征在于：所述冷却过程中，开启正向水冷箱2～3组、反向水冷箱1～2组，水压为1.4～1.6Mpa，水量为400～650L/min。
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