CN109022732B - 一种能降低中高碳结构钢板带状组织的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种能降低中高碳结构钢板带状组织的生产方法：经冶炼后连铸成坯；对铸坯分段加热；分段轧制；层流冷却；卷取；自然冷却至室温，待用。本发明能使中高碳结构钢板带状组织控制在1级以下，同时还能改善材料的塑韧性，提高产品的疲劳寿命。

Description

一种能降低中高碳结构钢板带状组织的生产方法
技术领域
本发明涉及一种结构钢板的生产方法，确切地属于中高碳结构钢板的生产方法。
背景技术
中高碳结构钢板具有良好的综合力学性能，被广泛应用于矿山、车辆、建筑等领域。在生产中，由于其钢种的碳、锰含量较高，故在钢的热轧中容易出现铁素体/珠光体带状组织，造成各向异性，使在变形过程中加速裂纹的扩展，不仅损害钢材的塑韧性，降低材料的疲劳韧性，甚至导致材料断裂而无法成行使用，成为废品。
中高碳结构钢板的带状组织一直是本技术领域急需解决的难题。因而，人们为了解决中高碳结构钢板的带状组织问题，也采取了一些技术措施，但效果不尽人意，如经检索的中国公开号为CN102943206A的文献，其是通过降低钢中Mn含量，并结合轧制工艺控制来改善高强度热轧钢的带状组织问题，加热温度控制在1240~1280℃，保温时间≥180min，再结晶区的终轧温度≥1020℃，未再结晶区终轧温度控制为830~870℃，钢带热轧后以15～30℃/s的冷却速度冷却到560～640℃进行卷取，带状组织控制为≤2.0级，但降低Mn含量将会降低钢材的淬透性，进而影响淬火后钢板的金相组织和性能，并且该专利也未提出轧后具体的冷却模式。
还有：中国公开号为CN106755866A的文献，其是通过提高铸坯在炉温度和在炉时间，以促进合金元素的扩散和奥氏体晶粒长大，再通过低温终轧细化奥氏体晶粒尺寸，并采用超快冷常压模式降低低碳低合金高强钢的带状组织，其终轧温度为870±20℃，冷却水水压为5MPa-8MPa，带钢卷取温度为640±20℃，其由于铸坯加热时合金元素扩散很慢，提高铸坯在炉时间和温度不仅对带状组织改善作用不大，还会显著降低成材率、提高能耗，此外，采用低温终轧获得细奥氏体组织，容易使偏析产生的铁素体或珠光体组织贯穿整个奥氏体晶粒，不利于带状组织的控制。
另，中国公开号为CN103194580A的文献，其是通过钢坯加热、粗轧、中轧、穿水冷却、精轧、穿水冷却、风冷冷却等工序，其中穿水冷却后的圆钢温度为750~800℃，所述风冷冷却后的圆钢温度为650~750℃，使圆钢所存在的带状组织的级别从传统轧制工艺的3.0级降低到1.0级以下；中国公开号为CN102671938A的文献，其是通过强化加热炉对合金元素的扩散作用，轧制道次分配细化奥氏体晶粒及轧后快速冷却降低低碳钢盘条的带状组织级别至2级以下。中国公开号为CN101381803A的文献，其是通过控制轧制不同规格、不同终轧温度实现Φ14mm2～Φ80mm2钢材减轻带状组织级别的目的。上述三个专利文献均属于棒、线材生产技术领域，其工艺不适于板带钢的生产。
发明内容
本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种既能降低中高碳结构钢板带状组织，改善材料的塑韧性，提高产品疲劳寿命的生产方法。
实现上述目的的措施：
一种能降低中高碳结构钢板带状组织的生产方法，其步骤：
1）经冶炼后连铸成坯，在浇铸坯过程中，控制钢水过热度在15~30℃，拉坯速度在0.8~1.2m/min；
2）对铸坯加热，加热温度控制在1200-1240℃；
3）进行分段轧制，经粗轧后进行精轧，并控制精轧开轧温度在950~1000℃，终轧温度在880~940℃，精轧总压下率不低于70%，关闭机架间冷却水，精轧末机架轧制速度控制在10-15m/s；
4）进行层流冷却：采用后段式快速冷却方式，以15-30℃/s速度冷至780~820℃，随后再以不低于40℃/s的冷速冷至卷取温度，层流冷却水压力为0.5-0.9bar，上下水比为0.6-0.8；
5）进行卷取，并控制卷取温度在550~630℃；
6）自然冷却至室温，待用。
优选地：在浇铸坯过程中，钢水过热度控制在15~23℃，拉坯速度在1.0~1.2m/min。
优选地：精轧开轧温度在950~980℃，终轧温度在920~940℃，精轧压下率不低于85%。
优选地：卷取温度在550~580℃。
本发明中主要工序的作用及机理：
本发明之所以控制钢水过热度在15~30℃，拉坯速度在0.8~1.2m/min，优选地在15~23℃，拉坯速度在1.0~1.2m/min，是由于能降低易偏析元素C、Mn、Cr等元素的枝晶偏析程度，同时，避免浇铸过程中铸坯裂纹的产生，如果钢水过热度过低，容易导致钢水流动性太差，严重时可能由于钢水不下流导致断浇，若钢水过热度高于30℃或拉坯速度过慢，化学元素偏析更严重，不利于带状组织的控制，而如果拉坯速度过快，容易导致鼓肚、铸坯裂纹甚至漏钢等生产事故。
本发明之所以精轧开轧温度在950~1000℃，终轧温度在880~940℃，精轧总压下率不低于70%，优选地精轧开轧温度在950~980℃，终轧温度在920~940℃，精轧压下率不低于85%，是由于能获得尺寸较粗大的奥氏体晶粒，并通过未再结晶区大变形增加晶内位错、亚晶界等缺陷，为铁素体、珠光体在奥氏体晶内相变提供形核质点，而不是沿偏析带形核形成带状组织，开轧温度或终轧温度过高时，奥氏体容易发生再结晶，不利于形成利于形核的晶内位错、亚晶界等缺陷，而如果开轧温度或终轧温度过低，会导致精轧轧制压力过高，容易产生辊印、甩尾等问题。
本发明之所以采用后段式快速冷却方式，精轧结束后以15~30℃/s速度冷至780~820℃，随后再以≥40℃/s的冷速冷至卷取温度，是由于中高碳结构钢形成先共析铁素体的温度一般低于820℃，在先共析铁素体形成温度区域快速冷却，能抑制碳扩散至合金元素富集的偏析带生成珠光体条带。
本发明之所以采用低温卷取模式，以550~630℃/s进行卷取，优选地以550~580℃/s进行卷取，卷取温度过低将导致强度过高甚至产生脆性较高的贝氏体组织，不利于后续进行加工，若卷取温度过高，将使得合金元素富集和贫乏的区域发生相变时间延长，则不利于带状组织的控制。
与现有技术相比，本发明能使中高碳结构钢板带状组织控制在1级以下，同时还能改善材料的塑韧性，提高产品的疲劳寿命。
附图说明
图1为采用本发明试验生产的碳素结构钢65Mn的金相组织形貌图；
图2为采用现有方法生产的碳素结构钢65Mn的金相组织形貌图。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
本发明各实施例均按照以下步骤进行生产：
实施例1
本实施例生产的钢种牌号为65Mn钢；其生产方法：
1）经冶炼后连铸成坯，在浇铸坯过程中，控制钢水过热度在20℃，拉坯速度在1.0m/min；
2）对铸坯加热，加热温度控制在1200℃；
3）进行分段轧制，经粗轧后进行精轧，其精轧开轧温度在950℃，终轧温度在880℃，精轧总压下率为80%，机架间冷却水关闭，末机架轧制速度控制在10m/s；
4）进行层流冷却：采用后段式快速冷却方式，以15℃/s冷却至780℃，随后再以40℃/s下将钢板冷却至卷取温度，冷却水压力为0.5bar，上下水比为0.75；
5）进行卷取，并控制卷取温度在600℃；
6）自然冷却至室温，待用。
经检测，其带状组织程度为0.5级，如采用现有技术生产，则带状组织程度为3级。
实施例2
本实施例生产的钢种牌号为50Mn2V钢；其生产方法：
1）经冶炼后连铸成坯，在浇铸坯过程中，控制钢水过热度在30℃，拉坯速度在0.8m/min；
2）对铸坯加热，加热温度控制在1240℃；
3）进行分段轧制，经粗轧后进行精轧，其精轧开轧温度在1000℃，终轧温度在940℃，精轧总压下率为70%，机架间冷却水关闭，末机架轧制速度控制在12m/s；
4）进行层流冷却：采用后段式快速冷却方式，以30℃/s冷却至820℃，随后再以50℃/s下将钢板冷却至卷取温度，冷却水压力为0.9bar，上下水比为0.8；
5）进行卷取，并控制卷取温度在630℃；
6）自然冷却至室温，待用。
经检测，其带状组织程度为1.0级，如采用现有技术生产，则带状组织程度为3级。
实施例3
本实施例生产的钢种牌号为30CrMo钢；其生产方法：
1）经冶炼后连铸成坯，在浇铸坯过程中，控制钢水过热度在15℃，拉坯速度在1.2m/min；
2）对铸坯加热，加热温度控制在1220℃；
3）进行分段轧制，经粗轧后进行精轧，其精轧开轧温度在980℃，终轧温度在915℃，精轧总压下率为79%，机架间冷却水关闭，末机架轧制速度控制在14m/s；
4）进行层流冷却：采用后段式快速冷却方式，以20℃/s冷却至800℃，随后再以45℃/s下将钢板冷却至卷取温度，冷却水压力为0.7bar，上下水比为0.7；
5）进行卷取，并控制卷取温度在580℃；
6）自然冷却至室温，待用。
经检测，其带状组织程度为1.0级，如采用现有技术生产，则带状组织程度为3级。
实施例4
本实施例生产的钢种牌号为42CrMo钢；其生产方法：
1）经冶炼后连铸成坯，在浇铸坯过程中，控制钢水过热度在23℃，拉坯速度在1.2m/min；
2）对铸坯加热，加热温度控制在1210℃；
3）进行分段轧制，经粗轧后进行精轧，其精轧开轧温度在950℃，终轧温度在920℃，精轧总压下率为90%，机架间冷却水关闭，末机架轧制速度控制在12m/s；
4）进行层流冷却：采用后段式快速冷却方式，以27℃/s冷却至790℃，随后再以48℃/s下将钢板冷却至卷取温度，冷却水压力为0.6bar，上下水比为0.6；
5）进行卷取，并控制卷取温度在550℃；
6）自然冷却至室温，待用。
经检测，其带状组织程度为1.0级，如采用现有技术生产，则带状组织程度为3级。
实施例5
本实施例生产的钢种牌号为75Cr1钢；其生产方法：
1）经冶炼后连铸成坯，在浇铸坯过程中，控制钢水过热度在15℃，拉坯速度在1.0m/min；
2）对铸坯加热，加热温度控制在1230℃；
3）进行分段轧制，经粗轧后进行精轧，其精轧开轧温度在960℃，终轧温度在930℃，精轧总压下率为87%，机架间冷却水关闭，末机架轧制速度控制在15m/s；
4）进行层流冷却：采用后段式快速冷却方式，以22℃/s冷却至812℃，随后再以52℃/s下将钢板冷却至卷取温度，冷却水压力为0.8bar，上下水比为0.77；
5）进行卷取，并控制卷取温度在560℃；
6）自然冷却至室温，待用。
经检测，其带状组织程度为1.0级，如采用现有技术生产，则带状组织程度为3级。
实施例6
本实施例生产的钢种牌号为65Mn钢；其生产方法：
1）经冶炼后连铸成坯，在浇铸坯过程中，控制钢水过热度在18℃，拉坯速度在1.1m/min；
2）对铸坯加热，加热温度控制在1220℃；
3）进行分段轧制，经粗轧后进行精轧，其精轧开轧温度在970℃，终轧温度在930℃，精轧总压下率为95%，机架间冷却水关闭，末机架轧制速度控制在10m/s；
4）进行层流冷却：采用后段式快速冷却方式，以18℃/s冷却至797℃，随后再以40℃/s下将钢板冷却至卷取温度，冷却水压力为0.5bar，上下水比为0.65；
5）进行卷取，并控制卷取温度在590℃；
6）自然冷却至室温，待用。
经检测，其带状组织程度为1.0级，如采用现有技术生产，则带状组织程度为3级。
实施例7
本实施例生产的钢种牌号为50Mn2V钢；其生产方法：
1）经冶炼后连铸成坯，在浇铸坯过程中，控制钢水过热度在21℃，拉坯速度在1.0m/min；
2）对铸坯加热，加热温度控制在1200℃；
3）进行分段轧制，经粗轧后进行精轧，其精轧开轧温度在990℃，终轧温度在930℃，精轧总压下率为78%，机架间冷却水关闭，末机架轧制速度控制在13m/s；
4）进行层流冷却：采用后段式快速冷却方式，以17℃/s冷却至803℃，随后再以46℃/s下将钢板冷却至卷取温度，冷却水压力为0.9bar，上下水比为0.7；
5）进行卷取，并控制卷取温度在615℃；
6）自然冷却至室温，待用。
经检测，其带状组织程度为1.0级，如采用现有技术生产，则带状组织程度为3级。
本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims (2)

1.一种能降低中高碳结构钢板带状组织的生产方法，其步骤：
1）经冶炼后连铸成坯，在浇铸坯过程中，控制钢水过热度在15~30℃，拉坯速度在0.8~1.2m/min；
2）对铸坯加热，加热温度控制在1200-1240℃；
3）进行分段轧制，经粗轧后进行精轧，并控制精轧开轧温度在950~1000℃，终轧温度在915~940℃，精轧总压下率不低于70%，关闭机架间冷却水，精轧末机架轧制速度控制在10-15m/s；
4）进行层流冷却：采用后段式快速冷却方式，以22-30℃/s速度冷至780~820℃，随后再以不低于40℃/s的冷速冷至卷取温度，层流冷却水压力为0.5-0.9bar，上下水比为0.6-0.8；
5）进行卷取，并控制卷取温度在550~560℃或卷取温度在615~630℃；
6）自然冷却至室温，待用。
2.如权利要求1所述的一种能降低中高碳结构钢板带状组织的生产方法，其特征在于：精轧开轧温度在950~980℃，终轧温度在920~940℃，精轧总压下率不低于85%。
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