CN109097704A - 一种生产免退火含钒耐热钢热轧盘条的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种生产免退火含钒耐热钢热轧盘条的方法，采用转炉双渣低P控制减少磷化物局部富集导致的免退火直接冷成型开裂；采用连铸动态轻压下和开坯过程长时间高温扩散工艺有效减轻铸坯合金元素偏析；使用抗高温氧化涂料有效避免了复合氧化皮难去除的问题；低温吐丝、低辊道速度等控轧控冷手段益于在高温段奥氏体向珠光体的相变；离线保温罩可以有效减弱残余奥氏体向马氏体过冷组织转变的驱动力。本发明含钒耐热钢热轧盘条抗拉强度520‑560MPa，组织为铁素体+珠光体，下游用户采用免退火工艺直接冷加工生产的耐热钢构件成型性好，同时在高温环境服役时可以保持良好的高温持久强度。

Description

一种生产免退火含钒耐热钢热轧盘条的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种生产免退火含钒耐热钢热轧盘条的方法。
背景技术
耐热钢由于具有良好的高温抗氧化性、高蠕变断裂强度等特点，广泛应用于石油裂化管构件、汽轮机叶片、涡轮机螺栓等用途。Cr、Mo、V、Nb、Ti等合金元素可以在基体中析出弥散分布的第二相粒子，细晶和固溶强化可以有效提高材料的各种高温性能。
耐热钢由于淬透性元素和微合金化元素含量高，另外由于盘条规格较小,终轧吐丝后冷却速率快，特别是在中心合金元素偏析较为严重的部位极易形成马氏体等过冷组织。过冷组织的出现产生应力集中甚至导致加工过程中的断裂，耐热钢部件在生产前对母材盘条进行退火处理也很难有效避免断裂现象的发生。
在现有发明专利和文献查新过程中，关于含钒耐热钢热轧盘条的信息鲜有报导。仅有一些关于超临界含钒耐热钢无缝管和板材焊管的生产工艺和方法，与免退火热轧盘条不属于同一技术领域。由于材料加工工艺和节能环保的客观需求，使得开发免退火耐热钢热轧盘条势在必行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种生产免退火含钒耐热钢热轧盘条的方法，生产的热轧盘条可直接用于加工石油裂化管支架等耐高温高强度结构件。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种生产免退火含钒耐热钢热轧盘条的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)经转炉初炼，LF精炼，RH精炼，连铸工序，制成矩形钢坯，钢坯端面尺寸为325mm*280mm和280mm*380mm，铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.10-0.14%、Si：0.17-0.35%、Mn：0.42-0.68%、P≤0.015%、S≤0.010%、Cr：1.05-1.20%、Mo：0.27-0.35%，其余为铁和不可避免的杂质元素；连铸采用低过热度和动态轻压下控制工艺，铸坯中心偏析控制在1.0级以下；
（2）将矩形钢坯在加热炉加热到1150-1200℃，保温时间210-240min；
（3）加热处理后矩形坯高压水除鳞，然后经12道次开坯轧制成为150mm *150mm方形钢坯；
（4）缓冷后的方坯经摊检后4个横面涂抗高温防氧化涂料；所述抗高温防氧化涂料采用通用的Cr系碳钢抗高温防氧化涂料，另外为提高合金钢抗氧化性，额外增加质量分数20%的CaO；
（5）将方坯入加热炉加热到1070-1120℃，保温时间120-180min；
（6）方坯表面经高压水除鳞后，依次经过粗轧、中轧、预精轧、精轧、减定径轧机，终轧结束后吐丝温度控制在820-840℃；
（7）盘条进入斯太尔摩冷却线；
（8）盘条经快速集卷后在C型钩上加盖离线保温罩，盘条温度≤450℃后去离线保温罩，在PF线继续运行至头尾剪切、精整、包装工序。
本发明所述步骤（1）中转炉初炼采用双渣冶炼，控制终点P≤0.008%。
本发明所述步骤（1）中连铸工序采用低过热度，首炉35-50℃，连浇炉20-30℃；所述钢坯端面尺寸为325mm*280mm或280mm*380mm。
本发明所述步骤（1）中连铸工序采用动态轻压下控制工艺，入口压下率为0.503-0.531mm/m，出口压下率为0.172-0.193mm/m。
本发明所述步骤（3）中矩形坯高压水除鳞，除鳞水压力≥20MPa。
本发明所述步骤（4）中方坯缓冷，缓冷时间≥48h，出坑温度≤150℃；所述抗高温防氧化涂料采用通用的Cr系碳钢抗高温防氧化涂料，或在通用的Cr系碳钢抗高温防氧化涂料中增加质量分数20%的CaO。
本发明所述步骤（6）中方坯高压水除鳞，除鳞水压力≥15MPa。
本发明所述步骤（7）中盘条进入斯太尔摩冷却线，风机和保温罩全部关闭，辊道速度采用极限爬坡低速控制，首段9m/min，逐段递增0.6m/min，控制盘条出保温罩前冷却速率≤0.35℃/s。
本发明所述方法生产的热轧盘条规格为φ5.5-22mm。
本发明所述方法生产的热轧盘条组织为铁素体+珠光体，抗拉强度520-560MPa。
本发明成分组成元素的作用：
钢材的免退火加工主要取决于母材力学性能，力学性能主要决定于化学成分和显微组织。
Cr具有优异的抗蠕变性能，增强了钢的抗高温氧化能力，使强化相在高温下得到强化进而提高了组织稳定性；Mo可以提高再结晶温度进而增加钢的高温强度和蠕变极限，同时显著抑制铁的自扩散，增大原子间结合力；钒是强碳化物形成元素，能够形成均匀、细小、高度弥散的碳化物和氮化物颗粒，这些化合物在550-600℃范围内比较稳定，因而能够有效提高钢的高温持久强度和抗蠕变能力。
Cr、Mo、V合金元素虽然能够有效提高钢材的强度等力学性能，但Cr、Mo合金元素微观偏析的存在及冷却速率的不当控制导致盘条中出现较多马氏体等过冷组织，加上V微合金元素细晶强化的交互作用，热轧盘条不通过退火直接进行冷加工极易导致开裂等缺陷的产生。
本发明免退火含钒耐热钢热轧盘条产品标准参考YB/T4453；产品力学性能检测方法标准参考GB/T231.1。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明采用转炉双渣低P控制，减少磷化物局部富集导致的免退火直接冷成型开裂。2、本发明采用连铸动态轻压下工艺和开坯过程长时间高温扩散工艺有效减轻铸坯合金元素偏析，改善终轧后过冷组织产生的条件。3、本发明使用抗高温氧化涂料有效避免了复合氧化皮难去除的问题，在提高热轧盘条表面质量的同时减少了免退火直接冷加工开裂缺陷的产生。4、本发明低温吐丝、低辊道速度等控轧控冷手段益于在高温段奥氏体向珠光体的相变，同时离线保温罩可以有效减弱残余奥氏体向马氏体过冷组织转变的驱动力。5、本发明含钒耐热钢热轧盘条抗拉强度520-600MPa，组织为铁素体+珠光体，下游用户采用免退火工艺直接冷加工生产的耐热钢构件成型性好，同时在高温环境服役时可以保持良好的高温持久强度。
附图说明
图1为实施例1免退火含钒耐热钢热轧盘条组织图；
图2为实施例2免退火含钒耐热钢热轧盘条组织图；
图3为实施例3免退火含钒耐热钢热轧盘条组织图；
图4为实施例4免退火含钒耐热钢热轧盘条组织图；
图5为实施例5免退火含钒耐热钢热轧盘条组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例免退火含钒耐热钢热轧盘条规格为φ5.5mm，其生产方法包括以下步骤：
(1)经转炉初炼，LF精炼，RH精炼，连铸工序，制成矩形钢坯，钢坯端面尺寸为325mm*280mm，铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.11%、Si：0.25%、Mn：0.58%、P：0.012%、S：0.006%、Cr：1.15%、Mo：0.30%，其余为铁和不可避免的杂质元素；转炉初炼采用双渣冶炼，控制终点P：0.005%；连铸采用低过热度和动态轻压下控制工艺，过热度20℃，恒拉速0.6m/min，轻压下入口压下率为0.512mm/m，出口压下率为0.179mm/m，铸坯中心偏析控制在0.5级；
（2）将矩形钢坯在加热炉加热到1150℃，保温时间220min；
（3）加热处理后矩形坯高压水除鳞，除鳞水压力21MPa，然后经12道次开坯轧制成为150mm *150mm方形钢坯；
（4）方形钢坯缓冷48h后出保温坑，出坑温度150℃，缓冷后的方坯经摊检后4个横面涂抗高温防氧化涂料（涂料中增加质量分数20%的CaO）；
（5）将方坯入加热炉加热到1100℃，保温时间160min；
（6）方坯表面经高压水除鳞，除鳞水压力16MPa，然后依次经过粗轧、中轧、预精轧、精轧、减定径轧机，终轧结束后吐丝温度控制在830℃；
（7）盘条进入斯太尔摩冷却线，风机和保温罩全部关闭，辊道速度采用极限爬坡低速控制，首段9m/min，逐段递增0.6m/min，控制盘条出保温罩前冷却速率0.30℃/s；
（8）盘条经快速集卷后在C型钩上加盖离线保温罩，盘条温度420℃去离线保温罩，在PF线继续运行至头尾剪切、精整、包装工序。
本实施例免退火含钒耐热钢热轧盘条组织图见图1，由图1可知组织为铁素体+珠光体；抗拉强度550MPa，经过下游免退火冷拔、冷轧、机加工、调质处理后成型良好、性能稳定。
实施例2
本实施例免退火含钒耐热钢热轧盘条规格为φ6.5mm，其生产方法包括以下步骤：
(1)经转炉初炼，LF精炼，RH精炼，连铸工序，制成矩形钢坯，钢坯端面尺寸为325mm*280mm，铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.12%、Si：0.23%、Mn：0.52%、P：0.010%、S：0.005%、Cr：1.13%、Mo：0.29%，其余为铁和不可避免的杂质元素；转炉初炼采用双渣冶炼，控制终点P：0.006%；连铸采用低过热度和动态轻压下控制工艺，过热度30℃，恒拉速0.6m/min，轻压下入口压下率为0.523mm/m，出口压下率为0.186mm/m，铸坯中心偏析控制在0.5级；
（2）将矩形钢坯在加热炉加热到1160℃，保温时间230min；
（3）加热处理后矩形坯高压水除鳞，除鳞水压力20MPa，然后经12道次开坯轧制成为150mm *150mm方形钢坯；
（4）方形钢坯缓冷48h后出保温坑，出坑温度120℃，缓冷后的方坯经摊检后4个横面涂抗高温防氧化涂料（涂料中增加质量分数20%的CaO）；
（5）将方坯入加热炉加热到1090℃，保温时间170min；
（6）方坯表面经高压水除鳞，除鳞水压力16MPa，然后依次经过粗轧、中轧、预精轧、精轧、减定径轧机，终轧结束后吐丝温度控制在830℃；
（7）盘条进入斯太尔摩冷却线，风机和保温罩全部关闭，辊道速度采用极限爬坡低速控制，首段9m/min，逐段递增0.6m/min，控制盘条出保温罩前冷却速率为0.25℃/s；
（8）盘条经快速集卷后在C型钩上加盖离线保温罩，盘条温度420℃去离线保温罩，在PF线继续运行至头尾剪切、精整、包装工序。
本实施例免退火含钒耐热钢热轧盘条组织图见图2，由图2可知组织为铁素体+珠光体；抗拉强度540MPa，经过下游免退火冷拔、冷轧、机加工、调质处理后成型良好、性能稳定。
实施例3
本实施例免退火含钒耐热钢热轧盘条规格为φ8.0mm，其生产方法包括以下步骤：
(1)经转炉初炼，LF精炼，RH精炼，连铸工序，制成矩形钢坯，钢坯端面尺寸为325mm*280mm，铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.12%、Si：0.24%、Mn：0.55%、P：0.011%、S：0.003%、Cr：1.12%、Mo：0.32%，其余为铁和不可避免的杂质元素；转炉初炼采用双渣冶炼，控制终点P：0.007%；连铸采用低过热度和动态轻压下控制工艺，过热度28℃，恒拉速0.6m/min，轻压下入口压下率为0.527mm/m，出口压下率为0.188mm/m，铸坯中心偏析控制在0.5级；
（2）将矩形钢坯在加热炉加热到1180℃，保温时间230min；
（3）加热处理后矩形坯高压水除鳞，除鳞水压力20MPa，然后经12道次开坯轧制成为150mm *150mm方形钢坯；
（4）方形钢坯缓冷48h后出保温坑，出坑温度130℃，缓冷后的方坯经摊检后4个横面涂抗高温防氧化涂料（涂料中增加质量分数20%的CaO）；
（5）将方坯入加热炉加热到1120℃，保温时间180min；
（6）方坯表面经高压水除鳞，除鳞水压力15MPa，然后依次经过粗轧、中轧、预精轧、精轧、减定径轧机，终轧结束后吐丝温度控制在840℃；
（7）盘条进入斯太尔摩冷却线，风机和保温罩全部关闭，辊道速度采用极限爬坡低速控制，首段9m/min，逐段递增0.6m/min，控制盘条出保温罩前冷却速率0.30℃/s；
（8）盘条经快速集卷后在C型钩上加盖离线保温罩，盘条温度420℃去离线保温罩，在PF线继续运行至头尾剪切、精整、包装工序。
本实施例免退火含钒耐热钢热轧盘条组织图见图3，由图3可知组织为铁素体+珠光体；抗拉强度530MPa，经过下游免退火冷拔、冷轧、机加工、调质处理后成型良好、性能稳定。
实施例4
本实施例免退火含钒耐热钢热轧盘条规格为φ12.0mm，其生产方法包括以下步骤：
(1)经转炉初炼，LF精炼，RH精炼，连铸工序，制成矩形钢坯，钢坯端面尺寸为325mm*280mm，铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.10%、Si：0.35%、Mn：0.42%、P：0.015%、S：0.010%、Cr：1.20%、Mo：0.27%，其余为铁和不可避免的杂质元素；转炉初炼采用双渣冶炼，控制终点P：0.008%；连铸采用低过热度和动态轻压下控制工艺，过热度35℃，恒拉速0.6m/min，轻压下入口压下率为0.503mm/m，出口压下率为0.172mm/m，铸坯中心偏析控制在1.0级；
（2）将矩形钢坯在加热炉加热到1180℃，保温时间210min；
（3）加热处理后矩形坯高压水除鳞，除鳞水压力22MPa，然后经12道次开坯轧制成为150mm *150mm方形钢坯；
（4）方形钢坯缓冷50h后出保温坑，出坑温度135℃，缓冷后的方坯经摊检后4个横面涂抗高温防氧化涂料（涂料中增加质量分数20%的CaO）；
（5）将方坯入加热炉加热到1110℃，保温时间120min；
（6）方坯表面经高压水除鳞，除鳞水压力16MPa，然后依次经过粗轧、中轧、预精轧、精轧、减定径轧机，终轧结束后吐丝温度控制在830℃；
（7）盘条进入斯太尔摩冷却线，风机和保温罩全部关闭，辊道速度采用极限爬坡低速控制，首段9m/min，逐段递增0.6m/min，控制盘条出保温罩前冷却速率0.30℃/s；
（8）盘条经快速集卷后在C型钩上加盖离线保温罩，盘条温度430℃去离线保温罩，在PF线继续运行至头尾剪切、精整、包装工序。
本实施例免退火含钒耐热钢热轧盘条组织图见图4，由图4可知组织为铁素体+珠光体；抗拉强度520MPa，经过下游免退火冷拔、冷轧、机加工、调质处理后成型良好、性能稳定。
实施例5
本实施例免退火含钒耐热钢热轧盘条规格为φ22.0mm，其生产方法包括以下步骤：
(1)经转炉初炼，LF精炼，RH精炼，连铸工序，制成矩形钢坯，钢坯端面尺寸为280mm*380mm，铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.14%、Si：0.17%、Mn：0.68%、P：0.012%、S：0.005%、Cr：1.05%、Mo：0.35%，其余为铁和不可避免的杂质元素；转炉初炼采用双渣冶炼，控制终点P：0.006%；连铸采用低过热度和动态轻压下控制工艺，过热度50℃，恒拉速0.6m/min，轻压下入口压下率为0.531mm/m，出口压下率为0.193mm/m，铸坯中心偏析控制在0.5级；
（2）将矩形钢坯在加热炉加热到1200℃，保温时间240min；
（3）加热处理后矩形坯高压水除鳞，除鳞水压力21MPa，然后经12道次开坯轧制成为150mm *150mm方形钢坯；
（4）方形钢坯缓冷52h后出保温坑，出坑温度145℃，缓冷后的方坯经摊检后4个横面涂抗高温防氧化涂料；
（5）将方坯入加热炉加热到1070℃，保温时间150min；
（6）方坯表面经高压水除鳞，除鳞水压力16MPa，然后依次经过粗轧、中轧、预精轧、精轧、减定径轧机，终轧结束后吐丝温度控制在820℃；
（7）盘条进入斯太尔摩冷却线，风机和保温罩全部关闭，辊道速度采用极限爬坡低速控制，首段9m/min，逐段递增0.6m/min，控制盘条出保温罩前冷却速率0.35℃/s；
（8）盘条经快速集卷后在C型钩上加盖离线保温罩，盘条温度450℃去离线保温罩，在PF线继续运行至头尾剪切、精整、包装工序。
本实施例免退火含钒耐热钢热轧盘条组织图见图5，由图5可知组织为铁素体+珠光体；抗拉强度560MPa，经过下游免退火冷拔、冷轧、机加工、调质处理后成型良好、性能稳定。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述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当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种生产免退火含钒耐热钢热轧盘条的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)经转炉初炼，LF精炼，RH精炼，连铸工序，制成矩形钢坯，铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.10-0.14%、Si：0.17-0.35%、Mn：0.42-0.68%、P≤0.015%、S≤0.010%、Cr：1.05-1.20%、Mo：0.27-0.35%，其余为铁和不可避免的杂质元素；连铸采用低过热度和动态轻压下控制工艺，铸坯中心偏析控制在1.0级以下；
（2）将矩形钢坯在加热炉加热到1150-1200℃，保温时间210-240min；
（3）加热处理后矩形坯高压水除鳞，然后经12道次开坯轧制成为150mm *150mm方形钢坯；
（4）缓冷后的方坯经摊检后4个横面涂抗高温防氧化涂料；
（5）将方坯入加热炉加热到1070-1120℃，保温时间120-180min；
（6）方坯表面经高压水除鳞后，依次经过粗轧、中轧、预精轧、精轧、减定径轧机，终轧结束后吐丝温度控制在820-840℃；
（7）盘条进入斯太尔摩冷却线；
（8）盘条经快速集卷后在C型钩上加盖离线保温罩，盘条温度≤450℃后去离线保温罩，在PF线继续运行至头尾剪切、精整、包装工序。
2.根据权利要求1所述的一种生产免退火含钒耐热钢热轧盘条的方法，其特征在于，所述步骤（1）中转炉初炼采用双渣冶炼，控制终点P≤0.008%。
3.根据权利要求1所述的一种生产免退火含钒耐热钢热轧盘条的方法，其特征在于，所述步骤（1）中连铸工序采用低过热度，首炉35-50℃，连浇炉20-30℃；所述钢坯端面尺寸为325mm*280mm或280mm*380mm。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种生产免退火含钒耐热钢热轧盘条的方法，其特征在于，所述步骤（1）中连铸工序采用动态轻压下控制工艺，入口压下率为0.503-0.531mm/m，出口压下率为0.172-0.193mm/m。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种生产免退火含钒耐热钢热轧盘条的方法，其特征在于，所述步骤（3）中矩形坯高压水除鳞，除鳞水压力≥20MPa。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种生产免退火含钒耐热钢热轧盘条的方法，其特征在于，所述步骤（4）中方坯缓冷，缓冷时间≥48h，出坑温度≤150℃；所述抗高温防氧化涂料采用通用的Cr系碳钢抗高温防氧化涂料，或在通用的Cr系碳钢抗高温防氧化涂料中增加质量分数20%的CaO。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的一种生产免退火含钒耐热钢热轧盘条的方法，其特征在于，所述步骤（6）中方坯高压水除鳞，除鳞水压力≥15MPa。
8.根据权利要求1-3任意一项所述的一种生产免退火含钒耐热钢热轧盘条的方法，其特征在于,所述步骤（7）中盘条进入斯太尔摩冷却线，风机和保温罩全部关闭，辊道速度采用极限爬坡低速控制，首段9m/min，逐段递增0.6m/min，控制盘条出保温罩前冷却速率≤0.35℃/s。
9.根据权利要求1-3任意一项所述的一种生产免退火含钒耐热钢热轧盘条的方法，其特征在于，所述方法生产的热轧盘条规格为φ5.5-22mm。
10.根据权利要求1-3任意一项所述的一种生产免退火含钒耐热钢热轧盘条的方法，其特征在于，所述方法生产的热轧盘条组织为铁素体+珠光体，抗拉强度520-560MPa。
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