CN109321729A - 高碳钢的轧制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高碳钢的轧制方法，工艺步骤包括将高碳钢板坯依次经过粗轧、精轧、层流冷却、卷取，精轧过程的开轧温度为880℃～950℃，终轧温度为720‑850℃，精轧压下率为60％～99％；层流冷却分为前后两段，前段冷却速度为30～50℃/s，后段冷却速度为50～200℃/s，中间温度为450～550℃，其中中间温度指前段冷却结束及后段冷却开始时的温度；卷取温度为50～200℃。本发明提供的方法同时提高高碳钢的塑性和强度，改善其冷加工、冷成型和服役性能，且能使钢卷生产周期缩短，提高钢卷库周转率。

Description

高碳钢的轧制方法
技术领域
本发明属于热轧带钢制造技术领域，具体涉及一种高碳钢的轧制方法。
背景技术
热轧高碳钢板强度高，塑性差，对冷成型、冷加工性能不利，尤其当碳含量超过共析成分(0.77wt％)后，网状碳化物的出现会进一步使塑性恶化。在现有工艺中，为提高高碳钢的塑性，通常采用球化退火使片层珠光体转化为粒状珠光体，但与此同时，会使高碳钢的强度大幅降低，也会显著增加制造成本，如文献1(具有良好冷成型性高碳钢的制备方法，公开号：CN 104278201A)通过控制钢材的化学成分以及热轧工艺、层流冷却工艺、卷取温度和退火工艺等，使得钢中形成细小弥散的球状珠光体，珠光体球化率≥60％，文献2(一种免退火型中高碳钢板制造工艺，公开号:CN 103173598A)公开了一种热轧过程中通过高温卷取实现部分球化，在线使中高碳钢板直接软化，省去热轧后的退火工序。
另外，在现有工艺中，高碳钢一般在卷取后发生相变，为避免冷速过快或不均匀冷却使钢卷发生脆裂，钢卷需在钢卷库中堆垛缓冷或扣罩缓冷24h以上，使生产周期延长，钢卷库周转率下降。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种高碳钢的轧制方法，该方法可同时提高高碳钢的塑性和强度，改善其冷加工、冷成型和服役性能，且本发明能使钢卷生产周期缩短，提高钢卷库周转率。
本发明采用的技术方案为：
高碳钢的轧制方法，工艺步骤包括将高碳钢板坯依次经过粗轧、精轧、层流冷却、卷取，其特征在于，
精轧过程的开轧温度为880℃～950℃，终轧温度为720～850℃，精轧压下率为60％～99％；层流冷却分为前后两段，前段冷却速度为30～50℃/s，后段冷却速度为50～200℃/s，中间温度为450～550℃，其中中间温度指前段冷却结束及后段冷却开始时的温度；卷取温度为50～200℃。
进一步，精轧过程中，开轧温度为920～950℃，终轧温度为780～850℃，精轧压下率为75％～99％。
进一步，精轧过程中，开轧温度为880～920℃，终轧温度为720～780℃，精轧压下率为60～75％。
进一步，层流冷却过程中，前段冷却速度为40～50℃/s，中间温度为450～500℃。
进一步，层流冷却过程中，前段冷却速度为30～40℃/s，中间温度为500～550℃。
进一步，高碳钢的化学成分按质量百分比为，C：0.75％～1.00％，Si：0.10～0.35％，Mn：0.10～0.50％，P≤0.020％，S≤0.010％，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步，高碳钢的化学成分按质量百分比为，C：0.75％～1.00％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.20～0.50％，P≤0.017％，S≤0.008％，余量为Fe和不可避免的杂质。
由所述高碳钢的轧制方法轧制得到的板材，其特征在于，其显微组织为片层珠光体和少量先共析铁素体，珠光体片层间距为120nm～200nm，屈服强度为，1094MPa～1259MPa，延伸率为20％～25％。
本发明高碳钢的轧制方法的有益效果有：
1.精轧过程中，通过奥氏体未再结晶区大程度变形，使共析点右移，获得一定比例的铁素体改善高碳钢的塑性，同时提高珠光体相变的驱动力，使得高碳钢在高冷速下不生成硬脆的贝氏体、马氏体组织。
2.层流冷却过程中，通过控制层流前段冷却的冷却速度，使得珠光体相变在较低温度490～560℃快速发生，获得片层间距≤200nm的片层珠光体，具有强度高、塑性好等优点，奥氏体在前段冷却中完全相变，高速的后段冷速和低温卷取使钢卷温度均匀、迅速下降至200℃以下，避免钢卷开裂，并满足直接出货的条件，提高钢卷库的周转率。
附图说明
图1为实施例1获得的片层珠光体组织形貌；
图2为实施例1获得的先共析铁素体组织形貌；
图3为采用常规工艺轧制的对比钢的珠光体组织形貌。
具体实施方式
本部分列举5组实施例说明本工艺及所得板材的组织、力学性能。
高碳钢的轧制方法，工艺步骤包括将高碳钢板坯依次经过粗轧、精轧、层流冷却、卷取，粗轧按常规工艺进行轧制，精轧过程的开轧温度为880℃～950℃，终轧温度为720～850℃，精轧压下率为60％～99％；层流冷却分为前后两段，前段冷却速度为30～50℃/s，后段冷却速度为50～200℃/s，中间温度为450～550℃，其中中间温度指前段冷却结束及后段冷却开始时的温度；卷取温度为50～200℃。
各实施例中高碳钢的化学成分(按质量百分比，wt％)，工艺参数，及轧制完成后的板材显微组织和力学性能数据，分别见表1、表2和表3。
表1各实施例的钢坯化学成分(按质量百分比，wt％)
C Si Mn P S 余量
实施例1 0.80 0.20 0.30 0.012 0.005 Fe和不可避免的杂质
实施例2 0.75 0.35 0.50 0.015 0.008 Fe和不可避免的杂质
实施例3 1.00 0.15 0.20 0.013 0.004 Fe和不可避免的杂质
实施例4 0.90 0.22 0.37 0.015 0.006 Fe和不可避免的杂质
实施例5 0.85 0.29 0.28 0.017 0.006 Fe和不可避免的杂质
表2各实施例的轧制工艺参数
表3各实施例轧制完成后的板材显微组织和力学性能
实施例1
实施例1的钢坯化学成分，轧制工艺参数分别见表1、表2中的实施例1对应数据。
现描述实施例1的轧制工艺过程，实施例2-5对照实施例1的方法、但依照表1、表2中各自对应的钢坯化学成分，轧制工艺参数进行，不再累述。
将化学成分(如表1所示)为C：0.80％，Si：0.20％，Mn：0.30％，P：0.012％，S：0.005％，余量：Fe和不可避免的杂质，的高碳钢板坯依次经过粗轧、精轧、层流冷却、卷取，其中，
高碳钢的轧制方法，工艺步骤包括将高碳钢板坯依次经过粗轧、精轧、层流冷却、卷取，粗轧按常规工艺进行轧制，精轧过程的开轧温度为950℃，终轧温度为850℃，精轧压下率为85％；层流冷却分为前后两段，前段冷却速度为50℃/s，后段冷却速度78℃/s，中间温度为450℃；卷取温度为200℃。
其中精轧分7道次轧制，每道次的轧制温度及压下率如表4所示。精轧、层流冷却、卷取完成后，测试板材显微组织如图1和图2所示，板材的显微组织和力学性能见表3中的实施例1对应数据，其珠光体片层间距为120nm，屈服强度为780MPa，抗拉强度为1259MPa，延伸率为25％。具有相同化学成分、采用常规工艺轧制的对比钢的显微组织如图3所示，其珠光体片层间距为450nm，产品的屈服强度为600MPa，抗拉强度为1000MPa，延伸率为18％。
表4实施例1的精轧工艺
道次 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7
轧制温度(℃) 950 935 914 891 879 866 850
压下率 41％ 38％ 26％ 20％ 15％ 15％ 4％
实施例2
实施例2对照实施例1的方法、但依照表1、表2中实施例2对应的钢坯化学成分，轧制工艺参数进行，在此不再累述。
实施例2的钢坯化学成分，轧制工艺参数分别见表1、表2中的实施例2对应数据，其中精轧分5道次轧制，每道次的轧制温度及压下率如表5所示。精轧、层流冷却、卷取完成后，板材的显微组织和力学性能见表3中的实施例2对应数据，其珠光体片层间距为200nm，屈服强度为720MPa，抗拉强度为1154MPa，延伸率为22％。
表5实施例2的精轧工艺
道次 F1 F2 F3 F4 F5
轧制温度(℃) 880 821 790 754 720
压下率 27％ 21％ 14％ 14％ 6％
实施例3
实施例3对照实施例1的方法、但依照表1、表2中实施例3对应的钢坯化学成分，轧制工艺参数进行，在此不再累述。
实施例3的钢坯化学成分，轧制工艺参数分别见表1、表2中的实施例3对应数据，其中精轧分6道次轧制，每道次的轧制温度及压下率如表6所示。精轧、层流冷却、卷取完成后，板材的显微组织和力学性能见表3中的实施例3对应数据，其珠光体片层间距为175nm，屈服强度为750MPa，抗拉强度为1218MPa，延伸率为23％。
表6实施例3的精轧工艺
道次 F1 F2 F3 F4 F5 F6
轧制温度(℃) 925 902 886 849 821 807
压下率 35％ 27％ 19％ 17％ 12％ 11％
实施例4
实施例4对照实施例1的方法、但依照表1、表2中实施例4对应的钢坯化学成分，轧制工艺参数进行，在此不再累述。
实施例4的钢坯化学成分，轧制工艺参数分别见表1、表2中的实施例4对应数据，其中精轧分7道次轧制，每道次的轧制温度及压下率如表7所示。精轧、层流冷却、卷取完成后，板材的显微组织和力学性能见表3中的实施例4对应数据，其珠光体片层间距为138nm，屈服强度为721MPa，抗拉强度为1173MPa，延伸率为20％。
表7实施例4的精轧工艺
道次 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7
轧制温度(℃) 940 921 899 885 862 840 822
压下率 60％ 58％ 55％ 43％ 40％ 37％ 30％
实施例5
实施例5对照实施例1的方法、但依照表1、表2中实施例5对应的钢坯化学成分，轧制工艺参数进行，在此不再累述。
实施例5的钢坯化学成分，轧制工艺参数分别见表1、表2中的实施例3对应数据，其中精轧分5道次轧制，每道次的轧制温度及压下率如表8所示。精轧、层流冷却、卷取完成后，板材的显微组织和力学性能见表3中的实施例5对应数据，其珠光体片层间距为192nm，屈服强度为651MPa，抗拉强度为1094MPa，延伸率为25％。
表8实施例5的精轧工艺
道次 F1 F2 F3 F4 F5
轧制温度(℃) 894 857 811 785 763
压下率 37％ 28％ 20％ 15％ 9％

Claims (8)

1.高碳钢的轧制方法，工艺步骤包括将高碳钢板坯依次经过粗轧、精轧、层流冷却、卷取，其特征在于，
精轧过程的开轧温度为880℃～950℃，终轧温度为720～850℃，精轧压下率为60％～99％；层流冷却分为前后两段，前段冷却速度为30～50℃/s，后段冷却速度为50～200℃/s，中间温度为450～550℃，其中中间温度指前段冷却结束及后段冷却开始时的温度；卷取温度为50～200℃。
2.根据权利要求1所述的轧制方法，其特征在于，精轧过程中，开轧温度为920～950℃，终轧温度为780～850℃，精轧压下率为75％～99％。
3.根据权利要求1所述的轧制方法，其特征在于，精轧过程中，开轧温度为880～920℃，终轧温度为720～780℃，精轧压下率为60～75％。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的轧制方法，其特征在于，层流冷却过程中，前段冷却速度为40～50℃/s，中间温度为450～500℃。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的轧制方法，其特征在于，层流冷却过程中，前段冷却速度为30～40℃/s，中间温度为500～550℃。
6.根据权利要求1所述的轧制方法，其特征在于，高碳钢的化学成分按质量百分比为，C：0.75％～1.00％，Si：0.10～0.35％，Mn：0.10～0.50％，P≤0.020％，S≤0.010％，余量为Fe和不可避免的杂质。
7.根据权利要求6所述的轧制方法，其特征在于，高碳钢的化学成分按质量百分比为，C：0.75％～1.00％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.20～0.50％，P≤0.017％，S≤0.008％，余量为Fe和不可避免的杂质。
8.由权利要求1至7中任意一项所述高碳钢的轧制方法轧制得到的板材，其特征在于，其显微组织为片层珠光体和少量先共析铁素体，珠光体片层间距为120nm～200nm，屈服强度为，1094MPa～1259MPa，延伸率为20％～25％。
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