CN110004376B - 一种免退火拉拔的中碳CrMo钢盘条的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种免退火拉拔的中碳CrMo钢盘条的制造方法，属于盘条生产领域，按化学组成配置冶炼原料，依次进行KR铁水预处理—转炉冶炼—LF+RH精炼—钢坯—温送或热送—钢坯加热、开坯—中间坯表面清理—再加热—高压水除鳞—控轧控温—控制冷却—盘条。其中轧制包括粗轧、中精轧和减定径，中精轧过程后期将轧件水冷至相变温度以下，并设置最后两道次的压缩比为≥35％；线圈在线缓冷：恒定辊速，关闭保温罩保温，出罩空冷至室温。该盘条拉拔前无需退火，可直接进行大减面率拉拔，降低了生产成本，节能环保。

Description

一种免退火拉拔的中碳CrMo钢盘条的制造方法
技术领域
本发明涉及盘条钢冶金生产领域，具体涉及一种无需拉拔退火的中碳CrMo钢盘条得制造方法。
背景技术
众所周知，退火热处理周期长，能源消耗大，成本高，且当前国家大力号召节能环保，如何实现免退火直接拉拔，是国内钢厂共同面对的问题，同时也是提升行业竞争力的关键。
材料热变形和相变有机结合，无需后续热处理就能改善材料显微组织和力学性能，控轧控冷这一突出优势，促使国内各生产厂家积极实践。但由于对技术与设备要求较高，控轧控冷技术仍仅在低碳碳素钢和低碳合金钢上应用。中碳合金钢(CrMo)控制显微组织为F+P是技术难点，控制组织的均匀性、铁素体大的析出量、细小均匀的实际晶粒、通条性佳及优良的力学性能等给生产厂家提出了更高的生产要求。
如公开号为CN102676929A发明专利申请所述，满足冷镦要求的理想组织及力学性能是通过控制轧制过程温度及冷却温度实现的。CN102676929A发明专利忽略了轧制的重要性，而且实例描述终轧温度在820℃以上，并不满足两相区轧制的温度要求，导致最终珠光体晶粒粗大，且大小不一，铁素体含量很低；免退火直接拉拔或冷镦，对组织的均匀性(中心不能有异常马氏体组织、整体晶粒应细小均匀)和通条力学性能要求较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种免退火拉拔中碳CrMo钢盘条的制造方法，保证盘条显微组织为细小弥散分布的铁素体和珠光体，其中，进一步实现铁素体比例达到40％以上，组织均匀，具有低的抗拉强度、高的面缩值和低的硬度，且通条性能好(强度极差值小)，满足用户免退火直接拉拔的工艺要求，可直接进行大减面率拉拔，降低生产成本，节能环保。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种免退火拉拔的中碳CrMo钢盘条的制造方法，步骤如下
(1)钢水冶炼；
(2)采用模铸或连铸的方式将钢水浇铸成坯料；
(3)坯料温送或热送，加热炉设置1150～1250℃高温加热，保温5h以上，使钢中合金成分充分固溶，均匀成分；
(4)坯料出炉经若干道次轧制，高温轧制过程中奥氏体再结晶，晶粒细化且均匀，开坯成截面为140～200mm2的中间坯，通过高温加热和开坯轧制，有利于成品钢晶粒细化和组织均一化；
(5)对中间坯作剥皮和修磨处理，使坯料表面光滑，角部圆滑过渡，使坯料表面光滑，避免加热过程中产生严重脱碳；
(6)将中间坯送入加热炉加热，设置三个加热段：加热Ⅰ段800～950℃，加热Ⅱ段950～1050℃，加热Ⅲ段1000～1100℃，总加热时间不低于100min，并控制加热炉炉内残氧量≤2.0％；
(7)保温结束后，对中间坯进行轧制：粗轧阶段：开轧温度在830～1030℃，总压缩比≥65％；中精轧阶段：总压缩比≥95％，中精轧阶段温度控制在850～930℃，中精轧末端水冷至相变温度以下，使入减定径的温度在740～780℃，最后两道次的压缩比为≥35％；
(8)吐丝：吐丝温度在760～800℃，采用缓冷工艺，恒定辊道速度在0.05m/s～0.30m/s，关闭保温罩，保温7～14min；
(9)出罩空冷至室温。
本申请免退火拉拔的盘条对应的化学成分，按重量百分比计:C：0.32～0.45％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.60～0.90％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，Cr：0.90～1.20％，Mo：0.15～0.30％，Al:0.010～0.040％，O：≤0.0015％，N：0.0030～0.0100％，H：≤0.0002％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
具体地，步骤(1)钢水冶炼依次采用KR铁水预处理，对铁水进行脱S、P处理，处理后硫含量低于0.0050％，保证入转炉铁水的高纯净；铁水转入转炉内，转炉升温，吹氧脱C、造渣脱P，根据钢水中C和P的动力学关系，严格控制终点碳含量在0.06～0.20％；转炉出钢后，钢水进一步采用LF+RH精炼，采用吹氩搅拌控制钢水夹杂物，真空处理使钢水中氢含量低至1.0ppm以下。
转炉冶炼终点，当钢水碳、磷含量达到出钢要求时，从出钢口出钢，在转炉内钢水剩余10％以下时，在出钢口放挡渣塞，防止下渣。
进一步地，步骤(2)采用连铸工艺生产铸坯时，通过调节中间包塞棒开启度、水口插入深度和拉速，控制结晶器液面稳定，过程采用涡流探头实时监测，连铸时过热度保持在15℃～45℃，铸坯拉速保持在0.4-0.6m/min，设置轻压下及电磁搅拌工艺改善铸坯偏析，连铸全流程保护浇注，防止二次氧化。
优选地，步骤(7)中精轧末端对坯料水冷，冷却后让坯料空过若干个轧机，让坯料的表面和心部温度均匀化。
本发明针对用户中碳CrMo钢免退火直接拉拔工艺需求，使用成分均匀、高纯净度、表面及内部质量高的连铸坯，采用低温轧制和控冷工艺生产。通过大压缩比轧制，奥氏体晶界和晶内形成大量的位错和变形带，提高奥氏体向铁素体的相变点温度，同时应变能的大量积聚，大大提高相变的形核率，且采用低温轧制，增加了相变的过冷度，两者相互促进，获得超量细小的铁素体；采用保温罩在线保温，降低冷却速度，使未转变的奥氏体在线充分转变为铁素体和珠光体。
所得盘条为显微组织细小弥散分布的铁素体和珠光体构成，铁素体比例在40％以上，铁素体中包括形变诱导析出的超量细小铁素体。盘条抗拉强度低≤750MPa、断面收缩率≥60％、硬度≤220HB、实际晶粒10～12级，通条性能佳，极差值小于30MPa，拉拔前无需软化退火，可直接进行大减面率拉拔。
与现有技术相比，本发明的生产特点在于：
与公开号为CN102899554A和CN107254635A的发明专利相比，本发明C含量高，而且加入了Mo，提升了最终成品强度和淬透性，但与低碳素钢和低碳含铬钢相比，很大程度提升了材料在线软化的难度。
本发明采用高纯净钢冶炼技术保证钢水的高纯净度；优化的连铸工艺改善坯料内部质量(中心偏析、疏松)，避免了后续冷却过程中中心异常组织形成；粗、中精轧采用大的压缩比轧制，通过大压缩比轧制，奥氏体晶界和晶内形成大量的位错和变形带，使奥氏体向铁素体相变温度提高，应变能的大量积聚，大大提高相变的形核率，中精轧过程中采用水冷箱进行冷却，保证入减定径机温度在780℃以下，780℃是奥氏体向铁素体开始转变温度，在780℃以下进行终轧，增大过冷度，有利于细小铁素体大量转变，结合后两道次大的压缩比≥35％，钢中的奥氏体晶粒得到了细化，形变诱导获得超量细小铁素体，转变的超量细小铁素体明显降低热轧成品的强度，塑性得到显著提高。最后，通过在线加罩缓冷，使形变的未转变的奥氏体相变，缓冷时间可控在7～14min，相比热收集(保温时间≥35min)工艺，大大缩短了生产时间。
附图说明
图1为本发明盘条放大100倍的显微组织；
图2为本发明盘条放大500倍的显微组织。
具体实施方式
以下结合本发明的较佳实例对本发明的技术方案做更详细的描述。但该等实施例仅是对本发明较佳实施方式的描述，而不能对本发明的范围产生任何限制。
实施例1
本实施例涉及的免退火中碳CrMo钢盘条规格为φ14mm，所包含的成分及其质量百分数为：C：0.36％，Si：0.18％，Mn：0.70％，P：0.010％，S：0.003％，Cr：1.06％，Mo：0.17％，Al：0.025％，N：0.0056％，O：0.0008％，H：0.0001％，余量为铁及不可避免的杂质元素。
该免退火中碳CrMo钢盘条的生产工艺如下：
按所述盘条的化学组成配置冶炼原料依次进行KR铁水预处理—转炉冶炼—LF+RH精炼—连铸—连铸坯温送或热送—连铸坯加热、开坯—中间坯表面清理—再加热—高压水除鳞—控轧控温—控制冷却—盘条。
KR铁水预处理中对铁水进行脱S、P处理，处理后硫含量低于0.0050％；铁水转入转炉内进行吹氧脱C、造渣脱P，根据钢水中C和P的动力学关系，严格控制终点碳含量在0.1％。转炉冶炼终点，当钢水碳、磷含量达到出钢要求时，从出钢口出钢，在转炉内钢水剩余10％以下时，在出钢口放挡渣塞，防止下渣。LF+RH精炼时采用吹氩搅拌控制钢水中的夹杂物，真空处理使钢水中氢含量低至1.0ppm以下。
连铸时，通过调节中间包塞棒开启度、水口插入深度和拉速，控制结晶器液面稳定，过程采用涡流探头实时监测，连铸时过热度保持在15℃～45℃，铸坯拉速0.4-0.5m/min，采用轻压下、电磁搅拌以及全程保护浇注工艺。
上述再加热、轧制、冷却阶段的具体工艺为：将开坯得到的中间坯(200mm2)设置三个加热段：加热Ⅰ段850℃，加热Ⅱ段1000～1050℃，加热Ⅲ段1050～1100℃，总加热时间120min，炉内残氧量：1.0％，出炉后经高压水除鳞。
然后进行轧制：粗轧-中精轧-减定径，粗轧开轧温度890℃，总压缩比68％；中精轧开轧温度885℃，中精轧总压缩比98％，调节水箱压力及水阀，对轧件冷却，将轧件的温度冷却到相变温度以下，冷却后空过几个轧机，使轧件表面和心部温度均匀；轧件入减定径温度在740℃，控制最后两道次的压缩比为36％；吐丝温度在770℃，采用缓冷工艺，辊道速度0.10m/s恒速，保温罩关闭，保温时间14min，冷却速度0.25℃/s，出罩空冷至室温。
经由上述工艺生产的成品盘条显微组织为细小的F+P，组织均匀，铁素体含量高，达到了46％，具有低的抗拉强度、高的面缩值和低的硬度，且通条性能好，其性能见表1所示。
实施例2
本实施例涉及的免退火中碳CrMo钢盘条规格为φ5.5mm，所包含的成分及其质量百分数为：C：0.35％，Si：0.18％，Mn：0.69％，P：0.0012％，S：0.003％，Cr：1.05％，Mo：0.17％，Al：0.028％，N：0.0055％，O：0.0008％，H：0.0001％，余量为铁及不可避免的杂质元素。
盘条的生产工艺与实例1基本形同，但其轧制和冷却工艺存在差异，具体如下：
连铸坯开坯得到中间坯(140mm2)，加热Ⅰ段800℃，加热Ⅱ段980～1010℃，加热Ⅲ段1025℃，加热III段保温时间45min，总加热时间100min，炉内残氧量：0.9％，出炉后经高压水除鳞，然后进行轧制。粗轧开轧温度900℃，总压缩比68％；入精轧温度875℃，中精轧总压缩比99.6％，调节水箱压力及水阀，对轧件进行冷却，将轧件冷却到相变温度以下，冷却后空过几个轧机，使轧件表面和心部温度均匀；入减定径温度在750℃，控制最后两道次的压缩比为43％；吐丝温度在775℃，采用缓冷工艺，恒定辊道速度在0.20m/s，保温罩关闭，保温时间7min，冷却速度为0.50℃/s，出罩空冷至室温。
经由上述工艺生产的成品盘条显微组织为细小的F+P，组织均匀，铁素体含量高，具有低的抗拉强度、高的面缩值和低的硬度，且通条性能好，其组织及性能见表1所示。
表1实施例生产的免退火中碳CrMo钢盘条的组织及力学性能
Figure BDA0002028792350000051
实施例1和2为本申请优选的实施例。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种免退火拉拔的中碳CrMo钢盘条的制造方法，其特征在于：步骤如下
（1）钢水冶炼：盘条的化学成分按质量百分比计: C：0.32～0.45%，Si：0.15～0.35%，Mn：0.60～0.90%，P：≤0.015%，S：≤0.010%，Cr：0.90～1.20%，Mo：0.15～0.30%，Al: 0.010～0.040%，O：≤0.0015%，N：0.0030～0.0100%，H：≤0.0002%，余量为Fe及不可避免的杂质元素；
（2）采用模铸或连铸的方式将钢水浇铸成坯料；
（3）坯料温送或热送，在加热炉中高温加热保温让钢中合金成分充分固溶；
（4）坯料出炉经若干道次轧制，高温轧制过程中奥氏体再结晶，开坯得截面为140～200mm2的中间坯；
（5）对中间坯作表面处理，使坯料表面光滑；
（6）将中间坯送入加热炉再加热，并控制加热炉炉内残氧量≤2.0%；
（7）保温结束后，对中间坯进行轧制：粗轧阶段：开轧温度在830～1030℃，总压缩比≥65%；中精轧阶段：总压缩比≥95%，中精轧阶段温度控制在850～930℃，中精轧末端水冷至相变温度以下，使入减定径的温度在740～780℃，最后两道次的压缩比为≥35%；
（8）吐丝：吐丝温度在760～800℃，采用缓冷工艺，恒定辊道速度在0.05m/s～0.30m/s，关闭保温罩，保温7～14min；
（9）出罩空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的免退火拉拔的中碳CrMo钢盘条的制造方法，其特征在于：步骤（1）钢水冶炼依次采用KR铁水预处理，对铁水进行脱S、P处理，处理后硫含量低于0.0050%，保证入转炉铁水的高纯净；铁水转入转炉内，转炉升温，吹氧脱C、造渣脱P，根据钢水中C和P的动力学关系，严格控制终点碳含量在0.06～0.20%；转炉出钢后，钢水进一步采用LF+RH精炼，采用吹氩搅拌控制钢水夹杂物，真空处理使钢水中氢含量低至1.0ppm以下。
3.根据权利要求2所述的免退火拉拔的中碳CrMo钢盘条的制造方法，其特征在于：转炉冶炼终点，当钢水碳、磷含量达到出钢要求时，从出钢口出钢，在转炉内钢水剩余10%以下时，在出钢口放挡渣塞，防止下渣。
4.根据权利要求1所述的免退火拉拔的中碳CrMo钢盘条的制造方法，其特征在于：步骤（2）采用连铸工艺生产铸坯时，通过调节中间包塞棒开启度、水口插入深度和拉速，控制结晶器液面稳定，过程采用涡流探头实时监测，连铸时过热度保持在15℃～45℃，铸坯拉速保持在0.4-0.6m/min，设置轻压下及电磁搅拌工艺改善铸坯偏析，连铸全流程保护浇注，防止二次氧化。
5.根据权利要求1所述的免退火拉拔的中碳CrMo钢盘条的制造方法，其特征在于：步骤（3），坯料在加热炉中1150～1250℃高温下加热，保温5h以上。
6.根据权利要求1所述的免退火拉拔的中碳CrMo钢盘条的制造方法，其特征在于：步骤（5），对中间坯作剥皮和修磨处理，使坯料表面光滑，角部圆滑过渡。
7.根据权利要求1所述的免退火拉拔的中碳CrMo钢盘条的制造方法，其特征在于：步骤（6），设置三个加热段：加热Ⅰ段800～950℃，加热Ⅱ段950～1050℃，加热Ⅲ段1000～1100℃，总加热时间不低于100min。
8.根据权利要求1所述的免退火拉拔的中碳CrMo钢盘条的制造方法，其特征在于：步骤（7）中精轧末端对坯料水冷，冷却后让坯料空过若干个轧机，让坯料的表面和心部温度均匀化。
9.根据权利要求1所述的免退火拉拔的中碳CrMo钢盘条的制造方法，其特征在于：所得盘条为显微组织细小弥散分布的铁素体和珠光体构成，铁素体比例在40%以上，铁素体中包括形变诱导析出的超量细小铁素体。
10. 根据权利要求1所述的免退火拉拔的中碳CrMo钢盘条的制造方法，其特征在于：所得盘条抗拉强度≤750MPa、断面收缩率≥60%、硬度≤220HB、实际晶粒10-12级，通条性能佳，极差值小于30 MPa，拉拔前无需软化退火，可直接进行大减面率拉拔。
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