CN110396649A - 一种控制低碳硫易切削钢带热轧边裂的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制低碳硫易切削钢带热轧边裂的生产方法，采用电炉初炼→LF精炼→方坯连铸→坯料加热→表面除鳞→轧制→卷曲工艺流程；在该生产工艺控制下，通过调整化学成分锰、硫含量和两者比例；LF精炼控制钢液氧含量；连铸控制结晶器使用次数，二冷系统采用弱冷方式和恒拉速，使得低碳硫易切削钢坯料皮下气泡少，角裂、皮下裂纹小于1级；轧制时控制开轧温度和终轧温度，轧制不容易打滑和发生边裂，可操作性和工艺保证能力高。该方法有效解决了低碳硫易切削钢带热轧边裂，使得边裂降到1％以下。

Description

一种控制低碳硫易切削钢带热轧边裂的生产方法
技术领域
本发明涉及一种控制钢带热轧边裂的生产方法，具体涉及一种控制低碳硫易切削钢带热轧边裂的生产方法。
背景技术
硫易切削钢带是指钢中含有一定数量的硫的易切削钢带，其强度适中、切削性能良好，可避免低碳结构钢因切削性能差、刀具消耗高导致效率低问题，又可降低铜钥匙价格贵、资源稀缺导致成本高问题，因而大量应用于制作高档钥匙。但硫易切削钢热塑性差，轧制钢带时易发生边裂质量问题，边裂甚至达15％以上，如何解决易切削钢带热轧边裂已成为一个难题。
中国专利CN101972775A公开了“一种解决易切削钢轧制困难的方法”发明内容主要通过控制方坯加热、头部坡口处理和开轧温度解决易切削棒线材轧制困难问题。专利CN109055853A公开了“一种低碳硫系易切削窄带钢及其生产方法”发明内容主要是通过控制碳氧乘积来减少皮下气泡的产生。目前还没有一种能够抑制低碳硫易切削钢带热轧边裂的生产方法。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明公开了一种控制低碳硫易切削钢带热轧边裂的生产方法，该方法能有效解决低碳硫易切削热塑性差导致热轧边裂问题。
技术方案：本发明所述的一种控制低碳硫易切削钢带热轧边裂的生产方法，其特征在于，工艺流程包括电炉初炼→LF精炼→方坯连铸→坯料加热→表面除鳞→轧制→卷曲；生产的钢带的成分以质量百分比计含有C：≤0.09％，Si：≤0.07％，Mn：1.10-1.50％，P：0.04-0.09％，S：0.32-0.48％，Pb：≤0.010％，余量为Fe不可避免的杂质元素。
其中，电炉初炼时，将50％-70％的铁水和余量的废钢在电炉中初炼40-50min，得到初炼钢水。
LF精炼时，将初炼钢水转移至LF精炼工位，按照成分的质量百分比设定，向钢液中加入锰铁、硫铁、磷铁合金，并采用硅铁粉、Al块脱氧控制钢液氧含量20-50ppm。
方坯连铸时，将成分和温度符合设定要求的钢水吊包至连铸工位，连铸结晶器使用次数不大于50次，二次冷却系统采用汽-水喷雾弱冷方式，恒拉速2.0m/min，得到无气孔、无角裂与皮下裂纹的150mm×150mmm方坯。
坯料加热时，采用推进式加热方式，对表面无缺陷的方坯进行加热，预热段温度520-800℃，加热段温度1050-1200℃，均热段温度1160-1220℃，加热时间不小于3h。控制均热段温度1160-1220℃的目的是主要防止温度太高轧制时打滑。
表面除鳞时，对加热后的方坯进行三阶段除鳞，初除鳞水压不小于15MPa，精除鳞一段水压不小于10MPa，精除鳞二段水压不小于7MPa，除鳞后坯料表面无氧化铁皮。
轧制时，除鳞后的坯料进行轧制，控制进连轧机温度950～1050℃，调节精轧机组中最后一台平辊轧机的速度保证终轧温度不低于920℃。
卷曲时，轧件进入运输链后，调整卷取机速度，保证卷曲温度不低于650℃。
作为优选，生产的钢带的成分以质量百分比计含有C：0.05-0.09％，Si：0.01-0.05％，Mn：1.30-1.50％，P：0.04-0.09％，S：0.32-0.37％，Pb：≤0.005％，Mn/S≥3.6，余量为Fe不可避免的杂质元素。
进一步的，轧制的钢带厚度为1.5-4.0mm，宽度为131-185mm。
本发明有效控制边裂的机理主要体现在两个方面，一是在方坯连铸阶段通过控制使得方坯无气孔、无角裂与皮下裂纹，因为角裂与皮下裂纹如大于1级以上，轧制过程因材料有较多硫化物而无法焊合，导致角裂与皮下裂纹向表面扩展而发生碎边；二是通过控制Mn/S，以及控制进连轧机温度950～1050℃，调节精轧机组中最后一台平辊轧机的速度保证终轧温度不低于920℃，有利于提高带钢高温塑性减少轧制碎边，因为易切削钢在温度低于900℃时面塑差且低于50％，提高Mn/S有助于增加MnS减少FeS夹杂，同时控制终轧温度不低于920℃，两者都会提高带钢轧制塑性。
有益效果：该生产方法采用电炉初炼→LF精炼→方坯连铸→坯料加热→表面除鳞→轧制→卷曲的工艺流程；在该生产工艺控制下，通过调整化学成分锰、硫含量和两者比例；LF精炼控制钢液氧含量；连铸控制结晶器使用次数，二冷系统采用弱冷方式和恒拉速，使得低碳硫易切削钢坯料皮下气泡少，角裂、皮下裂纹小于1级；轧制时控制开轧温度和终轧温度，轧制不容易打滑和发生边裂，可操作性和工艺保证能力高。该方法有效解决了低碳硫易切削钢带热轧边裂，使得边裂降到1％以下。
具体实施方式
下面，结合实施例对本发明做进一步详细说明。
采用本发明的生产方法生产如下六组低碳硫易切削钢带，钢带冶炼终点成分(wt％)见表1，其中余量为Fe和杂质：
表1 各实施例的低碳硫易切削钢带冶炼终点成分
实施例1：电炉初炼时将62％的铁水和38％的废钢在电炉中初炼42min，得到初炼钢水。将初炼钢水转移至LF精炼，按上述质量百分比设定成分加入锰铁、硫铁、磷铁等合金，采用硅铁粉、Al块脱氧控制钢液氧含量26ppm。然后将成分和温度符合设定要求的钢水吊包至连铸，结晶器选用使用次数12次，二次冷却系统采用汽-水喷雾弱冷方式，恒拉速2.0m/min，得到无气孔、无角裂与皮下裂纹的150mm×150mmm方坯。坯料经肉眼检测表面无缺陷后，加热工艺为：采用推进式加热，预热段温度760℃，加热段温度1160℃，均热段温度1210℃，加热时间4.5h。除磷工艺为：初除磷水压力18MPa，精除磷一段水压力13MPa，精除磷二段水压力9MPa，保证坯料表面无肉眼可见的氧化铁皮。轧制工艺为：进连轧机温度1020℃，调节精轧机组中最后一台平辊轧机的速度保证终轧温度不低于920℃，轧制成厚度2.75mm，宽度185mm的钢带。卷曲工艺为：轧件进入运输链后，调整卷取机速度，保证卷曲温度710℃。
实施例2：电炉初炼时将65％的铁水和35％的废钢在电炉中初炼41min，得到初炼钢水。将初炼钢水转移至LF精炼，按上述质量百分比设定成分加入锰铁、硫铁、磷铁等合金，采用硅铁粉、Al块脱氧控制钢液氧含量32ppm。然后将成分和温度符合设定要求的钢水吊包至连铸，结晶器选用使用次数26次，二次冷却系统采用汽-水喷雾弱冷方式，恒拉速2.0m/min，得到无气孔、无角裂与皮下裂纹的150mm×150mmm方坯。坯料经肉眼检测表面无缺陷后，加热工艺为：采用推进式加热，预热段温度720℃，加热段温度1135℃，均热段温度1212℃，加热时间4.5h。除磷工艺为：初除磷水压力20MPa，精除磷一段水压力12.5MPa，精除磷二段水压力7MPa，保证坯料表面无肉眼可见的氧化铁皮。轧制工艺为：进连轧机温度1011℃，调节精轧机组中最后一台平辊轧机的速度保证终轧温度不低于920℃，轧制成厚度3.1mm，宽度165mm的钢带。卷曲工艺为：轧件进入运输链后，调整卷取机速度，保证卷曲温度715℃。
实施例3：电炉初炼时将67％的铁水和33％的废钢在电炉中初炼40min，得到初炼钢水。将初炼钢水转移至LF精炼，按上述质量百分比设定成分加入锰铁、硫铁、磷铁等合金，采用硅铁粉、Al块脱氧控制钢液氧含量24ppm。然后将成分和温度符合设定要求的钢水吊包至连铸，结晶器选用使用次数50次，二次冷却系统采用汽-水喷雾弱冷方式，恒拉速2.0m/min，得到无气孔、无角裂与皮下裂纹的150mm×150mmm方坯。坯料经肉眼检测表面无缺陷后，加热工艺为：采用推进式加热，预热段温度735℃，加热段温度1170℃，均热段温度1216℃，加热时间4.3h。除磷工艺为：初除磷水压力19MPa，精除磷一段水压力12.5MPa，精除磷二段水压力9.5MPa，保证坯料表面无肉眼可见的氧化铁皮。轧制工艺为：进连轧机温度1042℃，调节精轧机组中最后一台平辊轧机的速度保证终轧温度不低于920℃，轧制成厚度3.7mm，宽度131mm的钢带。卷曲工艺为：轧件进入运输链后，调整卷取机速度，保证卷曲温度735℃。
实施例4：电炉初炼时将50％的铁水和50％的废钢在电炉中初炼50min，得到初炼钢水。将初炼钢水转移至LF精炼，按上述质量百分比设定成分加入锰铁、硫铁、磷铁等合金，采用硅铁粉、Al块脱氧控制钢液氧含量20ppm。然后将成分和温度符合设定要求的钢水吊包至连铸，结晶器选用使用次数45次，二次冷却系统采用汽-水喷雾弱冷方式，恒拉速2.0m/min，得到无气孔、无角裂与皮下裂纹的150mm×150mmm方坯。坯料经肉眼检测表面无缺陷后，加热工艺为：采用推进式加热，预热段温度520℃，加热段温度1050℃，均热段温度1180℃，加热时间3h。除磷工艺为：初除磷水压力15MPa，精除磷一段水压力10.5MPa，精除磷二段水压力9.5MPa，保证坯料表面无肉眼可见的氧化铁皮。轧制工艺为：进连轧机温度1050℃，调节精轧机组中最后一台平辊轧机的速度保证终轧温度不低于920℃，轧制成厚度2.5mm，宽度145mm的钢带。卷曲工艺为：轧件进入运输链后，调整卷取机速度，保证卷曲温度650℃。
实施例5：电炉初炼时将70％的铁水和30％的废钢在电炉中初炼45min，得到初炼钢水。将初炼钢水转移至LF精炼，按上述质量百分比设定成分加入锰铁、硫铁、磷铁等合金，采用硅铁粉、Al块脱氧控制钢液氧含量50ppm。然后将成分和温度符合设定要求的钢水吊包至连铸，结晶器选用使用次数36次，二次冷却系统采用汽-水喷雾弱冷方式，恒拉速2.0m/min，得到无气孔、无角裂与皮下裂纹的150mm×150mmm方坯。坯料经肉眼检测表面无缺陷后，加热工艺为：采用推进式加热，预热段温度800℃，加热段温度1200℃，均热段温度1220℃，加热时间4h。除磷工艺为：初除磷水压力17.5MPa，精除磷一段水压力10MPa，精除磷二段水压力8.2MPa，保证坯料表面无肉眼可见的氧化铁皮。轧制工艺为：进连轧机温度950℃，调节精轧机组中最后一台平辊轧机的速度保证终轧温度不低于920℃，轧制成厚度4.0mm，宽度136mm的钢带。卷曲工艺为：轧件进入运输链后，调整卷取机速度，保证卷曲温度680℃。
实施例6：电炉初炼时将55％的铁水和45％的废钢在电炉中初炼48min，得到初炼钢水。将初炼钢水转移至LF精炼，按上述质量百分比设定成分加入锰铁、硫铁、磷铁等合金，采用硅铁粉、Al块脱氧控制钢液氧含量46ppm。然后将成分和温度符合设定要求的钢水吊包至连铸，结晶器选用使用次数48次，二次冷却系统采用汽-水喷雾弱冷方式，恒拉速2.0m/min，得到无气孔、无角裂与皮下裂纹的150mm×150mmm方坯。坯料经肉眼检测表面无缺陷后，加热工艺为：采用推进式加热，预热段温度620℃，加热段温度1100℃，均热段温度1160℃，加热时间4h。除磷工艺为：初除磷水压力15.5MPa，精除磷一段水压力12MPa，精除磷二段水压力7.5MPa，保证坯料表面无肉眼可见的氧化铁皮。轧制工艺为：进连轧机温度1050℃，调节精轧机组中最后一台平辊轧机的速度保证终轧温度不低于920℃，轧制成厚度1.5mm，宽度180mm的钢带。卷曲工艺为：轧件进入运输链后，调整卷取机速度，保证卷曲温度700℃。
以上六组实施例共计生产480卷低碳硫易切削钢带，经检验，生产的低碳硫易切削钢带边裂比例不足1％，有效解决了易切削钢带轧制边裂问题。
具体的生产实际统计数据见下表：
实际生产的480卷低碳硫易切削钢带的边裂比例为0.6％。
在实际生产过程中，也存在未严格按照本发明方法生产而出现问题的生产实例。生产出现角裂2级的方坯，轧制200卷时，有24卷边部开裂。因最后一台平辊轧机的速度未控制得当，导致终轧温度在900℃，轧制60卷时就有3卷出现边部开裂。比较而言，本发明的生产方法能够更加有效的控制低碳硫易切削钢带的边部开裂。

Claims (10)

1.一种控制低碳硫易切削钢带热轧边裂的生产方法，其特征在于，工艺流程包括电炉初炼→LF精炼→方坯连铸→坯料加热→表面除鳞→轧制→卷曲；生产的钢带成分以质量百分比计含有C：≤0.09％，Si：≤0.07％，Mn：1.10-1.50％，P：0.04-0.09％，S：0.32-0.48％，Pb：≤0.010％，余量为Fe不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的控制低碳硫易切削钢带热轧边裂的生产方法，其特征在于，电炉初炼时，将50％-70％的铁水和余量的废钢在电炉中初炼40-50min，得到初炼钢水。
3.根据权利要求2所述的控制低碳硫易切削钢带热轧边裂的生产方法，其特征在于，LF精炼时，将初炼钢水转移至LF精炼工位，按照成分的质量百分比设定，向钢液中加入锰铁、硫铁、磷铁合金，并采用硅铁粉、Al块脱氧控制钢液氧含量20-50ppm。
4.根据权利要求3所述的控制低碳硫易切削钢带热轧边裂的生产方法，其特征在于，方坯连铸时，将成分和温度符合设定要求的钢水吊包至连铸工位，连铸结晶器使用次数不大于50次，二次冷却系统采用汽-水喷雾弱冷方式，恒拉速2.0m/min，得到无气孔、无角裂与皮下裂纹的150mm×150mmm方坯。
5.根据权利要求4所述的控制低碳硫易切削钢带热轧边裂的生产方法，其特征在于，坯料加热时，采用推进式加热方式，对表面无缺陷的方坯进行加热，预热段温度520-800℃，加热段温度1050-1200℃，均热段温度1160-1220℃，加热时间不小于3h。
6.根据权利要求5所述的控制低碳硫易切削钢带热轧边裂的生产方法，其特征在于，表面除鳞时，对加热后的方坯进行三阶段除鳞，初除鳞水压不小于15MPa，精除鳞一段水压不小于10MPa，精除鳞二段水压不小于7MPa，除鳞后坯料表面无氧化铁皮。
7.根据权利要求6所述的控制低碳硫易切削钢带热轧边裂的生产方法，其特征在于，轧制时，除鳞后的坯料进行轧制，控制进连轧机温度950～1050℃，调节精轧机组中最后一台平辊轧机的速度保证终轧温度不低于920℃。
8.根据权利要求7所述的控制低碳硫易切削钢带热轧边裂的生产方法，其特征在于，卷曲时，轧件进入运输链后，调整卷取机速度，保证卷曲温度不低于650℃。
9.根据权利要求1所述的控制低碳硫易切削钢带热轧边裂的生产方法，其特征在于，生产的钢带的成分以质量百分比计含有C：0.05-0.09％，Si：0.01-0.05％，Mn：1.30-1.50％，P：0.04-0.09％，S：0.32-0.37％，Pb：≤0.005％，Mn/S≥3.6，余量为Fe不可避免的杂质元素。
10.根据权利要求7所述的控制低碳硫易切削钢带热轧边裂的生产方法，其特征在于，轧制的钢带厚度为1.5-4.0mm，宽度为131-185mm。
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