CN111673059B - 高碳高合金连铸坯的转炉前处理和冷装加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高碳高合金连铸坯的装炉前处理，包括以下步骤：A)将高碳高合金连铸坯进行堆垛缓冷；B)将堆垛缓冷后的高碳高合金连铸坯进行预热；本申请还提供了一种高碳高合金连铸坯的冷装加热方法，即将经过上述装炉前处理的高碳高合金连铸坯进行冷装加热。本申请通过优化铸坯下线缓冷和冷装加热工艺制度，改变了铸坯边角部组织形态，抑制了边角部脆性组织及氧化脱碳层的形成，有效解决了高碳高合金钢铸坯冷装断裂的难题，从而保证了高碳高合金钢的生产顺行，降低了判废率。

Description

高碳高合金连铸坯的转炉前处理和冷装加热方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种高碳高合金连铸坯的装炉前处理和冷装加热方法。

背景技术

为了节约能源和原材料，实现汽车轻量化，减少碳排放，先进超高强度汽车用钢板越来越受到汽车行业的重视。随着钢材强度的不断提高，碳含量及合金含量逐渐增加，由于强度增加，存在铸坯断裂的风险，连铸坯一般采用热送热装工艺。

然而，由于连铸坯热送热装工艺衔接不合理，导致部分高碳高合金铸坯不能热送热装，在常规堆垛及装炉过程经常出现断裂情况。同时高碳高合金钢的淬透性较好，铸坯在常规堆垛冷却过程中，边角部位的冷速高于心部冷速，冷速高容易产生脆性组织，这些脆性组织内应力较大，在受外界作用时，很容易产生微裂纹；而一旦产生微裂纹，内应力更容易集中在微裂纹处；此时，微裂纹迅速扩展，最终导致铸坯断裂。

另外，在热轧加热过程中，边角部升温速度较心部快，在边角部产生严重的氧化脱碳现象。但边角部氧化脱碳层超过表面致密的细晶区时，炉内的热空气直接接触到细晶区下面粗大的柱状晶区，在柱状晶晶界处形成成分偏析。这样在热应力的作用下，在晶界上很快形成微裂纹，在铸坯自身重量的作用下裂纹的宽度、长度不断增加直至与铸坯边部较厚的等轴晶区相连接，最终发生剪切断裂。因此，为了避免连铸坯断裂的问题，一种适当的缓冷方式以及加热方式以利于后续工艺的进行是十分必要的。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种高碳高合金连铸坯的冷装加热方法，本申请提供的高碳高合金连铸坯的冷装加热方法能够保证铸坯在后续生产时不发生断裂。

有鉴于此，本申请提供了一种高碳高合金连铸坯的装炉前处理，包括以下步骤：

A)将高碳高合金连铸坯进行堆垛缓冷；

B)将堆垛缓冷后的高碳高合金连铸坯进行预热；

所述堆垛缓冷具体为：

将所述高碳高合金连铸坯置于缓冷装置中缓冷；

或，将高碳高合金连铸坯堆垛，待缓冷的高碳高合金连铸坯置于中间垛位，边部垛位和中间垛位齐高；

所述预热的方法具体为：

待预热的高碳高合金连铸坯堆放于中间，与两边普通热连铸坯等高堆放。

优选的，所述待预热的高碳高合金连铸坯的堆放方法具体为：

在底部放置垫坯，在所述垫坯上堆放第一热坯，在所述第一热坯上堆放第一冷坯，在所述第一冷坯上堆放所述待预热的高碳高合金连铸坯，在所述待预热的高碳高合金连铸坯上堆放第二冷坯，在所述第二冷坯上堆放第二热坯。

优选的，所述垫坯为至少1块，所述第一热坯为依次堆放的至少2块，所述第一冷坯为依次堆放的至少2块，所述待预热的高碳高合金连铸坯为依次堆放的至多2块，所述第二冷坯为至少1块，所述第二热坯为依次堆放的至少2块。

优选的，所述堆垛缓冷的时间≥72h。

优选的，所述预热的温度为350～450℃，时间为12h。

优选的，所述第一热坯和所述第二热坯的温度均≥700℃。

优选的，所述高碳高合金连铸坯的化学成分为：

C：0.20～0.38wt％、Si：0.10～1.50wt％、Mn：1.00～2.10wt％、V：0.001～0.200wt％、Nb：0.001～0.080wt％、Cr：0.150～1.350wt％、Mo：0.001～0.300wt％、P≤0.020wt％、S≤0.010wt％、Als：0.005～0.800wt％、N：≤0.0080wt％，其余为Fe。

本申请还提供了一种高碳高合金连铸坯的冷装加热方法，包括以下步骤：

将经过上述所述的装炉前处理的高碳高合金连铸坯进行冷装加热。

优选的，所述加热分为依次进行的预热段、第一加热段、第二加热段和均热段。

优选的，所述预热段的温度≤750℃，时间≥60min；所述第一加热段的温度为950～1050℃，时间≥60min；所述第二加热段的温度为1000～1250℃，时间≥30min；所述均热段的温度为1220～1280℃，时间≥30min。

本申请提供了一种高碳高合金连铸坯的冷装加热方法，其首先将高碳高合金连铸坯进行装炉前处理，再将其进行冷装加热。本申请通过优化高碳高合金连铸坯下线缓冷和冷装加热工艺制度，改变了铸坯边角部组织形态，抑制了边角部脆性组织及氧化脱碳层的形成，有效解决了高碳高合金钢连铸坯冷装断裂的难题，从而保证了高碳高合金钢的生产顺行，降低了判废率。

附图说明

图1为本发明高碳高合金连铸坯的预热坯的垛位堆放平面图；

图2为本发明高碳高合金连铸坯的目标连铸坯垛位的堆放平面图。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

为了避免连铸坯在后续轧制过程中出现断裂的问题，本申请提供了一种高碳高合金连铸坯的装炉前处理和高碳高合金连铸坯的冷装加热方法，上述装炉前处理阶段与冷装加热阶段工艺的调整，使得高碳高合金连铸坯冷装断裂的难题得到了有效解决，保证了高碳高合金连铸坯的顺利进行。具体的，本发明首先提供了一种高碳高合金连铸坯的装炉前处理，包括以下步骤：

A)将高碳高合金连铸坯进行堆垛缓冷；

B)将堆垛缓冷后的高碳高合金连铸坯进行预热；

所述堆垛缓冷具体为：

将所述高碳高合金连铸坯置于缓冷装置中缓冷；

或，将高碳高合金连铸坯堆垛，待缓冷的高碳高合金连铸坯置于中间垛位，边部垛位和中间垛位齐高；

所述预热的方法具体为：

待预热的高碳高合金连铸坯堆放于中间，与两边普通热连铸坯等高堆放。

在上述高碳高合金连铸坯的装炉前处理中，首先将高碳高合金连铸坯进行堆垛缓冷，所述堆垛缓冷可以将高碳高合金连铸坯置于缓冷装置中缓冷，所述缓冷装置可以选择缓冷坑或保温罩，所述缓冷坑和所述保温罩为本领域技术人员熟知的设备，对此本申请没有特别的限制；所述堆垛缓冷还可以将高碳高合金连铸坯堆垛，其中待缓冷的高碳高合金连铸坯置于中间垛位，边部垛位和中间垛位齐高，以保证待缓冷的高碳高合金连铸坯边角部分的冷却速度与心部的冷却速度相同，避免裂纹的产生。同样为了保证冷却速度的一致性，本申请优选在待缓冷的高碳高合金连铸坯的底部垫一块红坯，其上堆放的高碳高合金连铸坯至与边部垛位的高度齐高。在本申请中，所述堆垛的数量优选为3垛，可以以类似左中右的顺序排列，中间垛位为待缓冷的高碳高合金连铸坯。在本申请中，所述缓冷的时间≥72h，在具体实施例中，所述缓冷的时间为72h。

按照本发明，然后将堆垛缓冷后的高碳高合金连铸坯进行预热，所述预热同样需要保证在热轧具备轧制条件前12h开始预热目标连铸坯，所述预热的温度为350～450℃。所述预热的方法具体为：将待预热的高碳高合金连铸坯堆放于中间，与两边普通热连铸坯等高堆放，以保证升温速度的均匀一致。在本申请中，所述待预热的高碳高合金连铸坯的垛位堆放平面图如具体如图1所示；即中间连铸坯为包含待预热的高碳高合金连铸坯，两边为普通热连铸坯，该种堆垛方式由于待预热的高碳高合金连铸坯位于中间部位，可以使得待预热的高碳高合金连铸坯的边角部升温速度与心部升温速度相同，避免连铸坯预热过程中直接接触热坯或加热介质，造成边角部升温过快，产生氧化脱碳，形成裂纹的问题。上述普通热连铸坯的温度≥400℃，预热时间为12h。为了保证待预热的高碳高合金连铸坯全方位升温速度的均匀性，所述待预热的高碳高合金连铸坯的堆放方式具体如图2所示，具体为：

在底部放置垫坯，在所述垫坯上堆放第一热坯，在所述第一热坯上堆放第一冷坯，在所述第一冷坯上堆放所述待预热的高碳高合金连铸坯，在所述待预热的高碳高合金连铸坯上堆放第二冷坯，在所述第二冷坯上堆放第二热坯。

在具体实施例中，所述待预热的高碳高合金连铸坯的堆放方式具体为：

在底部防止1块垫坯，在所述垫坯上堆放2块热坯，在所述热坯上堆放1块冷坯，在所述冷坯上堆放2块待预热的高碳高合金连铸坯，在所述高碳高合金连铸坯上堆放1块冷坯，在所述冷坯上堆放2块热坯。

在上述堆放中，热坯的温度要求≥700℃。

在经过上述前处理之后，本申请则进行冷装加热操作，即本申请还提供了一种高碳高合金连铸坯的冷装加热方法，包括以下步骤：

将经过上述转炉前处理的高碳高合金连铸坯进行冷装加热。

按照本发明，所述冷装加热分为依次进行得预热段、第一加热段、第二加热段和均热段。在本申请中，所述预热段的温度≤750℃，时间≥60min；所述第一加热段的温度为950～1050℃，时间≥60min；所述第二加热段的温度为1000～1250℃，时间≥30min；所述均热段的温度为1220～1280℃，时间≥30min。

在本申请中，所述高碳高合金连铸坯的合金成分具体为：C：0.20～0.38wt％、Si：0.10～1.50wt％、Mn：1.00～2.10wt％、V：0.001～0.200wt％、Nb：0.001～0.080wt％、Cr：0.150～1.350wt％、Mo：0.001～0.300wt％、P≤0.020wt％、S≤0.010wt％、Als：0.005～0.800wt％、N：≤0.0080wt％，其余为Fe。

本申请提供了一种高碳高合金连铸坯的冷装加热方法，其首先将高碳高合金连铸坯进行装炉前处理，再将其进行冷装加热。本申请通过优化高碳高合金连铸坯下线缓冷和冷装加热工艺制度，改变了铸坯边角部组织形态，抑制了边角部脆性组织及氧化脱碳层的形成，有效解决了高碳高合金钢连铸坯冷装断裂的难题，从而保证了高碳高合金钢的生产顺行，降低了判废率。根据工业应用效果，该技术稳定性良好，完全满足高碳高合金连铸坯冷装要求。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的高碳高合金连铸坯的冷装加热方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

铸坯材质为热成形钢，化学成分按重量百分比为C:0.34％、Si：0.61％、Mn：1.74％、P：0.011％、S：0.002％、Cr：0.24％、V：0.155％、Nb：0.035％、Als：0.56％；属于碳含量高、锰含量高、钒含量较高的钢种。

铸坯厚度230mm，连铸生产完后，下线两块铸坯按照下述连铸坯堆垛缓冷方式缓冷75小时；热轧生产前按照以下连铸坯预热方式预热12小时后，测温枪测温为433℃；热轧采用步进梁式的加热炉加热，热轧加热炉预热段温度为715℃，预热时间为68分钟，一加温度为988℃，一加时间为63分钟，二加温度为1106℃，均热温度为1244℃，均热时间为46分钟。随后板坯出炉(未发生断裂)，由输送辊道送到粗轧、精轧工序作业。

连铸坯堆垛缓冷方式：连铸坯堆垛缓冷，堆垛数量3垛，目标连铸坯堆在中间垛位，边部垛位与中间垛位齐高；两边堆放连铸下线的热铸坯，中间垛位底部垫一块红坯，上面堆放目标连铸坯至两边垛位齐高，停留72小时，72小时后两边堆放的铸坯可以调走或继续停留，目标连铸坯进行后续的预热；

连铸坯预热：在热轧具备轧制条件前12h开始预热目标连铸坯，预热目标连铸坯堆放在中间，两边等高堆放热铸坯(热铸坯温度要求≥400℃)，预热时间控制在12小时，预热坯的垛位堆放平面图如图1所示；图1中的目标连铸坯垛位2的堆放方法如图2所示：底部放1块垫坯，垫坯上堆放两块热坯(热坯温度要求≥700℃)，两块热坯上放一块普通冷坯，冷坯上堆放2块目标铸坯，目标铸坯上堆放1块普通冷坯，冷坯上堆放量块热坯。

比对例1

铸坯材质为高压气瓶铬钼钢，化学成分按重量百分比为C:0.32％、Si：0.44％、Mn：1.54％、P：0.010％、S：0.002％、Cr：1.14％、Mo：0.260％、Nb：0.005％、Als：0.06％；属于碳含量高、锰含量高、铬含量较高、钼含量高的钢种；

铸坯厚度230mm，连铸产出8块铸坯，热送热装轧制4块，剩余4块铸坯下线，常规堆垛至完全冷却。剩余铸坯放置若干天后，准备再次生产，装炉前检查铸坯质量时，发现铸坯角部出现大量裂纹且无法清除，无法继续生产，剩余铸坯只能判废。

比对例2

铸坯材质为增强塑性高强钢，化学成分按重量百分比为C:0.26％、Si：0.45％、Mn：2.03％、P：0.010％、S：0.002％、Cr：0.03％、V：0.005％、Nb：0.005％、Als：0.76％；属于碳含量高、锰含量高、铝含量较高的钢种；

铸坯厚度230mm，连铸产出8块铸坯，常规堆垛至完全冷却。装炉前检查铸坯质量时，未发现裂纹，随后装炉按照常规方式加热。预热段的温度要求≤1100℃，实际预热段温度1053℃，预热时间32min；第一加热段的温度要求1100～1250℃，实际第一加热段温度1186℃，时间34min；第二加热段的温度为1200～1320℃，实际第二加热段温度1236℃，在加热至13min时，通过视频监控发现炉内铸坯已烧断，后续停炉处理断坯。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种连铸坯的装炉前处理和冷装加热方法，包括以下步骤：

A）将连铸坯进行堆垛缓冷；

B）将堆垛缓冷后的连铸坯进行预热；

C）将预热后的连铸坯进行冷装加热；

所述堆垛缓冷具体为：

将连铸坯堆垛，待缓冷的连铸坯置于中间垛位，边部垛位和中间垛位齐高；

所述预热的方法具体为：

待预热的连铸坯堆放于中间，与两边普通热连铸坯等高堆放；

所述待预热的连铸坯的堆放方法具体为：

在底部放置垫坯，在所述垫坯上堆放第一热坯，在所述第一热坯上堆放第一冷坯，在所述第一冷坯上堆放所述待预热的连铸坯，在所述待预热的连铸坯上堆放第二冷坯，在所述第二冷坯上堆放第二热坯；

所述加热分为依次进行的预热段、第一加热段、第二加热段和均热段；所述预热段的温度≤750℃，时间≥60min；所述第一加热段的温度为950~1050℃，时间≥60min；所述第二加热段的温度为1000~1250℃，时间≥30min；所述均热段的温度为1220~1280℃，时间≥30min；

所述连铸坯的化学成分为：

C：0.20~0.38wt%、Si：0.10~1.50wt%、Mn：1.00~2.10wt%、V：0.001~0.200wt%、Nb：0.001~0.080wt%、Cr：0.150~1.350wt%、Mo：0.001~0.300 wt%、P≤0.020 wt%、S≤0.010 wt%、Als：0.005~0.800wt%、N：≤0.0080wt%，其余为Fe。

2.根据权利要求1所述的装炉前处理和冷装加热方法，其特征在于，所述垫坯为1块，所述第一热坯为依次堆放的2块，所述第一冷坯为依次堆放的1块，所述待预热的连铸坯为依次堆放的2块，所述第二冷坯为1块，所述第二热坯为依次堆放的2块。

3.根据权利要求1所述的装炉前处理和冷装加热方法，其特征在于，所述堆垛缓冷的时间≥72h。

4.根据权利要求1所述的装炉前处理和冷装加热方法，其特征在于，步骤Ｂ）中，所述预热的温度为350~450℃，时间为12h。

5.根据权利要求3所述的装炉前处理和冷装加热方法，其特征在于，所述第一热坯和所述第二热坯的温度均≥700℃。

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