CN111760907A - 一种碳素结构钢控轧控冷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碳素结构钢控轧控冷方法,属于轧钢工艺技术领域。为解决现有碳素结构钢热轧材不能满足退火材硬度指标的问题,本发明提供了一种碳素结构钢控轧控冷方法,包括连铸坯加热→开轧→第一次穿水冷却→终轧→第二次穿水冷却→冷床扣罩→下坑缓冷;其中第一次穿水冷却将终轧温度控制为850~880℃;第二次穿水冷却将钢材上冷床温度控制为720~750℃;所述冷床设有保温罩。本发明提供的碳素结构钢控轧控冷方法获得的碳素结构钢热轧材的硬度达到194~199HB,满足退火材的硬度要求。通过对终轧温度和冷床降温速度的精确控制,还能够减少氧化铁皮的生成,节省了退火费用和钢材表面修磨费用,实现了降本增效。
Description
技术领域
本发明属于轧钢工艺技术领域,尤其涉及一种碳素结构钢控轧控冷方法。
背景技术
碳素结构钢是碳素钢的一种,主要用于铁道、桥梁、各类建筑工程、制造承受静载荷的各种金属构件等。在碳素结构钢的轧制过程中,热轧材的硬度往往不能满足退火材的硬度指标。同时由于轧钢工艺无法在全真空条件下进行,在热轧温度范围内钢材料表面会在氧化性气氛下产生氧化铁皮。无论是型材、棒材还是板材在热轧成型的过程中表面都会被氧化铁皮所覆盖。虽然轧制过程中有高压水将热轧钢材表面氧化铁皮去除,但除磷后钢板的温度依然很高,极易生成新的氧化铁皮,氧化铁皮破裂会导致钢材表面易出现麻坑等缺陷,破坏了钢材的表面质量,为后续钢材清理增加了难度和成本。
轧制与冷却过程对钢材性能及生产成本有着极为重要的影响,通过控轧控冷能够提高产品机械性能、降低生产成本、节能环保。本领域急需解决的问题是为生产出更优质的碳素结构钢提供一种能够实现热轧材硬度满足退火材的硬度指标,同时减少氧化铁皮产生,能够更好的控制钢材表面质量的控轧控冷方法。
发明内容
为解决现有碳素结构钢热轧材不能满足退火材硬度指标的问题,本发明提供了一种碳素结构钢控轧控冷方法。
本发明的技术方案:
一种碳素结构钢控轧控冷方法,包括连铸坯加热→开轧→第一次穿水冷却→终轧→第二次穿水冷却→冷床扣罩降温→下坑缓冷;其中第一次穿水冷却将终轧温度控制为850~880℃;第二次穿水冷却将钢材上冷床温度控制为720~750℃。
进一步的,所述连铸坯加热工艺包括加热1段、加热2段和均热段,其中加热1段将连铸坯加热至1120℃并保温50~60min,加热2段继续加热至1180~1240℃并保温60~70min,均热段温度为1150~1230℃并保温70~80min。
进一步的,所述连铸坯加热的出炉温度为1150~1230℃。
进一步的,所述开轧的温度为980℃。
进一步的,所述第一次穿水冷却水箱水流量为150~160m3/h。
进一步的,所述第二次穿水冷却水箱水流量为150m3/h。
进一步的,所述冷床扣罩降温过程中钢材在冷床的返红温度控制为810±5℃,钢材在冷床从810±5℃降温至400℃,锯切分段后于200℃收集钢材,准备下坑缓冷。
进一步的,钢材在冷床降温过程中,采用冷床扣保温罩和双支过钢的方式控制钢材降温速度为1~2℃/s。
进一步的,所述钢材下坑缓冷时间为36h。
进一步的,所述碳素结构钢的化学成分按重量百分含量包括:C0.05~0.52%、Si0.25~0.29%、Mn0.68~0.72%、P≤0.025%、S≤0.010%、Al0.010~0.020%,其余为Fe及不可避免杂质。本发明的有益效果:
本发明提供的碳素结构钢控轧控冷方法获得的碳素结构钢热轧材的硬度达到194~199HB,满足了退火材的硬度要求。同时,通过对终轧温度和冷床降温速度的精确控制,还能够减少氧化铁皮的生成,节省了退火费用和钢材表面修磨费用,吨钢降低生产成本500元/吨,实现了降本增效。
附图说明
图1为实施例1采用控轧控冷方法轧制的碳素结构钢外观照片;
图2为对比例1未采用控轧控冷方法轧制的碳素结构钢外观照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明,但并不局限于此,凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的保护范围中。下列实施例中,未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内常规设备或装置,未具体注明的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
本实施例中碳素结构钢的化学成分按重量百分含量包括:C0.05~0.52%、Si0.25~0.29%、Mn0.68~0.72%、P≤0.025%、S≤0.010%、Al0.010~0.020%,其余为Fe及不可避免杂质。
本实施例中碳素结构钢的生产流程为:电炉冶炼+LF+VD→连铸方坯→热送或缓冷→小棒材轧制→缓冷→矫直→探伤→检验检查→上交。
碳素结构钢冶炼工艺:
1、为尽量降低有害元素含量,配料要求生铁或铁水≥20%,
2、冶炼终点[C]≥0.20%,[P]≤0.018%。
3、LF精炼过程脱氧剂为铝粒、碳粉、碳化硅或硅铁粉,取样2后根据样1铝成分及规程铝目标成分要求进行一次性补铝,白渣保持时间≥20分钟。
4、吊包倒渣后入VD/RH炉,真空度67pa下保持时间≥15分钟。
5、VD破空后软吹时间≥15min,取样分析成分合格后上台。
6、吊包温度1550~1560℃,浇次第一炉、凉包可提高温度5~15℃。
7、液相线温度1488℃。
8、浇注参数:拉速0.74m/min,过热度25~40℃。
其中本实施例提供的轧制过程中控轧控冷的方法具体为:
将尺寸为245mm×245mm的连铸坯置于加热炉中进行加热,加热1段将连铸坯加热至1120℃并保温50min,加热2段继续加热至1210℃并保温60min,均热段温度为1190℃并保温70min;出炉温度为1190℃,开轧温度为980℃。
终轧前进行第一次穿水冷却,能够细化奥氏体晶粒度,增加铁素体形核,第一次穿水冷却水箱水流量为160m3/h,将终轧温度控制为850℃;终轧完成后进行第二次穿水冷却,降低钢材降温温度梯度,缓慢冷却,改变铁素体和珠光体形态,第二次穿水冷却水箱水流量为150m3/h,将钢材上冷床温度控制为720℃。
本实施例使用的冷床设有保温罩,穿水冷却后的钢材上冷床后在保温罩内进行降温。钢材冷床上返红温度控制为810±5℃,为控制冷床钢材降温速度,钢材采用冷床双支过钢方式,即两根钢材在同一个冷床卡槽内,由于两根钢材距离较近,因此可以减低降温速度,将降温速度控制在1~2℃/s,钢材在冷床从810±5℃降温至400℃,锯切分段后于200℃收集钢材,下坑缓冷36h。
实施例2
本实施例中碳素结构钢的化学成分按重量百分含量包括:C0.05~0.52%、Si0.25~0.29%、Mn0.68~0.72%、P≤0.025%、S≤0.010%、Al0.010~0.020%,其余为Fe及不可避免杂质。
本实施例中碳素结构钢的生产流程为:电炉冶炼+LF+VD→连铸方坯→热送或缓冷→小棒材轧制→缓冷→矫直→探伤→检验检查→上交。
其中本实施例提供的轧制过程中控轧控冷的方法具体为:
将尺寸为250mm×280mm的连铸坯置于加热炉中进行加热,加热1段将连铸坯加热至1120℃并保温50min,加热2段继续加热至1240℃并保温60min,均热段温度为1230℃并保温70min;出炉温度为1230℃,开轧温度为980℃。
终轧前进行第一次穿水冷却,能够细化奥氏体晶粒度,增加铁素体形核,第一次穿水冷却水箱水流量为160m3/h,将终轧温度控制为860℃;终轧完成后进行第二次穿水冷却,降低钢材降温温度梯度,缓慢冷却,改变铁素体和珠光体形态,第二次穿水冷却水箱水流量为150m3/h,将钢材上冷床温度控制为730℃。
本实施例使用的冷床设有保温罩,穿水冷却后的钢材上冷床后在保温罩内进行降温。钢材冷床上返红温度控制为810±5℃,为控制冷床钢材降温速度,钢材采用冷床双支过钢方式,即两根钢材在同一个冷床卡槽内,由于两根钢材距离较近,因此可以减低降温速度,将降温速度控制在1~2℃/s,钢材在冷床从810±5℃降温至400℃,锯切分段后于200℃收集钢材,下坑缓冷36h。
实施例3
本实施例中碳素结构钢的化学成分按重量百分含量包括:C0.05~0.52%、Si0.25~0.29%、Mn0.68~0.72%、P≤0.025%、S≤0.010%、Al0.010~0.020%,其余为Fe及不可避免杂质。
本实施例中碳素结构钢的生产流程为:电炉冶炼+LF+VD→连铸方坯→热送或缓冷→小棒材轧制→缓冷→矫直→探伤→检验检查→上交。
其中本实施例提供的轧制过程中控轧控冷的方法具体为:
将尺寸为250mm×280mm的连铸坯置于加热炉中进行加热,加热1段将连铸坯加热至1120℃并保温50min,加热2段继续加热至1180℃并保温60min,均热段温度为1175℃并保温70min;出炉温度为1175℃,开轧温度为980℃。
终轧前进行第一次穿水冷却,能够细化奥氏体晶粒度,增加铁素体形核,第一次穿水冷却水箱水流量为150m3/h,将终轧温度控制为870℃;终轧完成后进行第二次穿水冷却,降低钢材降温温度梯度,缓慢冷却,改变铁素体和珠光体形态,第二次穿水冷却水箱水流量为150m3/h,将钢材上冷床温度控制为740℃。
本实施例使用的冷床设有保温罩,穿水冷却后的钢材上冷床后在保温罩内进行降温。钢材冷床上返红温度控制为810±5℃,为控制冷床钢材降温速度,钢材采用冷床双支过钢方式,即两根钢材在同一个冷床卡槽内,由于两根钢材距离较近,因此可以减低降温速度,将降温速度控制在1~2℃/s,钢材在冷床从810±5℃降温至400℃,锯切分段后于200℃收集钢材,下坑缓冷36h。
实施例4
本实施例中碳素结构钢的化学成分按重量百分含量包括:C0.05~0.52%、Si0.25~0.29%、Mn0.68~0.72%、P≤0.025%、S≤0.010%、Al0.010~0.020%,其余为Fe及不可避免杂质。
本实施例中碳素结构钢的生产流程为:电炉冶炼+LF+VD→连铸方坯→热送或缓冷→小棒材轧制→缓冷→矫直→探伤→检验检查→上交。
其中本实施例提供的轧制过程中控轧控冷的方法具体为:
将尺寸为250mm×280mm的连铸坯置于加热炉中进行加热,加热1段将连铸坯加热至1120℃并保温50min,加热2段继续加热至1220℃并保温60min,均热段温度为1180℃并保温70min;出炉温度为1180℃,开轧温度为980℃。
终轧前进行第一次穿水冷却,能够细化奥氏体晶粒度,增加铁素体形核,第一次穿水冷却水箱水流量为160m3/h,将终轧温度控制为880℃;终轧完成后进行第二次穿水冷却,降低钢材降温温度梯度,缓慢冷却,改变铁素体和珠光体形态,第二次穿水冷却水箱水流量为150m3/h,将钢材上冷床温度控制为750℃。
本实施例使用的冷床设有保温罩,穿水冷却后的钢材上冷床后在保温罩内进行降温。钢材冷床上返红温度控制为810±5℃,为控制冷床钢材降温速度,钢材采用冷床双支过钢方式,即两根钢材在同一个冷床卡槽内,由于两根钢材距离较近,因此可以减低降温速度,将降温速度控制在1~2℃/s,钢材在冷床从810±5℃降温至400℃,锯切分段后于200℃收集钢材,下坑缓冷36h。
对比例1
本对比例未采用控轧控冷方法,本对比例与实施例1的区别在于:
终轧前不进行穿水冷却,终轧温度控制为980℃;终轧完成后不进行穿水冷却,钢材上冷床温度控制为850℃,且冷床不设保温罩,钢材采用单支过钢方式,即一根钢材在一个冷床卡槽内,钢材的降温速度为5℃/s,下坑缓冷时间为36h。
对比例2
本对比例未采用控轧控冷方法,本对比例与实施例2的区别在于:
终轧前不进行穿水冷却,终轧温度控制为980℃;终轧完成后不进行穿水冷却,钢材上冷床温度控制为850℃,且冷床不设保温罩,钢材采用单支过钢方式,即一根钢材在一个冷床卡槽内,钢材的降温速度为5℃/s,下坑缓冷时间为36h。
对比例3
本对比例未采用控轧控冷方法,本对比例与实施例3的区别在于:
终轧前不进行穿水冷却,终轧温度控制为980℃;终轧完成后不进行穿水冷却,钢材上冷床温度控制为850℃,且冷床不设保温罩,钢材采用单支过钢方式,即一根钢材在一个冷床卡槽内,钢材的降温速度为5℃/s,下坑缓冷时间为36h。
对比例4
本对比例未采用控轧控冷方法,本对比例与实施例4的区别在于:
终轧前不进行穿水冷却,终轧温度控制为980℃;终轧完成后不进行穿水冷却,钢材上冷床温度控制为850℃,且冷床不设保温罩,钢材采用单支过钢方式,即一根钢材在一个冷床卡槽内,钢材的降温速度为5℃/s,下坑缓冷时间为36h。
考察实施例1-4和对比例1-4得到的碳素结构钢热轧材的硬度,按GB/T230.1-2018标准进行钢材硬度检验,结果如表1所示。
表1
测试项目 | 1 | 2 | 3 | 4 |
对比例轧后硬度 | 211HB | 222HB | 225HB | 218HB |
实施例轧后硬度 | 197HB | 194HB | 198HB | 199HB |
由表1数据对比可知,实施例1-4制备的碳素结构钢热轧材的硬度显著低于对比例1-4。正常退火材硬度要求≤207HB,采用本发明提供的碳素结构钢控轧控冷方法能够降低热轧材硬度,使其达到退火材硬度要求。
同时,通过对终轧温度和冷床降温速度的精确控制,还能够减少氧化铁皮的生成,由图1实施例1采用控轧控冷方法轧制的碳素结构钢外观照片和图2对比例1未采用控轧控冷方法轧制的碳素结构钢外观照片的对比可以看出,实施例1控轧控冷方法轧制的碳素结构钢表面生成的氧化铁皮显著减少,本发明提供的控轧控冷方法能够节省钢材表面修磨费用和修复时间,实现降本增效。
Claims (10)
1.一种碳素结构钢控轧控冷方法,其特征在于,包括连铸坯加热→开轧→第一次穿水冷却→终轧→第二次穿水冷却→冷床扣罩降温→下坑缓冷;其中第一次穿水冷却将终轧温度控制为850~880℃;第二次穿水冷却将钢材上冷床温度控制为720~750℃。
2.根据权利要求1所述一种碳素结构钢控轧控冷方法,其特征在于,所述连铸坯加热工艺包括加热1段、加热2段和均热段,其中加热1段将连铸坯加热至1120℃并保温50~60min,加热2段继续加热至1180~1240℃并保温60~70min,均热段温度为1150~1230℃并保温70~80min。
3.根据权利要求1或2所述一种碳素结构钢控轧控冷方法,其特征在于,所述连铸坯加热的出炉温度为1150~1230℃。
4.根据权利要求3所述一种碳素结构钢控轧控冷方法,其特征在于,所述开轧的温度为980℃。
5.根据权利要求4所述一种碳素结构钢控轧控冷方法,其特征在于,所述第一次穿水冷却水箱水流量为150~160m3/h。
6.根据权利要求5所述一种碳素结构钢控轧控冷方法,其特征在于,所述第二次穿水冷却水箱水流量为150m3/h。
7.根据权利要求6所述一种碳素结构钢控轧控冷方法,其特征在于,所述冷床扣罩降温过程中钢材在冷床的返红温度控制为810±5℃,钢材在冷床从810±5℃降温至400℃,锯切分段后于200℃收集钢材,准备下坑缓冷。
8.根据权利要求7所述一种碳素结构钢控轧控冷方法,其特征在于,钢材在冷床降温过程中,采用冷床扣保温罩和双支过钢的方式控制钢材降温速度为1~2℃/s。
9.根据权利要求8所述一种碳素结构钢控轧控冷方法,其特征在于,所述钢材下坑缓冷时间为36h。
10.根据权利要求9所述一种碳素结构钢控轧控冷方法,其特征在于,所述碳素结构钢的化学成分按重量百分含量包括:C 0.05~0.52%、Si 0.25~0.29%、Mn 0.68~0.72%、P≤0.025%、S≤0.010%、Al 0.010~0.020%,其余为Fe及不可避免杂质。
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