CN112008498B - 一种中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法，其依次包括步骤：板坯一次修磨，板坯缓冷；以及板坯二次修磨。该中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法可以平衡中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯对于消除表面缺陷和温度控制的各项要求，在满足无缺陷铸坯送轧制工序的前提下保证了铸坯冷却过程中碳化物析出和马氏体相变的受控，避免了铸坯在生产过程中断裂的情况，也避免了在后续轧制过程中由于铸坯表面缺陷所引起的遗传缺陷的发生。使得采用该消除方法进行生产时可以很好地保证产品质量和安全生产。

Description

一种中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法

技术领域

本发明涉及一种钢种表面缺陷消除方法，尤其涉及一种不锈钢钢种的表面缺陷消除方法。

背景技术

马氏体不锈钢具有高硬度的钢种特点，所以普遍应用于刀具制造领域。中国刀具制造总量居于世界前列，但仍有部分刀具制造所需的钢种需要进口，比如中高碳(C的质量百分比≥0.45％)马氏体不锈钢。碳含量是保证马氏体不锈钢热处理硬度的主要元素，要使马氏体钢的热处理硬度达到58HRC左右，必须加入0.5％左右的碳含量。但是，碳含量提高使钢基体高温强度提高、塑性降低，连铸生产难度增大，因而，会带来了宽面纵向裂纹、偏离角纵裂等质量缺陷。又由于因为钢基体强度提高，由此增加了消缺处理难度，因而带来了后续处理的一系列问题。

目前，当中高碳马氏体不锈钢铸坯存在上述的质量缺陷时，切割后不能直接送往轧制工序，而是需要进行消缺处理后才能送往轧制工序。这是因为，若不进行消缺处理而直接轧制将使中高碳马氏体不锈钢铸坯的缺陷遗传至钢卷，从而影响后续产品的质量水平。

而现有技术中，消缺处理的方法通常采用修磨工艺。

然而，由于马氏体不锈钢铸坯切割后从高温状态冷却下来的过程中铸坯组织有碳化物析出，同时存在马氏体相变，这些冷却过程的转变使得铸坯塑性下降，后续的铸坯运输和加热过程存在断坯风险。所以必须降低铸坯冷却速度，避免铸态组织中碳化物的析出速度，以免集中形成粗大、聚集的碳化物组织，同时也减缓了铸态组织马氏体相变的速度，减少了铸坯的应力集中现象。

另外，中高碳马氏体不锈钢铸坯根据具体成分和规格不同，在送轧制工序前要求温度不能低于某一特定值，否则将可能带来铸坯运输、加热过程铸坯断裂或者轧制过程断带等严重后果。

综合上述考虑，对于中高碳马氏体不锈钢铸坯的消缺处理必须做到：在铸坯温度降低至工艺规定的最低温度之前完成铸坯消缺处理，并需保证铸坯在此过程中减缓碳化物的析出和马氏体相变的速度。

因此，现有技术的中高碳马氏体不锈钢铸坯修磨消缺工艺为一步式工艺，也就是说，在铸坯切割后，将铸坯直接调运铸坯缓冷坑进行缓冷处理，并在铸坯温度缓慢冷却到450℃时将铸坯吊运至修磨机组，根据铸坯缺陷情况进行修磨作业，要求将铸坯表面缺陷一次完全清除，随后在铸坯温度降低至一定温度之前完成修磨，并将铸坯送至热轧工序保温，等待轧制作业。

需要指出的是，现有技术存在一定缺陷：随着钢中碳含量的增加，马氏体不锈钢基体的硬度、强度增加，同时在铸坯温度降低后，铸坯表面的硬度也有提高，以不锈钢领域常用的修磨工艺进行铸坯消缺处理效率较低，因而，导致耗时较长，在完全消缺后发现铸坯温度过低导致铸坯断裂，这极易造成连铸收得率降低，生产成本提高。而在一些情况下，由于中高碳马氏体不锈钢铸坯硬度高、难消缺的特点，在消缺过程中当铸坯温度接近最低消缺温度限制时可能消缺作业没有完成，为避免铸坯报废造成的重大经济损失，往往采取中断修磨操作直接送坯的做法，这导致铸坯带缺陷进入下工序，造成成品质量问题。

基于此，期望获得一种中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法，其可以克服上述现有技术的不足，快速简易地对铸坯表面进行表面缺陷消除。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法，该中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法可以平衡中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯对于消除表面缺陷和温度控制的各项要求，在满足无缺陷铸坯送轧制工序的前提下保证了铸坯冷却过程中碳化物析出和马氏体相变的受控，避免了铸坯在生产过程中断裂的情况，也避免了在后续轧制过程中由于铸坯表面缺陷所引起的遗传缺陷的发生。使得采用该消除方法进行生产时可以很好地保证产品质量和安全生产。

为了实现上述目的，本发明提出了一种中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法，依次包括步骤：板坯一次修磨，板坯缓冷；以及板坯二次修磨。

在本发明所述的技术方案中，本案的中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法采用不同于现有技术的一步式修磨消缺工艺，而是两段式修磨消缺工，即包括了板坯一次修磨以及板坯二次修磨，以克服现有技术的不足。

其中，板坯一次修磨利用铸坯处于高温阶段时完成表面缺陷的修磨，修磨完成后铸坯表面无缺陷，但此时，粗糙度较高，因而，需要板坯二次修磨，以提高铸坯表面光洁度。

经过板坯缓冷后，进行板坯二次修磨，其目的在于消除修磨粗糙面，提高送热轧的铸坯表面光洁度。

进一步地，在本发明所述的中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法在，板坯一次修磨的修磨压力为14KN～18KN。

上述方案中，考虑到为了兼顾修磨磨削比和修磨质量的要求，因此，可以将板坯一次修磨的修磨压力设置在14KN～18KN。

在一些实施方式中，修磨可以采用14+16#混合砂轮进行修磨。

进一步地，在本发明所述的中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法中，板坯一次修磨采用整面修磨方式，每一面的修磨完成后在该修磨面的中间400mm～500mm处加一次附加修磨。

进一步地，在本发明所述的中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法中，板坯一次修磨的铸坯整面磨削量为1.0-2.0mm/面，中间400mm～500mm处的磨削量为2.0-3.0mm/面。

当然，考虑到板坯一次修磨时需要铸坯处于较高的温度，因此，可以在一些实施方式中，可以将连铸二冷强度控制在在0.6～0.8L/t，以保证铸坯具有比较高的温度。

在一些实施方式中，也可以将连铸拉速设置在1.1～1.4m/min，以保证铸坯具有比较高的温度。

另外，在一些实施方式中，可以采用在铸坯经火焰切割机切割成定尺后，行车直接吊运铸坯至修磨台车进行修磨，以保证铸坯具有比较高的温度。

进一步地，在本发明所述的中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法中，板坯二次修磨的修磨压力为10KN～12KN。

进一步地，在本发明所述的中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法中，板坯二次修磨采用整面修磨方式，一面的修磨完成后即进行另一面的修磨。

进一步地，在本发明所述的中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法中，板坯二次修磨的铸坯整面磨削量为0.25-0.75mm/面。

进一步地，在本发明所述的中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法中，板坯一次修磨的起始温度750℃～850℃，板坯一次修磨结束时的温度600℃～700℃。

上述方案中，本案发明人通过大量实验研究发现，根据中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯高温相图，考虑到碳化物析出的时间和数量，中高碳马氏体不锈钢在1160℃左右开始析出碳化物，并且在降温至600℃时左右析出比例仍基本稳定，也就是说，在中高碳马氏体不锈钢开始析出碳化物直至600℃左右的该温度段，若不进行铸坯缓冷而是进行铸坯的表面缺陷消除也不会引起碳化物的大量析出。

因此，在上述方案中，不同于现有技术从450℃才开始进行修磨，本案可以从更高的温度例如≥750℃℃时开始进行板坯一次修磨，即在铸坯切割后不进行缓冷，而是直接进行板坯一次修磨进行表面缺陷的消除处理，利用高温下铸坯强度、硬度较低的特点提高修磨效率，缩短修磨时间，同时也给后续的板坯缓冷以及板坯二次修磨预留更多的温度余量，增加了铸坯可供表面缺陷的消除处理的温度区间，从而可以更好地实现同时保证铸坯表面缺陷的消除和铸坯温度控制高于在后续轧制工序中所要求的最低温度。

进一步地，在本发明所述的中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法中，板坯缓冷的起始温度为板坯一次修磨结束时的温度，板坯缓冷的结束温度为400-450℃，板坯缓冷的速度为5-15℃/min。

上述方案中，缓冷装置可以采用半埋入式缓冷坑或者带保温材料的箱型缓冷罩。

进一步地，在本发明所述的中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法中，板坯二次修磨的起始温度为板坯缓冷的结束温度，板坯二次修磨结束时的温度200℃～300℃。

本发明所述的中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法相较于现有技术具有如下所述的优点以及有益效果：

本发明所述的中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法综合考虑了中高碳马氏体不锈钢铸坯表面缺陷消除和温度控制要求之间的平衡，增加了铸坯可供表面缺陷消除处理的温度区间，在满足无缺陷铸坯送轧制工序的前提下保证了铸坯冷却过程中碳化物析出和马氏体相变的受控，避免铸坯或带钢在生产过程中断裂的重大生产事故，也避免了轧制过程产生由于铸坯缺陷引起的遗传性缺陷发生，同时满足产品质量和安全生产的要求。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例对本发明所述的中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。

实施例1-6

在实施例1-6中，中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯采用如表1所示的化学成分进行冶炼，钢水经连铸铸成铸坯，连铸二冷强度0.65L/t，连铸拉速1.15m/min，铸坯宽度1250mm，随后铸坯经火焰切割机切割成定尺后，行车直接吊运铸坯至修磨台车进行对中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除，其依次包括步骤：

板坯一次修磨：板坯一次修磨的起始温度为750℃～850℃，板坯一次修磨的结束时的温度为600℃～700℃，修磨砂轮采用14+16#混合砂轮，修磨压力为14KN～18KN，板坯一次修磨采用整面修磨方式，每一面的修磨完成后在该修磨面的中间400mm～500mm处加一次附加修磨，板坯一次修磨的铸坯整面磨削量为1.0-2.0mm/面，中间400mm～500mm处的磨削量为2.0-3.0mm/面。

板坯缓冷：板坯一次修磨结束后，由行车吊运进缓冷坑进行板坯缓冷，板坯缓冷的起始温度为板坯一次修磨结束时的温度，板坯缓冷的结束温度为400-450℃，板坯缓冷的速度为5-15℃/min。

板坯二次修磨：板坯二次修磨的起始温度为板坯缓冷的结束温度，板坯二次修磨结束时的温度200℃～300℃，板坯二次修磨的修磨压力为10KN～12KN，板坯二次修磨采用整面修磨方式，一面的修磨完成后即进行另一面的修磨，板坯二次修磨的铸坯整面磨削量为0.25-0.75mm/面。

最终修磨完成后的板坯送热轧工序，保温等待轧制，此时板坯表面无缺陷残留。

由此可以看出，本案实施例1-6所采用的的消除方法可以快速有效地消除中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷，在满足无缺陷铸坯送轧制工序的前提下保证了铸坯冷却过程中碳化物析出和马氏体相变的受控，避免了铸坯在生产过程中断裂的情况，也避免了在后续轧制过程中由于铸坯表面缺陷所引起的遗传缺陷的发生。使得采用该消除方法进行生产时可以很好地保证产品质量和安全生产。

表1列出了实施例1-6所采用的中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯的各化学元素的质量百分配比。

表1.(wt％，余量为Fe和其他不可避免的杂质元素)

实施例	C	Si	Mn	S	P	Cr	Mo	V
									1	0.49	0.35	0.59	0.01	0.027	14.44	0.62	0.11
2	0.52	0.31	0.55	0.01	0.021	14.51	0.61	0.13
									3	0.63	0.41	0.71	0.01	0.023	13.21	-	-
4	0.48	0.52	0.82	0.02	0.025	14.93	0.69	0.15
									5	0.55	0.49	0.63	0.02	0.028	14.21	0.64	0.15
6	0.52	0.53	0.69	0.01	0.030	14.33	0.71	0.13

表2列出了实施例1-6的中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯进行表面缺陷的消除时所涉及的具体工艺参数。

表2.

综上所述可以看出，本发明所述的中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法综合考虑了中高碳马氏体不锈钢铸坯表面缺陷消除和温度控制要求之间的平衡，增加了铸坯可供表面缺陷消除处理的温度区间，在满足无缺陷铸坯送轧制工序的前提下保证了铸坯冷却过程中碳化物析出和马氏体相变的受控，避免铸坯或带钢在生产过程中断裂的重大生产事故，也避免了轧制过程产生由于铸坯缺陷引起的遗传性缺陷发生，同时满足产品质量和安全生产的要求

需要说明的是，本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。

此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。

还需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法，其特征在于，依次包括步骤：板坯一次修磨，板坯缓冷；以及板坯二次修磨，其中板坯一次修磨的修磨压力为14KN～18KN，板坯二次修磨的修磨压力为10KN～12KN；

其中，板坯一次修磨采用整面修磨方式，每一面的修磨完成后在该修磨面的中间400mm～500mm处加一次附加修磨；板坯二次修磨采用整面修磨方式，一面的修磨完成后即进行另一面的修磨；

其中，板坯缓冷的起始温度为板坯一次修磨结束时的温度，板坯缓冷的结束温度为400-450℃，板坯缓冷的速度为5-15℃/min。

2.如权利要求1所述的中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法，其特征在于，板坯一次修磨的铸坯整面磨削量为1.0-2.0mm/面，中间400mm～500mm处的磨削量为2.0-3.0mm/面。

3.如权利要求1所述的中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法，其特征在于，板坯二次修磨的铸坯整面磨削量为0.25-0.75mm/面。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法，其特征在于，板坯一次修磨的起始温度750℃～850℃，板坯一次修磨结束时的温度600℃～700℃。

5.如权利要求1-3中任意一项所述的中高碳马氏体不锈钢连铸铸坯表面缺陷的消除方法，其特征在于，板坯二次修磨的起始温度为板坯缓冷的结束温度，板坯二次修磨结束时的温度200℃～300℃。