CN112122342B - 40CrNiMo钢种的加工方法和40CrNiMo圆钢 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种40CrNiMo圆钢的加工方法和40CrNiMo圆钢，其中，40CrNiMo圆钢的加工方法包括：步骤S10，第一段加热，于连续炉内以第一预设加热温度加热所述40CrNiMo连铸坯；步骤S20，第二段加热，于连续炉内以第二预设加热温度加热所述40CrNiMo连铸坯；步骤S30，除鳞，除去所述40CrNiMo连铸坯表面的氧化铁皮；步骤S40，轧制成型；其中，所述第一预设加热温度为1200～1230℃，所述第二预设加热温度为1160～1200℃。本发明的加工方法，有效地保证热成型的圆钢满足探伤要求，不需要进行人工修磨、剥皮后复探即能制备完毕，其较大程度上降低了工人的劳动强度，提高了圆钢的生产效率。
Description
技术领域
本发明属于金属加工技术领域，更具体地说，它涉及一种40CrNiMo钢种的加工方法及运用该方法制得的40CrNiMo圆钢。
背景技术
圆钢，是一种成型后为圆柱状实心的条状钢材，按照制备工艺分为热轧、锻制和冷拉三种。
热轧是目前常用的制备手段，针对于40CrNiMo圆钢，其在制备过程中，Ni与炉气中的S发生反应形成熔点更低的NiS网状组织，熔化破坏了钢坯在较低温度下形成的保护膜，使钢坯在加热过程中α铁素体增加，从而加剧了氧在钢中的扩散，氧化加剧，氧化铁皮粘性增大，随着保温时间延长，钢坯氧化铁皮变厚。
在钢坯出炉除鳞后表面仍存有大量氧化铁皮，从而，导致加热后的轧制过程中，氧化铁皮大量被压入金属表面，轧制后的圆钢不能满足探伤要求，需要进行人工修磨、剥皮后复探才能制备完毕，其较大程度上增加了工人的劳动强度，严重地影响圆钢的生产效率。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种40CrNiMo钢种的轧制方法，保证成型的圆钢满足探伤要求，不需要进行人工修磨、剥皮后复探即能制备完毕，其较大程度上降低了工人的劳动强度，提高了圆钢的生产效率。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种40CrNiMo圆钢的加工方法，包括：
步骤S10，第一段加热，于连续炉内以第一预设加热温度加热所述40CrNiMo连铸坯；
步骤S20，第二段加热，于连续炉内以第二预设加热温度加热所述40CrNiMo连铸坯；
步骤S30，除鳞，除去所述40CrNiMo连铸坯表面的氧化铁皮；
步骤S40，轧制成型；
其中，所述第一预设加热温度为1200～1230℃，所述第二预设加热温度为1160～1200℃。
在其中一个实施例中，所述第一预设加热温度为1215℃。
在其中一个实施例中，所述第二预设加热温度为1180℃。
在其中一个实施例中，定义于所述步骤S20中，所述连续炉内的空燃比的比值为C，C≤1.8。
在其中一个实施例中，于所述步骤S40中，所述步骤S30包括：采用高压喷水除去所述40CrNiMo连铸坯表面的氧化铁皮。
在其中一个实施例中，所述步骤S40包括：
步骤S41，采用轻压下轧制工艺轧制所述40CrNiMo连铸坯；
步骤S42,采用高压喷水清扫所述40CrNiMo连铸坯的表面；
其中，所述步骤S41、所述步骤S42依次进行，或，所述步骤S41、所述步骤S42同时进行。
在其中一个实施例中，定义于所述轻压下轧制工艺中，压下量为D，则36.6mm≤D≤37mm。
在其中一个实施例中，定义于所述轻压下轧制工艺中，轧制道次为E，则13道次≤E≤15道次。
在其中一个实施例中，定义所述步骤S10和所述步骤S20的总加工时间为T，则130min≤T≤180min。
本发明还提出一种40CrNiMo圆钢，采用40CrNiMo圆钢的加工方法加工而成，所述40CrNiMo圆钢的加工方法包括：
步骤S1，提供40CrNiMo连铸坯；
步骤S10，第一段加热，于连续炉内以第一预设加热温度加热所述40CrNiMo连铸坯；
步骤S20，第二段加热，于连续炉内以第二预设加热温度加热所述40CrNiMo连铸坯；
步骤S30，除鳞，除去所述40CrNiMo连铸坯表面的氧化铁皮；
步骤S40，轧制成型；
其中，所述第一预设加热温度为1200～1230℃，所述第二预设加热温度为1160～1200℃。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
其一，通过采用“高烧低保”的加热方式对40CrNiMo连铸坯进行加工，有效抑制了FeO·SiO2的共晶低熔物、NiS物质的生成，同时降低FeO·SiO2的共晶低熔物、NiS物质的生成的粘性，使得除磷过程中更容易将两者除于连铸坯的表面；
其二，通过控制第二次加热过程中连续炉内的空燃比，在保证燃料完全燃烧的前提下，使空气过剩量达到最小限度，以减少氧化铁皮的产生，从而保证在轧制过程中，大大减少了压入至钢坯内的氧化铁皮；
其三，通过在轧制过程同时采用高压喷水对连铸坯表面进行清扫，以保证在轧制过程中，大大减少了压入至钢坯内的氧化铁皮；
综上，通过在圆钢的制备过程中，有效减少氧化铁皮、FeO·SiO2的共晶低熔物、NiS物质的生成等物质的生成，减少压入至钢坯内的氧化铁皮，以保证成型的圆钢满足探伤要求，不需要进行人工修磨、剥皮后复探即能制备完毕，其较大程度上降低了工人的劳动强度，提高了圆钢的生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明提出的40CrNiMo钢种的轧制方法的一实施例的流程示意图;
图2是本发明实施例1得到的圆钢的探伤情况示意图；
图3是本发明实施例2得到的圆钢的探伤情况示意图；
图4是本发明实施例3得到的圆钢的探伤情况示意图；
图5是本发明对比例1得到的圆钢的探伤情况示意图；
图6是本发明对比例2得到的圆钢的探伤情况示意图；
图7是本发明对比例3得到的圆钢的探伤情况示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
现有40CrNiMo圆钢的加工方法，在钢坯出炉除鳞后表面仍存有大量氧化铁皮，从而，导致加热后的轧制过程中，氧化铁皮大量被压入金属表面，轧制后的圆钢不能满足探伤要求，需要进行人工修磨、剥皮后复探才能制备完毕，其较大程度上增加了工人的劳动强度，严重地影响圆钢的生产效率。
鉴于此，本发明提出一种40CrNiMo圆钢的加工方法及40CrNiMo圆钢，旨在提供一种40CrNiMo圆钢的加工方法，提高40CrNiMo圆钢的生产效率。
参见图1-图4，本发明公开了一种40CrNiMo钢种的轧制方法，包括：
步骤S1，提供40CrNiMo连铸坯；
需要说明的是，40CrNiMo连铸坯是炼钢炉炼成的钢水经过连铸机铸造后得到的产品，在本方案中，40CrNiMo钢种的40CrNiMo连铸坯为原料进行加工。
步骤S10，第一次加热，于连续炉内以第一预设加热温度对所述40CrNiMo连铸坯进行分段加热；
需要说明的是，在本方案中，采用的是二段式加热制度，其包括加热期和均热期，总加热时间为T（130min≤T≤180min），本步骤即二段式加热制度中的加热期，将40CrNiMo连铸坯直接装入温度为第一预设加热温度的连续炉内进行加热。
其中，所述第一预设加热温度为1200～1230℃，具体地，第一预设加热温度可以为1200℃、1210℃、1215℃、1220℃、1230℃等，优选为1215℃，在这一温度下，有利于40CrNiMo连铸坯在加热过程中，有效地降低了熔化的FeO·SiO2共晶低熔物、NiS物质在出炉后的粘性，使得FeO·SiO2共晶低熔物、NiS物质更易于由40CrNiMo连铸坯脱落，便于后续对由40CrNiMo连铸坯除鳞。
若第一预设加热温度低于1200℃或更多，则40CrNiMo连铸坯出炉后的温度将会更低，其表面产生的FeO·SiO2共晶低熔物、NiS物质在出炉后的粘性更强，不易于由40CrNiMo连铸坯脱落，不便于后续对由40CrNiMo连铸坯除鳞。
步骤S20，均匀加热，调整温度为第二预设加热温度，以对所述40CrNiMo连铸坯进行均匀加热；
于本步骤中，为二段式加热制度中的均热期，将40CrNiMo连铸坯直接装入温度为第二预设加热温度的连续炉内进行加热。
其中，所述第二预设加热温度为1160～1200℃，具体地，第二预设加热温度可以为1160℃、1170℃、1180℃、1190℃、1200℃等，优选为1180℃。
需要说明的是，40CrNiMo连铸坯于出炉前0.5～1h，也即均热期时，其温度比加热期降低30～40℃，采用“高烧低保”的加热工艺进行加热，更有利于使得FeO·SiO2共晶低熔物、NiS物质更易于由40CrNiMo连铸坯脱落，便于后续对由40CrNiMo连铸坯除鳞。
进一步的，于本步骤中，连续炉中的空燃比的比值C≤1.8，空燃比是代表在连续炉中，混合气中空气与燃料之间的质量的比值，其优选为：1.3，于连续炉内，当空燃比为1.3时，有利于在保证燃料完全燃烧的前提下，使空气过剩量达到最小，以最大程度降低FeO物质（氧化铁皮）的产生。
步骤S30，除鳞，除去所述40CrNiMo连铸坯表面的氧化铁皮；值得注意的是，步骤S30包括：采用高压水除去所述40CrNiMo连铸坯表面的氧化铁皮。出炉后，采用高压喷水，将40CrNiMo连铸坯表面产生的冲洗掉，以避免在后续轧制的过程中，将40CrNiMo连铸坯表面上的氧化铁皮压入金属内而导致成品产生缺陷。
步骤S40，轧制成型；
需要说明的是，于步骤S30之后，剩余部分氧化铁皮残留于40CrNiMo连铸坯表面，未能完全除去，若按照以往轧制工艺，进行重压下轧制，则将会把残留于40CrNiMo连铸坯表面的氧化铁皮压入40CrNiMo连铸坯的坯料内。
鉴于此，所述步骤S40有效地减少残留于40CrNiMo连铸坯表面的氧化铁皮压入40CrNiMo连铸坯内，所述步骤S40包括：
步骤S41，采用轻压下轧制工艺轧制所述40CrNiMo连铸坯；
具体地，于本实施例中，通过二辊可逆轧机，采用轻压下轧制工艺对40CrNiMo连铸坯进行轧制。
其中，定义于轻压下轧制工艺中的压下量为D，轧制道次为E，则36.6mm≤D≤37mm，则13道次≤E≤15道次，压下量D优选为36.6mm，轧制道次E优选为13道次。
步骤S42,采用高压喷水清扫所述40CrNiMo连铸坯的表面；
可以理解，通过高压喷水清扫40CrNiMo连铸坯的表面，有利于使得残留于40CrNiMo连铸坯表面的氧化铁皮大量扫除，减少压入40CrNiMo连铸坯内的氧化铁皮。
其中，所述步骤S41、所述步骤S42依次进行，或，所述步骤S41、所述步骤S42同时进行。
于本实施例中，所述步骤S41、所述步骤S42同时进行，以保证在轧制的同时，40CrNiMo连铸坯在轧制过程中，氧化铁皮已于40CrNiMo连铸坯表面脱落。
本发明进一步提出一种40CrNiMo圆钢，所述40CrNiMo圆钢采用如上所述的40CrNiMo圆钢的加工方法制得，这种40CrNiMo圆钢的强度更高，表面完整性更好。
本发明通过采用“高烧低保”的加热方式对40CrNiMo连铸坯进行加工，有效抑制了FeO·SiO2的共晶低熔物、NiS物质的生成，同时降低FeO·SiO2的共晶低熔物、NiS物质的生成的粘性，使得除磷过程中更容易将两者除于连铸坯的表面；通过控制第二次加热过程中连续炉内的空燃比，在保证燃料完全燃烧的前提下，使空气过剩量达到最小限度，以减少氧化铁皮的产生，从而保证在轧制过程中，大大减少了压入至钢坯内的氧化铁皮；通过在轧制过程同时采用高压喷水对连铸坯表面进行清扫，以保证在轧制过程中，大大减少了压入至钢坯内的氧化铁皮。
综上，本发明提出的40CrNiMo圆钢的加工方法，通过在圆钢的制备过程中，有效减少氧化铁皮、FeO·SiO2的共晶低熔物、NiS物质的生成等物质的生成，减少压入至钢坯内的氧化铁皮，以保证成型的圆钢满足探伤要求，不需要进行人工修磨、剥皮后复探即能制备完毕，其较大程度上降低了工人的劳动强度，提高了圆钢的生产效率，同时以保证了探伤合格率，而且由于其含有的氧化铁较少，圆钢成型的抗拉强度也较强。
以下集合具体实施例合附图对本发明的技术档案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用于限定本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，将20支40CrNiMo连铸坯放入连续炉内加热，首先，进行第一次加热，其第一预设加热温度为1215℃，之后，进行第二次加热，其第二预设加热温度为1180℃，空燃比的比值C为1.5，第一次加热和第二加热的总加热时间T为150min，加热后，对其进行高压水除磷，之后，对其进行轧制，轧制过程中，其压下量为37mm，轧制道次为13道次，最后制得成品圆钢，并记录其探伤合格率情况，其探伤合格率为97.37%，如图2所示。
实施例2，将20支40CrNiMo连铸坯放入连续炉内加热，首先，进行第一次加热，其第一预设加热温度为1210℃，之后，进行第二次加热，其第二预设加热温度为1170℃，空燃比的比值C为1.6，第一次加热和第二加热的总加热时间T为155min，加热后，对其进行高压水除磷，之后，对其进行轧制，轧制过程中，其压下量为38mm，轧制道次为14道次，最后制得成品圆钢，并记录其探伤合格率情况，其探伤合格率为96.37%，如图3所示。
实施例3，将20支40CrNiMo连铸坯放入连续炉内加热，首先，进行第一次加热，其第一预设加热温度为1220℃，之后，进行第二次加热，其第二预设加热温度为1190℃，空燃比的比值C为1.55，第一次加热和第二加热的总加热时间T为150min，加热后，对其进行高压水除磷，之后，对其进行轧制，轧制过程中，其压下量为39mm，轧制道次为15道次，最后制得成品圆钢，并记录其探伤合格率情况，其探伤合格率为96.97%，如图4所示。
对比例1，将20支40CrNiMo连铸坯放入连续炉内加热，首先，进行第一次加热，其第一预设加热温度为1180℃，之后，进行第二次加热，其第二预设加热温度为1200℃，空燃比的比值C为2.5，第一次加热和第二加热的总加热时间T为190min，加热后，对其进行高压水除磷，之后，对其进行轧制，轧制过程中，其压下量为58mm，轧制道次为13道次，最后制得成品圆钢，并记录其探伤合格率情况，其探伤合格率为68.37%，如图5所示。
对比例2，将20支40CrNiMo连铸坯放入连续炉内加热，首先，进行第一次加热，其第一预设加热温度为1190℃，之后，进行第二次加热，其第二预设加热温度为1220℃，空燃比的比值C为2.7，第一次加热和第二加热的总加热时间T为180min，加热后，对其进行高压水除磷，之后，对其进行轧制，轧制过程中，其压下量为56mm，轧制道次为13道次，最后制得成品圆钢，并记录其探伤合格率情况，其探伤合格率为67.13%，如图五所示。
对比例3，将20支40CrNiMo连铸坯放入连续炉内加热，首先，进行第一次加热，其第一预设加热温度为1200℃，之后，进行第二次加热，其第二预设加热温度为1240℃，空燃比的比值C为2.65，第一次加热和第二加热的总加热时间T为200min，加热后，对其进行高压水除磷，之后，对其进行轧制，轧制过程中，其压下量为54mm，轧制道次为13道次，最后制得成品圆钢，并记录其探伤合格率情况，其探伤合格率为67.51%，如图6所示。
1、探伤合格率记录
根据上述记录的探伤合格率情况，对本发明实施例1-3以及对比例1-3得到的40CrNiMo圆钢进行探伤合格率情况对比，制得表1。
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
| 探伤合格率 | 97.37% | 96.37% | 96.97% | 68.37% | 67.13% | 67.51% |
显然，由表1可以看出，与对比例1-3制备的热作模具钢相比，本发明实施例制备的40CrNiMo圆钢的探伤合格率更高，也即氧化铁皮轧制如圆钢内的含量更少，性能更加优良。
2、强度测定
根据GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验方法》，对本发明实施例1-3以及对比例1-3得到的40CrNiMo圆钢进行拉伸试验，以测定圆钢的抗拉强度，制得表2。
表2热作模具钢拉伸试验(单位：MPa)
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
| 拉伸强度 | 687 | 675 | 680 | 640 | 645 | 655 |
显然，由表2可以看出，与对比例1-3制备的热作模具钢相比，本发明实施例制备的热作模具钢的拉伸强度更高，性能更加优良。
综上可知，本发明提出的热作模具钢的热处理方法，各条件下得到的热作圆钢具有明显的韧性及强度优势，能够广泛应用于各种圆钢中。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种40CrNiMo圆钢的加工方法，其特征在于，包括：
步骤S10，第一段加热，于连续炉内以第一预设加热温度加热40CrNiMo连铸坯；
步骤S20，第二段加热，于连续炉内以第二预设加热温度加热所述40CrNiMo连铸坯，其中，所述连续炉内的空燃比的比值为C，C≤1.8；
步骤S30，除鳞，除去所述40CrNiMo连铸坯表面的氧化铁皮；
步骤S40，轧制成型；
所述步骤S40包括：
步骤S41，采用轻压下轧制工艺轧制所述40CrNiMo连铸坯；
步骤S42,采用高压喷水清扫所述40CrNiMo连铸坯的表面；
其中，所述步骤S41、所述步骤S42依次进行，或，所述步骤S41、所述步骤S42同时进行；
其中，所述第一预设加热温度为1200～1230℃为二段式加热制度中的加热期，所述第二预设加热温度为1160～1200℃为二段式加热制度中的均热期，40CrNiMo连铸坯于出炉前0.5～1h，也即均热期时，其温度比加热期降低30～40℃，采用“高烧低保”的加热工艺进行加热，更有利于使得FeO·SiO2共晶低熔物、NiS物质更易于由40CrNiMo连铸坯脱落，便于后续对由40CrNiMo连铸坯除鳞；定义于所述轻压下轧制工艺中，压下量为D，轧制道次为E，则36.6mm≤D≤37mm，13道次≤E≤15道次。
2.如权利要求1所述的40CrNiMo圆钢的加工方法，其特征在于，所述第一预设加热温度为1215℃。
3.如权利要求1所述的40CrNiMo圆钢的加工方法，其特征在于，所述第二预设加热温度为1180℃。
4.如权利要求1所述的40CrNiMo圆钢的加工方法，其特征在于，所述步骤S30包括：采用高压喷水除去所述40CrNiMo连铸坯表面的氧化铁皮。
5.如权利要求1至4中任一项所述的40CrNiMo圆钢的加工方法，其特征在于，定义所述步骤S10和所述步骤S20的总加工时间为T，则130min≤T≤180min。
6.一种40CrNiMo圆钢，其特征在于，采用如权利要求1至4中任一项所述的40CrNiMo圆钢的加工方法加工而成。
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