CN112210648B - 一种低硫钢控温轧制析出微米尺度纯MnS工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低硫钢控温轧制析出微米尺度纯MnS工艺，涉及轧制控制技术领域。该低硫钢控温轧制析出微米尺度纯MnS工艺，包括如下步骤：S1、进行轧钢操作，并监控轧材的表面温度，轧制温度为750‑1050℃，轧制过程中的变形速率为6％压下量/s以上。该低硫钢控温轧制析出微米尺度纯MnS工艺，通过控制轧制温度、轧制变形量和变形速率，在特定温度下利用轧制过程产生的变形能(外部轧制能量)的作用引发微米尺度的MnS弥散析出，并通过控制轧制后的冷却速率，促进析出的MnS进一步长大，提高钢铁材料的抗疲劳性能，可以有效增加低含硫钢中微米级别MnS夹杂物的比例，在提高产品抗疲劳性能的同时，避免钢中较高的硫含量带来的A类夹杂物超标问题。

Description

一种低硫钢控温轧制析出微米尺度纯MnS工艺
技术领域
本发明涉及轧制控制技术领域，具体为一种低硫钢控温轧制析出微米尺度纯MnS工艺。
背景技术
钢中细小弥散的微米级别MnS塑性夹杂物可以在基体产生裂纹时起到止裂孔的作用，因此，提高钢中细小弥散的微米级别MnS夹杂物的比例，对于提高钢铁材料的抗疲劳强度具有显著作用。目前提高钢种MnS夹杂物比例都要求钢中存在较高的S含量。如中国发明专利CN 102277531 B《一种高速铁路车辆车轮用钢》中通过提高钢中S含量在0.006％～0.015％之间，可以提高钢中MnS的比例。但该方法由于钢中S含量较高，易造成A类夹杂物超标，不符合产品要求。文献《热变形取向电工钢中MnS的析出行为》、《取向电工钢加工过程中第二相粒子的析出行为》、《取向硅钢中MnS粒子形核析出的动力学计算与分析》等文献中指出通过在高温下保温一段时间促使Mn、S原子固溶在基体中，在一定温度下进行热变形，从而促进在铁素体中析出纳米级别的MnS粒子。
现有技术中，难以很好的保证低含硫钢中微米级别MnS夹杂物的比例，在提高产品抗疲劳性能的时，容易出现由于钢中较高的硫含量而导致的A类夹杂物超标，从而使得产品的质量下降。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种低硫钢控温轧制析出微米尺度纯MnS工艺，解决了现有技术中，难以很好的保证低含硫钢中微米级别MnS夹杂物的比例，在提高产品抗疲劳性能的时，容易出现由于钢中较高的硫含量而导致的A类夹杂物超标的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种低硫钢控温轧制析出微米尺度纯MnS工艺，包括如下步骤：
S1、进行轧钢操作，并监控轧材的表面温度，轧制温度为750-1050℃，轧制过程中的变形速率为6％压下量/s以上，轧制过程的压下量为10％以上；
S2、当轧材温度范围为750-1050℃时，对轧材进行1-3次轧制，利用轧制过程产生的变形能，为微米尺度MnS的析出提供外部轧制能量，引发微米尺度MnS弥散析出；
S3、通过控制轧制过程冷却速率为1℃/秒-10℃/秒，促进析出的MnS进一步长大，使产品中产生大量弥散分布的微米级别MnS夹杂物，提高产品的抗疲劳性能。
优选的，在步骤S2中，每次轧制变形量为10-40％，轧制变形时间为1-5秒。
优选的，轧材的化学成分质量百分数为：S：≤0.004％，Mn：0.5％～2.0％，余量为铁和C、Si、P、N、H、Ti、Cr、V、Ca的合金元素。
(三)有益效果
本发明提供了一种低硫钢控温轧制析出微米尺度纯MnS工艺。具备以下有益效果：该低硫钢控温轧制析出微米尺度纯MnS工艺，通过控制轧制温度、轧制变形量和变形速率，在特定温度下利用轧制过程产生的变形能(外部轧制能量)的作用引发微米尺度的MnS弥散析出，并通过控制轧制后的冷却速率，促进析出的MnS进一步长大，提高钢铁材料的抗疲劳性能，可以有效增加低含硫钢中微米级别MnS夹杂物的比例，在提高产品抗疲劳性能的同时，避免钢中较高的硫含量带来的A类夹杂物超标问题。
附图说明
图1为本发明实施例的参数表示意图。
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做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。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种低硫钢控温轧制析出微米尺度纯MnS工艺，包括如下步骤：
S1、进行轧钢操作，并监控轧材的表面温度，轧制温度为750-1050℃，轧制过程中的变形速率为6％压下量/s以上，轧制过程的压下量为10％以上，轧材的化学成分质量百分数为：S：≤0.004％，Mn：0.5％～2.0％，余量为铁和C、Si、P、N、H、Ti、Cr、V、Ca的合金元素；
S2、当轧材温度范围为750-1050℃时，对轧材进行1-3次轧制，利用轧制过程产生的变形能，为微米尺度MnS的析出提供外部轧制能量，引发微米尺度MnS弥散析出，其中每次轧制变形量为10-40％，轧制变形时间为1-5秒；
S3、通过控制轧制过程冷却速率为1℃/秒-10℃/秒，促进析出的MnS进一步长大，使产品中产生大量弥散分布的微米级别MnS夹杂物，提高产品的抗疲劳性能。
选取试验材料(化学成分质量百分数为S：0.002％、Mn：0.73％、C：0.54％、Si：0.30％、P：0.008％，其余为Fe及其他微量合金元素)进行控温轧制试验，轧制过程控制参数如下表，轧制完成后对钢中0.5μm以上夹杂物进行ASPEX定量分析，统计其中纯MnS夹杂物(夹杂物成分分析仅有[Mn]、[S]两种元素)所占比例。
通过实施例可以看出，在相同原材料的情况下，通过适当的轧制温度及冷却速率，可以显著提高钢中微米级纯MnS夹杂物比例，利用其止裂性能，可以提高材料的抗疲劳性能。
综上所述，该低硫钢控温轧制析出微米尺度纯MnS工艺，通过控制轧制温度、轧制变形量和变形速率，在特定温度下利用轧制过程产生的变形能(外部轧制能量)的作用引发微米尺度的MnS弥散析出，并通过控制轧制后的冷却速率，促进析出的MnS进一步长大，提高钢铁材料的抗疲劳性能，可以有效增加低含硫钢中微米级别MnS夹杂物的比例，在提高产品抗疲劳性能的同时，避免钢中较高的硫含量带来的A类夹杂物超标问题。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种低硫钢控温轧制析出微米尺度纯MnS工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1、进行轧钢操作，并监控轧材的表面温度，轧制温度为750-1050℃，轧制过程中的变形速率为6％压下量/s以上，轧制过程的压下量为10％以上，轧材中Mn的化学成分质量百分数为：0.5％～2.0％；
S2、当轧材温度范围为750-1050℃时，对轧材进行1-3次轧制，利用轧制过程产生的变形能，为微米尺度MnS的析出提供外部轧制能量，引发微米尺度MnS弥散析出，其中每次轧制变形量为10-40％，轧制变形时间为1-5秒；
S3、通过控制轧制过程冷却速率为1℃/秒-10℃/秒，促进析出的MnS进一步长大，使产品中产生大量弥散分布的微米级别MnS夹杂物，提高产品的抗疲劳性能。
2.根据权利要求1所述的一种低硫钢控温轧制析出微米尺度纯MnS工艺，其特征在于：轧材的化学成分质量百分数为：S：≤0.004％，Mn：0.5％～2.0％，余量为铁和C、Si、P、N、H、Ti、Cr、V、Ca的合金元素。
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