CN112251678A - 一种高韧性40Cr热轧圆钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于热轧圆钢技术领域，提供了一种高韧性40Cr热轧圆钢及其生产方法，40Cr热轧圆钢的组成按质量分数为：C：0.37‑0.44wt％，Si：0.17‑0.37wt％，Mn：0.50‑0.80wt％，V：0.32‑0.35wt％，P：≤0.025wt％，Y：0.2‑0.25wt％，S：≤0.025wt％，Cr：0.8‑1.10wt％，Ta:0.3‑0.54wt％，Al：0.010‑0.025wt％，Als：0.025～0.040％，Nb：0.02～0.04％，N：0.0060～0.0100％，其余为Fe和微量的杂质；通过先加入碳粉，碳粉会与钢水中的溶解氧反应生成CO，在钢水内及其上表面形成CO气氛；再加入硅锰合金，可快速不断地将钢水中FeO中的氧脱除，提高脱氧速度和脱氧效果，进一步提高铸坯的冲击韧性、抗爆裂性、耐腐蚀性以及抗锈蚀性，通过控制进入粗轧的开轧温度和冷却速度，使温度降低的，不需进行正火处理，减少正火之后轧材产生弯曲和炉内烧损，减少校直和修磨费用，提高成材率。

Description

一种高韧性40Cr热轧圆钢及其生产方法
技术领域
本发明属于热轧圆钢技术领域，尤其涉及一种高韧性40Cr热轧圆钢及其生产方法。
背景技术
40Cr是我国GB的标准钢号，40Cr钢是机械制造业使用最广泛的钢之一；热轧圆钢是一种冶金的专业术语，是圆钢的一种，属于建筑用钢材；40cr圆钢是指截面为圆形的实心长条钢材。圆钢分为热轧、锻制和冷拉三种。热轧圆钢的规格为5.5-250毫米。其中:5.5-25毫米的小圆钢大多以直条成捆供应，常用作钢筋、螺栓及各种机械零件；大于25毫米的圆钢，主要用于制造机械零件或作无缝钢管坯。
热轧圆钢生产步骤主要包括有铁水熔炼、合金添加和脱氧、造渣、浇铸和热轧，对于热轧圆钢来说，直径越大，厚度越大，对于有一定厚度的轧件来说，从表皮到内部，冷却液对轧件的冷却能力是越来越弱的，同时直径越大，内部储存的热能越多，冷却液将轧件以一定冷却速度冷却下来后，内部储存的热能对表皮损失的热能补偿越快，故冷却效果随着直径的增加变得越来越差。
发明内容
本发明提供一种高韧性40Cr热轧圆钢及其生产方法，旨在解决热轧圆钢直径越大，厚度越大，对于有一定厚度的轧件来说，从表皮到内部，冷却液对轧件的冷却能力是越来越弱的问题。
本发明是这样实现的，一种高韧性40Cr热轧圆钢，40Cr热轧圆钢的组成按质量分数为：C：0.37-0.44wt％，Si：0.17-0.37wt％，Mn：0.50-0.80wt％，V： 0.32-0.35wt％，P：≤0.025wt％，Y：0.2-0.25wt％，S：≤0.025wt％，Cr：0.8-1.10wt％， Ta:0.3-0.54wt％，Al：0.010-0.025wt％，Als：0.025～0.040％，Nb：0.02～0.04％，N：0.0060～0.0100％，其余为Fe和微量的杂质。
本发明是这样实现的，一种高韧性40Cr热轧圆钢的生产方法包括如下步骤：步骤一：铁水和废钢加入至转炉中熔炼，并在出钢前加入铝铁，最后向钢包中出钢；
步骤二：向钢包中出钢过程全程吹氩，且在钢包中钢水含量为四分之一到四分之三之间，按顺序添加碳粉，硅锰合金、高碳铬铁、钒铁合金粉末、钇铁合金粉末、钽铁合金粉末，最后将钢水吊送到LE炉中；
步骤三：向LE炉中先后加入石灰、石灰石以及萤石，并通电造渣，控制渣量和碱度，之后加热并加入钛铁，开始喂铁钙线，然后通氩气进行软吹，最后将之送入到连铸机上；
步骤四：连铸机中的钢水从钢包倒入中间包并从中间包的底部依次流入结晶室、二冷区进行拉胚连铸；
步骤五：待铸坯冷却至室温后再送入加热炉，进行预热后再进行均热；
步骤六：圆连铸坯的圆周方向全方位进行高压除鳞工作；
步骤七：空冷后进行粗轧，在进行多道次往复式轧制的同时冷却水进行水冷，最后进行拉引矫直机锯切和空冷
优选的，步骤一中、将铁水和废钢加入至转炉中，进行常规顶部和底部复合吹炼控制吹炼氧压0.8-0.82MPa，当出钢温度在1620-1640℃时，出钢前，向钢水中加入1.0-1.2kg/吨钢的铝铁，带起熔融且检测钢水内含碳量，控制转炉终点碳为0.10-0.20wt％，再向钢包内出钢。
优选的，步骤二中、转炉向钢包内出钢过程中全程吹氩，当钢包内钢水位于钢包内钢水最大容量的1/4到3/4之间时，按顺序依次向钢包中加0.33-0.58kg/ 吨钢的加入碳粉、9.00-9.17kg/吨钢的硅锰合金、13.75-15.83kg/吨钢的高碳铬铁、 12.50-15.00kg/吨钢的钒铁合金粉末、11.67-13.33kg/吨钢的钇铁合金粉末和 14.17-16.25kg/吨钢的钽铁合金粉末，待钢包内钢水达到钢包内钢水最大容量时将钢水吊送至LF炉。
优选的，步骤三中、向LE炉中加入14.62-15.38kg/吨钢的石灰、 12.95-13.16kg/吨钢的石灰石、1.23-1.54kg/吨钢的萤石，然后通电造渣，控制总渣量为8-12kg/吨钢，终渣碱度3.0-4.5，以及炉渣变白保持10分钟以上，再将钢水加热至1570-1580℃，加入0.91-1.06kg/吨
优选的，钢的钛铁，再开始喂线处理：以3-5m/s的喂线速度向钢水内喂入 250m铁钙线；喂线结束以流量为40-60L/min的氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间大于13min；吹软结束后将钢水从LF炉中引出并吊送至连铸机。
优选的，步骤四中、将LF炉精炼的钢水倒入连铸机的回转台上的钢包内，在由钢包倒入中间包并从中间包的底部依次流入结晶室和二冷区，将钢水浇铸成铸坯断面为φ450mm的铸坯，其中控制中间包温度为1517-1527℃，结晶器水流量190m3/h，结晶器电磁搅拌电流强度200A、运行频率2.5Hz，二冷区的二冷比水量(水/钢)：0.18L/kg，制得铸坯。
优选的，步骤五中、待铸坯冷却至室温后再送入加热炉，冷坯入加热炉，预热区温度为820℃，将φ450mm圆连铸坯装入加热炉进行预热后升温至 1210℃，进行均热，均热时间48min。
优选的，步骤六中、高压水除鳞采用水压为19Mpa，在圆连铸坯的圆周方向全方位进行6s除鳞。
优选的，在开坯轧制前圆连铸坯先以0.3℃/s的降温速率空冷100s，粗轧开轧温度为1043℃，经过7道次往复式轧制，同时开启轧辊冷却水和地辊冷却水冷却，得到中间坯，在连轧前中间坯以0.3℃/s的降温速率进行水冷，进行8道次连轧，并开启轧辊冷却水，控制进入连轧机的温度为861℃，将连轧后的圆钢通过拉引矫直机拉动，铸坯的拉速0.35-0.37m/min，最后进行锯切，锯切后进入冷床空冷至353℃后，再进入缓冷坑缓冷38h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种高韧性40Cr热轧圆钢及其生产方法，通过先加入碳粉，碳粉会与钢水中的溶解氧反应生成CO，在钢水内及其上表面形成CO气氛；再加入硅锰合金，可快速不断地将钢水中FeO中的氧脱除，提高脱氧速度和脱氧效果，进一步提高铸坯的冲击韧性、抗爆裂性、耐腐蚀性以及抗锈蚀性，通过控制进入粗轧的开轧温度和冷却速度，使温度降低的，不需进行正火处理，减少正火之后轧材产生弯曲和炉内烧损，减少校直和修磨费用，提高成材率，缩短交货时间。
附图说明
图1为本发明的生产步骤流程示意图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：将铁水和废钢加入至转炉中，进行常规顶部和底部复合吹炼控制吹炼氧压0.8-0.82MPa，当出钢温度在 1620-1640℃时，出钢前，向钢水中加入1.0-1.2kg/吨钢的铝铁，带起熔融且检测钢水内含碳量，控制转炉终点碳为0.10-0.20wt％，再向钢包内出钢，转炉向钢包内出钢过程中全程吹氩，当钢包内钢水达到钢包内钢水最大容量的1/4时，向钢包中加入0.33-0.58kg/吨钢的碳粉、9.00-9.17kg/吨钢的硅锰合金、 13.75-15.83kg/吨钢的高碳铬铁、12.50-15.00kg/吨钢的钒铁合金粉末、11.67-13.33kg/吨钢的钇铁合金粉末和14.17-16.25kg/吨钢的钽铁合金粉末，加入顺序为先加碳粉，再加硅锰合金、高碳铬铁、钒铁合金粉末、钇铁合金粉末、钽铁合金粉末，并且在钢包被钢水达到钢包内钢水最大容量的3/4时之前加完上述添加物料，待钢包内钢水达到钢包内钢水最大容量时将钢水吊送至LF炉，将来自脱氧合金化中的钢水倒入LF炉内，加入14.62-15.38kg/吨钢的石灰、 12.95-13.16kg/吨钢的石灰石、1.23-1.54kg/吨钢的萤石，然后通电造渣，控制总渣量为8-12kg/吨钢，终渣碱度3.0-4.5，以及炉渣变白保持10分钟以上，再将钢水加热至1570-1580℃，加入0.91-1.06kg/吨钢的钛铁，再开始喂线处理：以 3-5m/s的喂线速度向钢水内喂入250m铁钙线；喂线结束以流量为40-60L/min 的氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间大于13min；吹软结束后将钢水从LF炉中引出并吊送至连铸机；将来自S3LF炉精炼的钢水倒入连铸机的回转台上的钢包内，在由钢包倒入中间包并从中间包的底部依次流入结晶室、二冷区、拉引矫直机和切断设备，将钢水浇铸成铸坯断面为φ450mm的铸坯，其中控制中间包温度为1517-1527℃，结晶器水流量190m3/h，结晶器电磁搅拌电流强度 200A、运行频率2.5Hz，二冷区的二冷比水量(水/钢)：0.18L/kg，拉引矫直机拉动铸坯拉速0.35-0.37m/min；待铸坯冷却至室温后再送入加热炉，冷坯入加热炉，预热区温度为820℃，将φ450mm圆连铸坯装入加热炉进行预热后升温至1210℃，进行均热，均热时间48min；水压为19Mpa，在圆连铸坯的圆周方向全方位进行6s除鳞；在开坯轧制前圆连铸坯先以0.3℃/s的降温速率空冷 100s；粗轧开轧温度为1043℃，经过7道次往复式轧制，同时开启轧辊冷却水和地辊冷却水冷却，得到中间坯；在连轧前中间坯以0.3℃/s的降温速率进行水冷；进行8道次连轧，并开启轧辊冷却水，控制进入连轧机的温度为861℃；将连轧后的圆钢进行锯切，锯切后进入冷床空冷至353℃后，再进入缓冷坑缓冷38h，即获得高韧性40Cr热轧圆钢。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高韧性40Cr热轧圆钢，其特征在于：40Cr热轧圆钢的组成按质量分数为：C：0.37-0.44wt％，Si：0.17-0.37wt％，Mn：0.50-0.80wt％，V：0.32-0.35wt％，P：≤0.025wt％，Y：0.2-0.25wt％，S：≤0.025wt％，Cr：0.8-1.10wt％，Ta:0.3-0.54wt％，Al：0.010-0.025wt％，Als：0.025～0.040％，Nb：0.02～0.04％，N：0.0060～0.0100％，其余为Fe和微量的杂质。
2.应用权利要求1中所述的一种高韧性40Cr热轧圆钢的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：铁水和废钢加入至转炉中熔炼，并在出钢前加入铝铁，最后向钢包中出钢；
步骤二：向钢包中出钢过程全程吹氩，且在钢包中钢水含量为四分之一到四分之三之间，按顺序添加碳粉，硅锰合金、高碳铬铁、钒铁合金粉末、钇铁合金粉末、钽铁合金粉末，最后将钢水吊送到LE炉中；
步骤三：向LE炉中先后加入石灰、石灰石以及萤石，并通电造渣，控制渣量和碱度，之后加热并加入钛铁，开始喂铁钙线，然后通氩气进行软吹，最后将之送入到连铸机上；
步骤四：连铸机中的钢水从钢包倒入中间包并从中间包的底部依次流入结晶室、二冷区进行拉胚连铸；
步骤五：待铸坯冷却至室温后再送入加热炉，进行预热后再进行均热；
步骤六：圆连铸坯的圆周方向全方位进行高压除鳞工作；
步骤七：空冷后进行粗轧，在进行多道次往复式轧制的同时冷却水进行水冷，最后进行拉引矫直机锯切和空冷。
3.如权利要求2所述的一种高韧性40Cr热轧圆钢的生产方法，其特征在于：步骤一中、将铁水和废钢加入至转炉中，进行常规顶部和底部复合吹炼控制吹炼氧压0.8-0.82MPa，当出钢温度在1620-1640℃时，出钢前，向钢水中加入1.0-1.2kg/吨钢的铝铁，带起熔融且检测钢水内含碳量，控制转炉终点碳为0.10-0.20wt％，再向钢包内出钢。
4.如权利要求2所述的一种高韧性40Cr热轧圆钢的生产方法，其特征在于：步骤二中、转炉向钢包内出钢过程中全程吹氩，当钢包内钢水位于钢包内钢水最大容量的1/4到3/4之间时，按顺序依次向钢包中加0.33-0.58kg/吨钢的加入碳粉、9.00-9.17kg/吨钢的硅锰合金、13.75-15.83kg/吨钢的高碳铬铁、12.50-15.00kg/吨钢的钒铁合金粉末、11.67-13.33kg/吨钢的钇铁合金粉末和14.17-16.25kg/吨钢的钽铁合金粉末，待钢包内钢水达到钢包内钢水最大容量时将钢水吊送至LF炉。
5.如权利要求2所述的一种高韧性40Cr热轧圆钢的生产方法，其特征在于：步骤三中、向LE炉中加入14.62-15.38kg/吨钢的石灰、12.95-13.16kg/吨钢的石灰石、1.23-1.54kg/吨钢的萤石，然后通电造渣，控制总渣量为8-12kg/吨钢，终渣碱度3.0-4.5，以及炉渣变白保持10分钟以上，再将钢水加热至1570-1580℃，加入0.91-1.06kg/吨钢的钛铁，再开始喂线处理：以3-5m/s的喂线速度向钢水内喂入250m铁钙线；喂线结束以流量为40-60L/min的氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间大于13min；吹软结束后将钢水从LF炉中引出并吊送至连铸机。
6.如权利要求2所述的一种高韧性40Cr热轧圆钢的生产方法，其特征在于：步骤四中、将LF炉精炼的钢水倒入连铸机的回转台上的钢包内，在由钢包倒入中间包并从中间包的底部依次流入结晶室和二冷区，将钢水浇铸成铸坯断面为φ450mm的铸坯，其中控制中间包温度为1517-1527℃，结晶器水流量190m3/h，结晶器电磁搅拌电流强度200A、运行频率2.5Hz，二冷区的二冷比水量(水/钢)：0.18L/kg，制得铸坯。
7.如权利要求2所述的一种高韧性40Cr热轧圆钢的生产方法，其特征在于：步骤五中、待铸坯冷却至室温后再送入加热炉，冷坯入加热炉，预热区温度为820℃，将φ450mm圆连铸坯装入加热炉进行预热后升温至1210℃，进行均热，均热时间48min。
8.如权利要求2所述的一种高韧性40Cr热轧圆钢的生产方法，其特征在于：步骤六中、高压水除鳞采用水压为19Mpa，在圆连铸坯的圆周方向全方位进行6s除鳞。
9.如权利要求2所述的一种高韧性40Cr热轧圆钢的生产方法，其特征在于：在开坯轧制前圆连铸坯先以0.3℃/s的降温速率空冷100s，粗轧开轧温度为1043℃，经过7道次往复式轧制，同时开启轧辊冷却水和地辊冷却水冷却，得到中间坯，在连轧前中间坯以0.3℃/s的降温速率进行水冷，进行8道次连轧，并开启轧辊冷却水，控制进入连轧机的温度为861℃，将连轧后的圆钢通过拉引矫直机拉动，铸坯的拉速0.35-0.37m/min，最后进行锯切，锯切后进入冷床空冷至353℃后，再进入缓冷坑缓冷38h。
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