CN112322865B - 一种提高高强度缆索钢铸坯质量的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种提高高强度缆索钢铸坯质量的工艺方法，包括：(1)铸坯入坑缓冷，入坑温度550～680℃，坯料采用“井”式堆放，先加盖冷却，冷速6～8℃/h，待温度到达300℃后，再开盖冷却到200℃以下，然后出坑；(2)开坯，所述铸坯经过加热后进行轧制，开轧温度≥1100℃；(3)抛丸探伤，丸粒直径为0.5‑1.0mm，所述铸坯抛丸前进速度为0.2‑0.3m/s；(4)局部修磨，修磨方式为机械点修磨和倒角修磨。本发明的工艺方法针对高强度缆索钢铸坯，控制入坑缓冷温度和冷却速度，有效避免了铸坯异常组织及表面和内裂纹的产生；采用机械点修磨和倒角修磨方式，提高成材率和生产效率，综合效益显著。
Description
技术领域
本申请涉及冶金技术领域，特别是涉及一种提高高强度缆索钢铸坯质量的工艺方法。
背景技术
桥梁缆索用镀锌钢丝、钢绞线是现代大型桥梁的核心，随着社会的发展进步，桥梁跨度不断增加，相应地，对桥梁缆索镀锌钢丝用盘条的质量要求也越来越高，对表面质量及心部质量等都有着苛刻的要求。
缆索钢坯料由于碳含量高，且含多种合金元素，冶炼时偏析较难控制，轧制后盘条心部易出现异常组织，且坯料表面质量控制不稳定，易出现凹坑、压痕、裂纹等，轧制后易造成表面缺陷，异常组织和表面质量问题都会影响后续用户的拉拔和扭转，并会造成质量及安全隐患。在轧制前对坯料进行处理，减轻偏析和清除坯料表面缺陷，变得至关重要。
现有技术中，专利CN 109175322A公开了一种大断面铸坯的缓冷方法，在500℃以上时，将高温铸坯置于缓冷坑内缓冷，减少了铸坯内外部缺陷的产生，该专利主要适用于C含量在0.3％以下的碳钢和合金钢等的缓冷，对于高碳缆索钢适用程度有限，并且未提及对缓冷时冷却速度的控制要求，对实际生产指导有限；专利CN 106425759A采用全扒皮修磨和倒角修磨方法清理弹簧钢表面缺陷，专利CN 109158960A采用粗修+精修来提高大规格弹簧钢坯表面质量，专利CN 104141039A提出对开坯后钢坯进行2-4mm修磨，上述几个专利中提到的修磨方法，在一定程度上消除了坯料表面缺陷，但是修磨量偏大，成材率低，流程复杂，修磨处理周期长，生产效率低，同时没有考虑如何提高坯料内部组织均匀性、减轻坯料偏析等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高高强度缆索钢铸坯质量的工艺方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高高强度缆索钢铸坯质量的工艺方法，包括：
(1)铸坯入坑缓冷，入坑温度550～680℃，坯料采用“井”式堆放，先加盖冷却，冷速6～8℃/h，待温度到达300℃后，再开盖冷却到200℃以下，然后出坑；
(2)开坯，所述铸坯经过加热后进行轧制，开轧温度≥1100℃；
(3)抛丸探伤，丸粒直径为0.5-1.0mm，所述铸坯抛丸前进速度为0.2-0.3m/s；
(4)局部修磨，修磨方式为机械点修磨和倒角修磨。
在该技术方案中，对于碳含量≥0.87％的高碳缆索钢，坯料在连铸过程极易发生碳元素的偏析，碳含量越高越容易因为冷速控制不当产生网状渗碳体。
发明人经研究发现碳含量≥0.87％的高碳缆索钢网状渗碳体形成温度区间为700～780℃，在此温度区间进行铸坯缓冷会不可避免的形成网状渗碳体。因此，本发明控制连铸坯入缓冷坑温度为550-680℃，若温度高于680℃，则保温坑内冷却时铸坯内部容易形成网状渗碳体，在后道次的轧制过程中难以通过高温完全溶解于奥氏体中，从而遗传至盘条中。若入保温坑温度低于550℃，铸坯表面温度梯度较大，对裂纹敏感性提高，且组织应力与氢的释放速度将大幅减小，需要延长保温时间，大大降低了生产节奏。同时，缓冷温度为300-680℃时，采用6～8℃/h的冷速进行缓冷，降低冷却过程产生的组织应力和热应力，避免铸坯表面和内裂纹产生的同时最大限度地提高生产节奏。
进一步地，所述步骤(3)中，探伤用磁粉浓度为0.5-1.0g/L，探伤速度为0.10-0.20m/s。
在该技术方案中，修磨前采用直径0.5-1.0mm的丸粒，以0.2-0.3m/s的速度进行抛丸，在去除铸坯表面氧化皮的同时，还可有效提高坯料的表面光洁度。探伤时磁粉浓度为0.5-1.0g/L，探伤速度为0.10-0.20m/s。能够使坯料表面凹坑、结疤、裂纹等缺陷充分暴露，为局部修磨创造有利条件。
进一步地，所述步骤(2)中，所述轧制采用9机架连轧，开坯前3架轧机每道次延伸系数控制为1.25-1.35，后6架轧机每道次延伸系数控制为1.1-1.2。
在该技术方案中，采用坯料尺寸为300mm×390mm，经过加热和九机架连轧后，坯料尺寸为140mm×140mm，通过提高开坯过程中的轧制温度，同时在开坯前三道次轧制中采用1.25-1.35的大延伸系数轧制，高温大压下量可以缩小坯料外层柱状晶区，增加坯料组织均匀性，使偏析程度降低。
进一步地，所述步骤(4)中，所述修磨工序中采用24-30目砂轮进行修磨，修磨后的缺陷处深、宽、长之比不大于1:5:10，角部修磨面的宽度为15-25mm，修磨面与水平面夹角为45±5。
在该技术方案中，采用24-30目砂轮进行机械点修磨和倒角修磨，在有效清除坯料表面缺陷的同时，可以提高修磨后坯料的平整度和光滑度，不会造成修磨缺陷的产生，同时避免了轧制时因角部变形不均而产生表面缺陷。
优选的，所述铸坯中碳质量分数≥0.87％。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明针对高强度缆索钢铸坯，通过连铸后缓冷，并控制入坑缓冷温度和冷却速度，有效避免了铸坯异常组织及表面和内裂纹的产生，有助于减少开坯后坯料的修磨量；在开坯时提高轧制温度，且前三道次采用大延伸系数轧制，提高坯料的组织均匀性；对修磨工艺进行优化，采用机械点修磨和倒角修磨方式，与传统全扒皮修磨相比，在尽量低的修磨量下，获得最佳修磨效果，减少了坯料和砂轮的磨损，提高成材率和生产效率，综合效益显著。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，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的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。
本发明中提高高强度缆索钢铸坯质量的方法，包括大方坯入坑缓冷、开坯、抛丸探伤、局部修磨工序，包括如下步骤：
(1)入坑缓冷时，入坑温度550～680℃，坯料采用“井”式堆放，先加盖冷却，冷速6～8℃/h，待温度到达300℃后，再开盖冷却到200℃以下，然后出坑。
(2)开坯时，坯料经过加热和九机架连轧，开轧温度≥1100℃，开坯前3架每道次延伸系数控制为1.25-1.35，后6架每道次延伸系数控制为1.1-1.2。
(3)抛丸探伤时，丸粒直径为0.5-1.0mm，铸坯抛丸前进速度为0.2-0.3m/s，探伤用磁粉浓度为0.5-1.0g/L，探伤速度为0.10-0.20m/s。
(4)修磨方式为机械点修磨+倒角修磨，采用24-30目砂轮，修磨后的缺陷处深、宽、长之比不大于1:5:10，倒角修磨时，角部修磨面的宽度为15-25mm，修磨面与水平面夹角为45±5°。
实施例1-5为采用上述方法对高强度缆索钢铸坯进行处理，对比例1-5针对与实施例相同的钢种，对连铸坯进行开坯和全扒皮修磨处理。开坯及精整过程参数如表1-表2所示，开坯后坯料低倍检验情况及盘条检验情况如表1-表3所示。
表1实施例及对比例入坑缓冷及开坯过程对比
表2实施例及对比例铸坯精整过程对比
表3实施例及对比例盘条检测情况及表面质量合格率对比
上述实施例1-5为采用新的入坑缓冷制度，增大开坯轧制温度和前三道次延伸系数，并进行局部修磨和倒角修磨处理；对比例采用原缓冷工艺，开坯采用原工艺温度和延伸系数，进行全修磨和倒角修磨。相对于对比例1-5，采用本发明的铸坯处理方法，有效改善了坯料偏析，中心偏析和中心疏松评级均降低0.5-1级，修磨总耗时减少了40％-55％，砂轮磨损减少了45％-60％，铸坯成材率提高了1％-1.5％，生产效率大幅提高，降本效果显著。
为验证本发明实施后盘条的质量，对实施例和对比例中处理过的铸坯按照相同轧制工艺轧制，采用实施例后，盘条中心偏析降低0.5-1级，网状渗碳体级别降低1-1.5级，实施例和对比例均未发现表面缺陷，表面质量合格率均为100％，说明本发明的方法能够完全满足对中间坯的处理要求。
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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (1)
1.一种提高高强度缆索钢铸坯质量的工艺方法，其特征在于：包括：
(1)铸坯入坑缓 冷，入坑温度550～680℃，坯料采用“井”式堆放，先加盖冷却，冷速6～8℃/h，待温度到达300℃后，再开盖冷却到200℃以下，然后出坑；
(2)开坯，所述铸坯经过加热后进行轧制，开轧温度≥1100℃；
(3)抛丸探伤，丸粒直径为0.5-1.0mm，所述铸坯抛丸前进速度为0.2-0.3m/s；
(4)局部修磨，修磨方式为机械点修磨和倒角修磨；
所述步骤(3)中，探伤用磁粉浓度为0.5-1.0g/L，探伤速度为0.10-0.20m/s；所述步骤(2)中，所述轧制采用9机架连轧，开坯前3架轧机每道次延伸系数控制为1.25-1.35，后6架轧机每道次延伸系数控制为1.1-1.2；
所述铸坯中碳质量分数≥0.87％；
所述步骤(4)中，所述修磨工序中采用24-30目砂轮进行修磨，修磨后的缺陷处深、宽、长之比不大于1:5:10，角部修磨面的宽度为15-25mm，修磨面与水平面夹角为45±5°。
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