CN112404130B - 一种控制s45c脱碳方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制S45C脱碳方法，包括控制加热炉的加热标准为1120℃～1150℃，并使剥皮后的连铸坯在均热段和二次加热段总共的在炉时间为150～190分钟。本发明不仅能很好解决S45C钢表面脱碳层比例大问题，减少了后续成钢后重新剥皮的工序，而且不需要变动设备，既简单易行，又满足了稳定生产S45C钢的要求，有效地降低了生产成本，提高了生产效率。

Description

一种控制S45C脱碳方法

技术领域

本发明涉及轧钢控轧控冷的技术领域，更具体地说，它涉及一种控制S45C脱碳方法。

背景技术

脱碳是指钢的含碳量减少的现象称为脱碳。钢的加热温度过高或在高温下停留时间过长时易发生氧化作用，脱碳是扩散作用的结果，脱碳时一方面是氧向钢内扩散；另一方面钢中的碳向外扩散。对某些重要的运动零件，例如汽车齿轮齿条、前轴、平衡轴和螺栓、螺母标准件等零件，由于脱碳引起的失效进行了分析,结果表明表面脱碳层的铁素体组织强度低,引起了塑性变形、开裂，导致零件的失效，表面隐藏的脱碳层影响零件的使用寿命，研究表明，脱碳层厚度与零件寿命存在负相关关系。

现行S45C钢轧制工艺主要是采用常规的加热方法，按现行工艺对S45C钢进行轧制，轧制后的圆钢表面脱碳严重，不符合客户对产品表面的脱碳要求，需通过剥皮工序去除圆钢表面脱碳层，严重影响圆钢的生产效率，增加了企业生产成本以及工人的劳动强度，严重时还会造成圆钢表面脱碳不合格报废。现行轧制工艺如下：加热炉加热，原加热工艺加热标准为1150℃～1200℃，将连铸坯送入加热炉内按特钢加热工艺标准进行加热，均热段和二次加热段总共在炉时间180～220分钟，当连铸坯温度和加热时间达到工艺要求后出钢；高压水除磷；连轧机依次进行粗轧、中轧和精轧；热锯定尺分段；精整接收圆钢进行倒棱、矫直、漏磁表面探伤、超声内部探伤等精加工；剥皮，圆钢表面脱碳层比例合格后交付客户使用。

S45C钢种主要应用于齿条，齿条是依靠本身的结构尺寸和材料强度来承受外载荷的，这就要求材料具有较高强度韧性和耐磨性，但按照现有技术对于连铸坯温度和加热时间的加工工艺要求，会导致圆钢表面脱碳层厚度超标，须最后成钢时重新进行剥皮处理。

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控制S45C脱碳方法。本发明不仅能很好解决S45C钢表面脱碳层比例大问题，减少了后续成钢后重新剥皮的工序，而且不需要变动设备，既简单易行，又满足了稳定生产S45C钢的要求，有效地降低了生产成本，提高了生产效率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种控制S45C脱碳方法，包括控制加热炉的加热标准为1120℃～1150℃，并使剥皮后的连铸坯在均热段和二次加热段总共的在炉时间为150～190分钟。

在其中一个实施例中，所述连铸坯分批次送入加热炉内，每批次坯料≤100吨，每批次坯料之间留有20～30m的距离。

在其中一个实施例中，所述连铸坯尺寸为280mm×280mm。

在其中一个实施例中，还包括以下步骤：

S1、当连铸坯温度和加热时间达到要求后出钢，得到钢坯；

S2、去除所述钢坯表面的氧化铁皮；

S3、粗轧，得到轧制坯；

S4、利用液压剪切头切除所述轧制坯端部缺陷；

S5、中轧；

S6、精轧；

S7、热锯定尺分段，通过定尺机定尺后用砂轮锯分段，得到多段圆钢；

S8、对圆钢进行倒棱、矫直、漏磁表面探伤、超声内部探伤的精加工工序。

在其中一个实施例中，在所述步骤S3、步骤S5和步骤S6中，所述粗轧、中轧和精轧使用的轧制机组均包括多台平立交替布置的短应力轧机。

在其中一个实施例中，在所述步骤S3中，所述粗轧使用的轧制机组为6台第一连轧机，且多台所述第一连轧机的轧辊直径均为850mm。

在其中一个实施例中，在所述步骤S5中，所述中轧使用的轧制机组为6台第二连轧机，且多台所述第二连轧机的轧辊直径均为750mm。

在其中一个实施例中，在所述步骤S6中，所述精轧使用的轧制机组为8台第三连轧机，且多台所述第三连轧机的轧辊直径均为550mm。

在其中一个实施例中，在所述步骤S6中，所述精轧的具体方式为：全线实现无扭、微张力或无张力控制轧制。

在其中一个实施例中，在所述步骤S2中，去除所述钢坯表面的氧化铁皮的具体方法为：利用高压水冲洗所述钢坯表面。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明不仅能很好解决S45C钢表面脱碳层比例大问题，减少了后续成钢后重新剥皮的工序，而且不需要变动设备，既简单易行，又满足了稳定生产S45C钢的要求，有效地降低了生产成本，提高了生产效率。

2、本发明的有益效果是采用改进的加热温度和加热时间相结合，由于随加热温度提高与加热时间的增加，脱碳深度严重增加，通过降低加热温度以及控制加热时间，有效的降低了钢坯加热时表面产生的脱碳。坯料分批次加热，可以通过钢坯与钢坯之间的空步控制钢坯在二次加热段的加热温度和时间。用来轧制坯料的钢坯在其加热前脱碳越多，坯料脱碳也越多，因为钢坯在轧制成品钢材(中间坯料)前加热时也要产生一些脱碳，所以使钢坯尽可能少的脱碳是很重要的，通过坯料剥皮，不仅能去除坯料表面缺陷，同时有效的去除了坯料表面的脱碳层。

3、采用改进的轧制工艺方法，能够使S45C连铸坯钢轧制后的圆钢脱碳比例层比例大幅度降低，新工艺轧制后的圆钢脱碳层比例控制在1％内，轧制后的圆钢无需进行剥皮就能满足客户要求，满足了稳定生产S45C钢的生产要求，有效地降低了生产成本，缩短了圆钢的制造周期，提高了交货效率，具有很好的实用性，可以在同类产线上推广应用。

附图说明

图1是本发明一种控制S45C脱碳方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

一种控制S45C脱碳方法，包括控制加热炉的加热标准为1120℃～1150℃，并使剥皮后的连铸坯在均热段和二次加热段总共的在炉时间为150～190分钟。本发明不仅能很好解决S45C钢表面脱碳层比例大问题，减少了后续成钢后重新剥皮的工序，而且不需要变动设备，既简单易行，又满足了稳定生产S45C钢的要求，有效地降低了生产成本，提高了生产效率。零件上不加工的部分(黑皮部分)脱碳层全部保留在零件上，这将使性能下降。而零件的加工面上脱碳层的深度如在机械加工余量范围内，可以在加工时切削掉；但如超过加工余量范围，脱碳层将部分保留下来，使性能下降。有时因为锻造工艺不当，脱碳层局部堆积，机械加工时将不能完全去掉而保留在零件上，引起性能不均，严重时造成零件报废。因此，在加工之前通过剥皮先去除连铸坯的脱碳层，并且尤其是在加热炉加热过程中，尽量减少脱碳层的形成，越早处理待加工坯体的脱碳层，可有效避免表面形成的脱碳层深度的加大，而且使用本方法的改进，通过降低加热温度以及控制加热时间，有效地降低了钢坯加热时表面产生的脱碳，使加工完成后，尤其是按要求精加工完成后，无需重新剥皮来去除脱碳层，大大降低钢坯整体的加工难度。

在其中一个实施例中，连铸坯分批次送入加热炉内，每批次坯料≤100吨，每批次坯料之间留有20～30m的距离。为了保证每批次坯料均能加热均匀有效，而且也能更好地控制坯料的加热温度和加热时间，坯料需分批次进行加热，可以通过钢坯与钢坯之间空余40步的距离，以控制钢坯在均热段进入二次加热段的加热温度和时间。在本实施例中，连铸坯尺寸选择为280mm×280mm。合适的连铸坯尺寸可更加方便控制其受热的均匀程度，使连铸坯符合上述加热温度和时间的标准，而若需要生产制作不同尺寸的成品钢时，可通过后续分段切割来控制，并且由于后续无需再次剥皮去除脱碳层，因此，分段切割等后续加工步骤也更容易控制尺寸，降低加工难度。

如图1所示，本方法还包括以下步骤：

S1、当连铸坯温度和加热时间达到要求后出钢，即按照上述要求，利用加热炉对连铸坯进行加热，控制加热炉的加热标准为1120℃～1150℃，并使剥皮后的连铸坯在均热段和二次加热段总共的在炉时间为150～190分钟，得到钢坯；

S2、去除钢坯表面的氧化铁皮，同时由于步骤S1中减少了产生脱碳层的可能，去除氧化铁皮过程进一步保证去除可能局部堆积的脱碳层；

S3、粗轧，得到轧制坯；

S4、利用液压剪切头切除轧制坯端部缺陷，只取用加热均匀且容易控制，而且在粗轧中加工质量更好的中部位置进行下一步加工，端部切除后作为废料回收利用；

S5、中轧；

S6、精轧；通过至少三次轧制，使初步出炉时较为高温的钢坯在此过程中不断冷却，同时不断被轧制而使内部更为紧密，形成所需的成品钢材；

S7、热锯定尺分段，通过定尺机定尺后用砂轮锯分段，可根据客户等需求，直接切割成需要的尺寸大小，无需如现有技术中预留重新剥除脱碳层的厚度，节省了材料也减少了加工难度，从而得到多段圆钢；

S8、对圆钢进行倒棱、矫直、漏磁表面探伤、超声内部探伤的精加工工序，后续这些精加工工序均无需预留剥皮厚度，可对应所需尺寸直接进行加工和检测，圆钢探伤合格后即可交付客户使用。

在其中一个实施例中，在步骤S3、步骤S5和步骤S6中，粗轧、中轧和精轧使用的轧制机组均包括多台平立交替布置的短应力轧机。轧机受到的轧制力通过轧辊、轧辊轴承、箱体、铜螺母、拉杆等各受力部件的内应力行成一个闭合的环线，即应力线。轧机底座和压下机构不受轧制力，应力线较普通轧机短，提高了轧机强度，减少了轧机的弹性变形，所以也被称为短应力线轧机，该种轧机预调性能好，换辊快，成材率高。而多台轧机平立交替布置可使受轧钢坯受力更加均匀，提高成材质量。

在其中一个实施例中，在步骤S3中，粗轧使用的轧制机组为6台第一连轧机，且多台第一连轧机的轧辊直径均为850mm。在步骤S5中，中轧使用的轧制机组为6台第二连轧机，且多台第二连轧机的轧辊直径均为750mm。在步骤S6中，所述精轧使用的轧制机组为8台第三连轧机，且多台第三连轧机的轧辊直径均为550mm。对于不同轧制状态的受轧钢坯采用不同尺寸的连轧机，由粗轧到中轧再到精轧，应采用的连轧机轧辊直径需不断减小，轧辊直径减小则多台相同的连轧机之间距离可以相对减小，因此可以提高轧制质量和轧制精度，但毕竟对于钢材而言，其硬度较大，不能直接运用精轧的方式进行加工，否则容易使钢材内部突然受力过大而产生损伤，因此，最优方案是分为至少三次逐渐递进的轧制方式。

在其中一个实施例中，在步骤S6中，精轧的具体方式为：全线实现无扭、微张力或无张力控制轧制。精轧是针对钢坯的最后一步成型轧制，因此，除了要使轧辊直径更小而减少多条轧辊之间的距离外，还需要更为稳定的连轧机轧辊进行轧制，避免由于轧辊转动主轴的偏移而影响成品钢的加工质量。

在其中一个实施例中，在步骤S2中，去除钢坯表面的氧化铁皮的具体方法为：利用高压水冲洗钢坯表面，冲洗过程中，应利用可全方位多角度转动的高压水喷头，对钢坯表面的每一个部位进行冲洗，以确保去除钢坯表面的氧化铁皮，同时带走部分可能产生的局部堆积脱碳层。

实施例1

本发明优选的S45C钢生产工艺内容具体如下：

第一步：加热炉加热，加热标准为由1150℃～1200℃，调整为1120～1150，将剥皮后的280mm×280mm连铸坯分批次送入加热炉内，每批次坯料100吨，每批次坯料之间空40步，按特钢加热工艺标准进行加热，均热段和二次加热段总共在炉时间由180～220分钟调整到150～190分钟，当连铸坯温度和加热时间达到工艺要求后出钢。

第二步：高压水除磷，利用高压水去除钢坯表面的氧化铁皮；

第三步：6架连轧机进行粗轧，粗轧机组全部为平立交替布置，均为第五代短应力轧机，轧机的组成为φ850×6；；

第四步：启动1号液压剪切头，切除轧制坯端部缺陷；

第五步：6架连轧机进行中轧，中轧机组全部为平立交替布置，均为第五代短应力轧机，轧机的组成为φ750×6；

第六步：8架连轧机进行精轧，精轧机组全部为平立交替布置，均为第五代短应力轧机，轧机的组成为φ550×8，全线实现无扭、微张力或无张力控制轧制；

第七步：热锯定尺分段，通过定尺机定尺后用砂轮锯分段；

第八步：精整接收圆钢进行倒棱、矫直、漏磁表面探伤、超声内部探伤等精加工，圆钢探伤合格后交付客户使用。

本发明的有益效果是采用改进的加热温度和加热时间相结合，由于随加热温度提高与加热时间的增加，脱碳深度严重增加，通过降低加热温度以及控制加热时间，有效的降低了钢坯加热时表面产生的脱碳。坯料分批次加热，可以通过钢坯与钢坯之间的空步控制钢坯在二次加热段的加热温度和时间。用来轧制坯料的钢坯在其加热前脱碳越多，坯料脱碳也越多，因为钢坯在轧制成品钢材(中间坯料)前加热时也要产生一些脱碳，所以使钢坯尽可能少的脱碳是很重要的，通过坯料剥皮，不仅能去除坯料表面缺陷，同时有效的去除了坯料表面的脱碳层。

下面结合对比例和上述的实施例对本发明技术效果进行详细描述。

现以S45C连铸坯生产￠30规格轧制后圆钢表面脱碳层比例为例，具体包括如下步骤：

挑选同炉号的80支S45C连铸坯，80支S45C连铸坯断面均为280mm×280mm，检查连铸坯表面状态，确保坯料表面符合外观质量要求；

将80支表面质量完好的S45C连铸坯均分为两组，第1组为对比例：40支S45C连铸坯；第2组为实施例：40支S45C连铸坯。

将第1组S45C连铸坯进行剥皮，分两个批次装入加热炉，每个批次20支钢约100吨，两个批次钢坯之间空40步即20～30m距离，装入加热炉，按常规加热工艺标准加热，原加热工艺加热标准为1150℃～1200℃，均热段和二次加热段总共在炉时间180～220分钟，当连铸坯温度和加热时间达到工艺要求后出钢。

第1组S45C连铸坯轧制完成后在线取样进行脱碳层比例检测，每根连铸坯轧制后的圆钢取一段400mm长作为研究样品。

将第2组S45C连铸坯进行剥皮，去除连铸坯表面脱碳层。将第2组剥皮后的S45C连铸坯分两个批次装入加热炉，每个批次20支钢约100吨，两个批次钢坯之间空40步即20～30m距离，采用本发明加热工艺加热，加热标准为1120℃～1150℃，均热段和二次加热段总共在炉时间为150～190分钟，当连铸坯温度和加热时间达到工艺要求后出钢。

第2组S45C连铸坯轧制完成后在线取样进行脱碳层比例检测，每根连铸坯轧制后的圆钢取一段400mm长作为研究样品。

记录第1组S45C试样脱碳层比例检测值，第1组试样脱碳层比例检测结果如下：

表1是第1组对比例试样脱碳层比例检测结果

记录第2组S45C试样脱碳层比例检测值，第2组试样脱碳层比例检测如果如下：

表2是第2组实施例试样脱碳层比例检测结果

通过上述数据对比可知，采用改进的轧制工艺方法，即控制加热炉的加热标准为1120℃～1150℃，并使剥皮后的连铸坯在均热段和二次加热段总共的在炉时间为150～190分钟，能够使S45C连铸坯钢轧制后的圆钢脱碳比例层比例大幅度降低，新工艺轧制后的圆钢脱碳层比例控制在1％内，轧制后的圆钢无需进行剥皮就能满足客户要求，满足了稳定生产S45C钢的生产要求，有效地降低了生产成本，缩短了圆钢的制造周期，提高了交货效率，具有很好的实用性，可以在同类产线上推广应用。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系，应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括在“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90°或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

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 (8)

1.一种控制S45C脱碳方法，其特征在于，包括控制加热炉的加热标准为1120℃～1150℃，并使剥皮后的连铸坯在均热段和二次加热段总共的在炉时间为150～190分钟；所述连铸坯尺寸为280mm×280mm，并分批次送入加热炉内，每批次坯料≤100吨，每批次坯料之间留有20～30m的距离。

2.如权利要求1所述控制S45C脱碳方法，其特征在于，还包括以下步骤：S1、当连铸坯温度和加热时间达到要求后出钢，得到钢坯；

S2、去除所述钢坯表面的氧化铁皮；

S3、粗轧，得到轧制坯；

S4、利用液压剪切头切除所述轧制坯端部缺陷；

S5、中轧；

S6、精轧；

S7、热锯定尺分段，通过定尺机定尺后用砂轮锯分段，得到多段圆钢；

S8、对圆钢进行倒棱、矫直、漏磁表面探伤、超声内部探伤的精加工工序。

3.如权利要求2所述控制S45C脱碳方法，其特征在于，在所述步骤S3、步骤S5和步骤S6中，所述粗轧、中轧和精轧使用的轧制机组均包括多台平立交替布置的短应力轧机。

4.如权利要求3所述控制S45C脱碳方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述粗轧使用的轧制机组为6台第一连轧机，且多台所述第一连轧机的轧辊直径均为850mm。

5.如权利要求3所述控制S45C脱碳方法，其特征在于，在所述步骤S5中，所述中轧使用的轧制机组为6台第二连轧机，且多台所述第二连轧机的轧辊直径均为750mm。

6.如权利要求2或3所述控制S45C脱碳方法，其特征在于，在所述步骤S6中，所述精轧使用的轧制机组为8台第三连轧机，且多台所述第三连轧机的轧辊直径均为550mm。

7.如权利要求2或3所述控制S45C脱碳方法，其特征在于，在所述步骤S6中，所述精轧的具体方式为：全线实现无扭、微张力或无张力控制轧制。

8.如权利要求2所述控制S45C脱碳方法，其特征在于，在所述步骤S2中，去除所述钢坯表面的氧化铁皮的具体方法为：利用高压水冲洗所述钢坯表面。

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