CN112680582A - 一种超低碳钢ch1t边缘细晶的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超低碳钢CH1T边缘细晶的控制方法，包括使钢坯的加热温度控制在950～1120℃，保证钢坯充分奥氏体化；钢坯开轧温度控制为1000～1060℃、精轧机入口温度控制为930～970℃、轧件的减定径机入口温度控制为920～960℃、吐丝温度控制为840～860℃。通过轧制工艺调整有效避开了精轧机组和减定径机组在两相区之间轧制，从源头上避免了盘条发生混晶现象，从而能够稳定的控制超低碳钢CH1T边缘细晶组织，边缘晶粒度达10.5～11.5级，心部组织7.5～8.5级，细晶层厚度700～1000μm，确保钢丝拉拔后的表面硬度，满足客户个性化需求。
Description
技术领域
本发明涉及生产超低碳钢CH1T的技术领域，更具体地说，它涉及一种超低碳钢CH1T边缘细晶的控制方法。
背景技术
超低碳钢CH1T盘条线材主要用于制造工程机械、玩具的空心铆钉及箱包中空铆钉，该产品对盘条内部质量和表面质量要求非常高，该钢种的核心要求为拉拔钢丝加工铆钉成型过程中不发生开裂问题。针对客户对于超低碳钢拉拔钢丝的表面硬度无技术要求时，按照加热温度950～1120℃，开轧温度970～1030℃，预精轧入口温度910～970℃，减定径机入口温度910～950℃，吐丝温度900～920℃，斯太尔摩风冷线按照延迟缓冷型工艺控制即可满足客户要求；但针对客户对拉拔钢丝表面硬度要求60～75HRBW时，从盘条拉拔成钢丝的拉拔减面率为48％，即需要从6.5mm拉拔至4.7mm的钢丝，该种工艺生产的盘条拉拔成钢丝的表面硬度时高时低，极其不稳定，难以满足客户需求。上述工艺方法当母材边缘组织相对均匀时，拉拔后的钢丝表面硬度仅为55～58HRBW；当母材边缘晶粒度控制不均匀时，粗晶位置拉拔后的钢丝表面硬度则更低，因此，客户进厂验收时会随机取头尾试样进行金相组织检测，若母材边缘存在粗晶则客户会拒绝使用该批次钢材。
综上所述，现有工艺中存在以下缺陷：
1.通过热模拟试验得到超低碳钢CH1T的热处理温度Ac3＝1023℃、Ar3＝914℃，现有加热温度设计区间在950～1120℃，当加热温度≤1023℃时，存在加热过程中钢坯奥氏体化不充分现象。
2.当现有预精轧和精轧入口温度控制在范围下限即910℃时，轧件将进入两相区轧制，盘条金相组织中极易产生混晶现象。
3.按照现有工艺生产的超低碳钢盘条表面金相组织不稳定，导致盘条的力学性能波动。
4.由于盘条的力学性能波动，下游用户将盘条拉拔成钢丝后，表面硬度波动大，不能稳定达到用户要求。
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超低碳钢CH1T边缘细晶的控制方法。本发明的方案能够稳定的控制超低碳钢CH1T边缘细晶组织，边缘晶粒度达10.5～11.5级，心部组织7.5～8.5级，细晶层厚度700～1000μm，确保钢丝拉拔后的表面硬度，满足客户个性化需求。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种超低碳钢CH1T边缘细晶的控制方法，包括以下步骤：
S1、按照钢坯熔炼成分及表面质量要求对钢坯进行检验；
S2、钢坯入炉后按照各段温度工艺要求进行钢坯加热，钢坯各段加热温度为：预热段温度为550～650℃，加热段温度为950～1120℃，均热段温度为950～1120℃；
S3、将加热好的钢坯出炉，在出炉辊道上采用水压除磷，以去除钢坯表面氧化铁皮；
S4、除磷后的钢坯通过辊道输送进入粗轧机组轧制，其中钢坯的开轧温度控制在1000～1060℃之间；
S5、钢坯在粗轧机组轧制成规定的尺寸后进入中轧机组轧制，中轧机组轧制成规定尺寸后进入预精轧机组轧制；
S6、轧件出预精轧机组后进入水箱冷却，确保精轧机入口温度控制在930～970℃之间；
S7、满足精轧机组入口温度的轧件进入精轧机组轧制，轧制成规定尺寸的轧件后再次进入水箱冷却，确保减定径机入口的温度控制在920～960℃；
S8、满足减定径入口温度的轧件进入减定径机组轧制，轧制成最终客户需要的尺寸的圆钢，并控制终轧温度在980℃以上，随后进入水箱冷却，确保圆钢的吐丝温度控制在840～860℃之间；
S9、圆钢送入吐丝机成卷，成卷的圆钢在斯太尔摩风冷线上进行冷却，零散的线卷通过集卷收集成一捆，经过在线质量检验及PF运输至修剪工位进行头尾修剪，最后进行打捆、称重、挂牌和吊装入库。
在其中一个实施例中，在所述步骤S6、S7和S8中，进入水箱冷却时的供水压力均保持在450KPa以上，阀后压力均控制在250KPa以上。
在其中一个实施例中，在所述步骤S9中，所述斯太尔摩风冷线上的前4台风机频率分别为32Hz、32Hz、29Hz和29Hz。
在其中一个实施例中，在所述步骤S9中，所述头尾修剪的方式包括：根据头部不冷段的距离计算出头部修剪圈数N1，以及根据夹送辊尾部夹持段的距离计算出尾部修剪圈数N2。
在其中一个实施例中，所述头部修剪圈数N1根据以下公式计算得出：
其中，L1为水箱不冷段长度，D为所述线卷直径。
在其中一个实施例中，所述尾部修剪圈数N2根据以下公式计算得出：
其中，L2为夹送辊尾部夹持段长度。
在其中一个实施例中，在所述步骤S1中，所述钢坯的熔炼成分验收标准为：碳元素≤0.01％，硅元素≤0.04％，锰元素0.05％～0.25％，磷元素≤0.02％，硫元素≤0.015％，钛元素≥0.06％，铝元素≥0.025％。
在其中一个实施例中，在所述步骤S3中，所述除鳞的压力≥16MPa。
在其中一个实施例中，在所述步骤S8中，所述减定径机组数量为4架。
在其中一个实施例中，所述粗轧机组、所述中轧机组和所述预精轧机组的数量均为6架，所述精轧机组的数量为8架。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的方案能够稳定的控制超低碳钢CH1T边缘细晶组织，边缘晶粒度达10.5～11.5级，心部组织7.5～8.5级，细晶层厚度700～1000μm，随着边缘组织中晶粒细化，盘条抗拉强度和硬度也随之提升，细晶层的厚度决定了盘条强度和硬度的提升幅度，确保钢丝拉拔后的表面硬度，满足客户个性化需求。
2、本发明钢坯的加热温度控制在1050～1120℃，保证钢坯充分奥氏体化；钢坯开轧温度控制由970～1030℃调整为1000～1060℃、精轧机入口温度由910～970℃调整为930～970℃、轧件的减定径机入口温度由910～950℃调整为920～960℃、吐丝温度由900～920℃调整为840～860℃。通过轧制工艺调整有效避开了精轧机组和减定径机组在两相区之间轧制，从源头上避免了盘条发生混晶现象。
3、为了确保轧制工艺稳定和轧件冷却均匀，轧制过程中水箱控冷时的供水压力保持在450KPa以上，阀后压力控制在250KPa以上，保持压力的目的是为了冲破轧件冷却过程中表面附着的蒸汽膜，使冷却水充分与轧件形成热交换，提高冷却效率；同时为了使水件腔体内充满冷却水，保证水件内环形环缝的流量一致，从而达到轧件360°均受到冷却，据此控制水箱水件的开启个数，保障了轧件冷却均匀性。保障了轧件冷却均匀性有利于盘条表面360°内边缘晶粒度等级和细晶层厚度一致，从而确保盘条表面硬度一致。
4、前4台风机频率分别由29Hz、29Hz、29Hz和29Hz调整为32Hz、32Hz、29Hz和29Hz，确保风机冷却带走的热量大于相变过程中产生的相变热，即相变过程盘条温度不再升高。
5、为保证轧制工艺稳定，线材冷却过程中水箱控制存在头部不冷段及夹送辊尾部夹持段，头部不冷段和尾部夹持段的盘条金相组织存在混晶行为，需要根据头部不冷段的距离设定计算出头部修剪圈数，夹送辊尾部夹持段的距离计算出尾部修剪圈数。综上，需要确保水箱头部不冷段和尾部夹持段修剪干净。
附图说明
图1是超低碳钢CH1T的动态CCT曲线示意图。
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。
值得注意的是，本文所涉及的“上”“下”等方位词均相对于附图视角而定，仅仅只是为了便于描述，不能够理解为对技术方案的限制。
如图1所示，CCT曲线是指过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。钢在加热至奥氏体区后，在一定的冷却速度下，过冷奥氏体在一个温度范围内会发生相变。连续冷却速度不同，到达各个温度区间的时间以及在各个温度区间停留的时间也不同，自然会导致相变开始及结束的温度和时间不同。由于过冷奥氏体在不同温度区间相变产物不同，故在连续冷却转变时往往是不均匀的混合组织，但无论是何组织，都是由面心立方的奥氏体向体心立方的其他相转变。微观晶体结构的变化，会在宏观上表现为钢的微小的体积膨胀。利用热模拟实验机将48mm×15mm的试样真空加热至奥氏体状态，程序控制冷速，并能方便地从不同冷速的膨胀曲线上测量膨胀量变化的拐点，确定相变开始点和相变终了点所对应的温度和时间，将所测数据标在温度一时间对数坐标中，连接相同意义的点便得到过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。为提高测量精度，膨胀法可配合金相法或热分析法。根据热模拟试验得出，超低碳钢CH1T盘条的Ac1＝835℃，Ac3＝1023℃，Ar1＝878℃，Ar3＝914℃，其中，Ac1是钢在加热时开始形成奥氏体的温度，Ac3是亚共析钢加热时所有铁素体均转变为奥氏体的温度，Ar1是钢高温奥氏体化后冷却时奥氏体分解为铁素体和珠光体的温度，Ar3是铁碳合金冷却时自奥氏体中开始析出铁元素的临界温度线。由超低碳钢CH1T的动态CCT曲线可知，超低碳钢的金相组织均为铁素体。
因此，为了能够稳定地控制超低碳钢CH1T边缘细晶组织，关键技术在于：
1.设计轧制工艺时，需要考虑避开两相区轧制；
2.轧件冷却过程中，要保证水箱阀前和阀后压力，确保轧件冷却均匀。为母材形成均匀的边缘细晶层提供保障；
3.盘条头尾修剪时，通过计算至少需确保将水箱头部不冷段及尾部夹送辊夹持段的长度修剪干净。
本发明提供一种超低碳钢CH1T边缘细晶的控制方法，包括以下步骤：
S1、按照钢坯熔炼成分及表面质量要求对钢坯进行检验；
S2、钢坯入炉后按照各段温度工艺要求进行钢坯加热，钢坯各段加热温度为：预热段温度为550～650℃，加热段温度为950～1120℃，均热段温度为950～1120℃；
S3、将加热好的钢坯出炉，在出炉辊道上采用水压除磷，以去除钢坯表面氧化铁皮；
S4、除磷后的钢坯通过辊道输送进入粗轧机组轧制，其中钢坯的开轧温度控制在1000～1060℃之间；
S5、钢坯在粗轧机组轧制成规定的尺寸后进入中轧机组轧制，中轧机组轧制成规定尺寸后进入预精轧机组轧制；
S6、轧件出预精轧机组后进入水箱冷却，确保精轧机入口温度控制在930～970℃之间；
S7、满足精轧机组入口温度的轧件进入精轧机组轧制，轧制成规定尺寸的轧件后再次进入水箱冷却，确保减定径机入口的温度控制在920～960℃；
S8、满足减定径入口温度的轧件进入减定径机组轧制，轧制成最终客户需要的尺寸的圆钢，由于减定径机组轧制过程中被轧制的圆钢会升温，需控制终轧温度在980℃以上，随后进入水箱冷却，确保圆钢的吐丝温度控制在840～860℃之间；
S9、圆钢送入吐丝机成卷，成卷的圆钢在斯太尔摩风冷线上进行冷却，零散的线卷通过集卷收集成一捆，经过在线质量检验及PF运输至修剪工位进行头尾修剪，最后进行打捆、称重、挂牌和吊装入库。
本发明的方案能够稳定的控制超低碳钢CH1T边缘细晶组织，边缘晶粒度达10.5～11.5级，心部组织7.5～8.5级，细晶层厚度700～1000μm，随着边缘组织中晶粒细化，盘条抗拉强度和硬度也随之提升，细晶层的厚度决定了盘条强度和硬度的提升幅度，确保钢丝拉拔后的表面硬度，满足客户个性化需求。本发明钢坯的加热温度控制在1050～1120℃，保证钢坯充分奥氏体化；钢坯开轧温度控制由970～1030℃调整为1000～1060℃、精轧机入口温度由910～970℃调整为930～970℃、轧件的减定径机入口温度由910～950℃调整为920～960℃、吐丝温度由900～920℃调整为840～860℃。通过轧制工艺调整有效避开了精轧机组和减定径机组在两相区之间轧制，从源头上避免了盘条发生混晶现象。
在其中一个实施例中，在所述步骤S6、S7和S8中，进入水箱冷却时的供水压力均保持在450KPa以上，阀后压力均控制在250KPa以上。为了确保轧制工艺稳定和轧件冷却均匀，轧制过程中水箱控冷时的供水压力保持在450KPa以上，阀后压力控制在250KPa以上，保持压力的目的是为了冲破轧件冷却过程中表面附着的蒸汽膜，使冷却水充分与轧件形成热交换，提高冷却效率；同时为了使水件腔体内充满冷却水，保证水件内环形环缝的流量一致，从而达到轧件360°均受到冷却，据此控制水箱水件的开启个数，保障了轧件冷却均匀性。保障了轧件冷却均匀性有利于盘条表面360°内边缘晶粒度等级和细晶层厚度一致，从而确保盘条表面硬度一致。
在其中一个实施例中，在所述步骤S9中，所述斯太尔摩风冷线上的前4台风机频率分别为32Hz、32Hz、29Hz和29Hz。前4台风机频率分别由29Hz、29Hz、29Hz和29Hz调整为32Hz、32Hz、29Hz和29Hz，确保风机冷却带走的热量大于相变过程中产生的相变热，即相变过程盘条温度不再升高。
在其中一个实施例中，在所述步骤S9中，所述头尾修剪的方式包括：根据头部不冷段的距离计算出头部修剪圈数N1，以及根据夹送辊尾部夹持段的距离计算出尾部修剪圈数N2。
所述头部修剪圈数N1根据以下公式计算得出，即计算出最小修剪圈数：
其中，L1为水箱不冷段长度，D为所述线卷直径。
所述尾部修剪圈数N2根据以下公式计算得出，即计算出最小修剪圈数：
其中，L2为夹送辊尾部夹持段长度。
为保证轧制工艺稳定，线材冷却过程中水箱控制存在头部不冷段及夹送辊尾部夹持段，头部不冷段和尾部夹持段的盘条金相组织存在混晶行为，需要根据头部不冷段的距离设定计算出头部修剪圈数，夹送辊尾部夹持段的距离计算出尾部修剪圈数。综上，需要确保水箱头部不冷段和尾部夹持段修剪干净。
在其中一个实施例中，在所述步骤S1中，所述钢坯的熔炼成分验收标准为：碳元素≤0.01％，硅元素≤0.04％，锰元素0.05％～0.25％，磷元素≤0.02％，硫元素≤0.015％，钛元素≥0.06％，铝元素≥0.025％。
在其中一个实施例中，在所述步骤S3中，所述除鳞的压力≥16MPa，以确保除去钢坯表面的氧化铁皮，避免残留的氧化铁皮对后续热处理和轧制的步骤造成影响。
在其中一个实施例中，在所述步骤S8中，所述减定径机组数量为4架，由于已经经过粗轧、中轧和精轧的步骤，因此，4架减定径机足以保证轧制出需要的尺寸，而且可形成适合的圆钢，以使终轧温度在980℃以上。
在其中一个实施例中，所述粗轧机组、所述中轧机组和所述预精轧机组的数量均为6架，所述精轧机组的数量为8架。粗轧机组、中轧机组和预精轧机组数量较少，使钢材逐步形成需要的尺寸规格，然后再利用精轧机组的8架精轧机进一步形成适合的尺寸，以让钢材逐步变化，避免轧制形成的尺寸变化太大而影响钢材内部结构以及使其硬度等其他性能弱化。
以下通过表格的形式对比在不同工艺方案所制造出的超低碳钢CH1T的硬度检测结果：
表1是不同工艺方法所制造出超低碳钢CH1T的硬度检测结果对比
表面洛氏硬度的检测是取样品的三个位置进行检测，再计算平均值而得出，最大和最小硬度差值均小于1HRBW。从上表可知，在其他条件一致的情况下，改变对应的四个位置的温度，确保钢材在对应工序时的温度，能够稳定的控制超低碳钢CH1T边缘细晶组织边缘晶粒度达10.5～11.5级，心部组织7.5～8.5级，细晶层厚度700～1000μm，随着边缘组织中晶粒细化，盘条抗拉强度和硬度也随之提升；细晶层的厚度决定了盘条强度和硬度的提升幅度，进而确保钢丝拉拔后的表面硬度。
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 (10)
1.一种超低碳钢CH1T边缘细晶的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照钢坯熔炼成分及表面质量要求对钢坯进行检验；
S2、钢坯入炉后按照各段温度工艺要求进行钢坯加热，钢坯各段加热温度为：预热段温度为550～650℃，加热段温度为950～1120℃，均热段温度为950～1120℃；
S3、将加热好的钢坯出炉，在出炉辊道上采用水压除磷，以去除钢坯表面氧化铁皮；
S4、除磷后的钢坯通过辊道输送进入粗轧机组轧制，其中钢坯的开轧温度控制在1000～1060℃之间；
S5、钢坯在粗轧机组轧制成规定的尺寸后进入中轧机组轧制，中轧机组轧制成规定尺寸后进入预精轧机组轧制；
S6、轧件出预精轧机组后进入水箱冷却，确保精轧机入口温度控制在930～970℃之间；
S7、满足精轧机组入口温度的轧件进入精轧机组轧制，轧制成规定尺寸的轧件后再次进入水箱冷却，确保减定径机入口的温度控制在920～960℃；
S8、满足减定径入口温度的轧件进入减定径机组轧制，轧制成最终客户需要的尺寸的圆钢，并控制终轧温度在980℃以上，随后进入水箱冷却，确保圆钢的吐丝温度控制在840～860℃之间；
S9、圆钢送入吐丝机成卷，成卷的圆钢在斯太尔摩风冷线上进行冷却，零散的线卷通过集卷收集成一捆，经过在线质量检验及PF运输至修剪工位进行头尾修剪，最后进行打捆、称重、挂牌和吊装入库。
2.如权利要求1所述超低碳钢CH1T边缘细晶的控制方法，其特征在于，在所述步骤S6、S7和S8中，进入水箱冷却时的供水压力均保持在450KPa以上，阀后压力均控制在250KPa以上。
3.如权利要求2所述超低碳钢CH1T边缘细晶的控制方法，其特征在于，在所述步骤S9中，所述斯太尔摩风冷线上的前4台风机频率分别为32Hz、32Hz、29Hz和29Hz。
4.如权利要求3所述超低碳钢CH1T边缘细晶的控制方法，其特征在于，在所述步骤S9中，所述头尾修剪的方式包括：根据头部不冷段的距离计算出头部修剪圈数N1，以及根据夹送辊尾部夹持段的距离计算出尾部修剪圈数N2。
5.如权利要求4所述超低碳钢CH1T边缘细晶的控制方法，其特征在于，所述头部修剪圈数N1根据以下公式计算得出：
其中，L1为水箱不冷段长度，D为所述线卷直径。
6.如权利要求5所述超低碳钢CH1T边缘细晶的控制方法，其特征在于，所述尾部修剪圈数N2根据以下公式计算得出：
其中，L2为夹送辊尾部夹持段长度。
7.如权利要求1-6任意一项所述超低碳钢CH1T边缘细晶的控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述钢坯的熔炼成分验收标准为：碳元素≤0.01％，硅元素≤0.04％，锰元素0.05％～0.25％，磷元素≤0.02％，硫元素≤0.015％，钛元素≥0.06％，铝元素≥0.025％。
8.如权利要求7所述超低碳钢CH1T边缘细晶的控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述除鳞的压力≥16MPa。
9.如权利要求8所述超低碳钢CH1T边缘细晶的控制方法，其特征在于，在所述步骤S8中，所述减定径机组数量为4架。
10.如权利要求8或9所述超低碳钢CH1T边缘细晶的控制方法，其特征在于，所述粗轧机组、所述中轧机组和所述预精轧机组的数量均为6架，所述精轧机组的数量为8架。
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