CN113699445B - 一种粗晶粒低碳钢的轧制工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种粗晶粒低碳钢的轧制工艺，属于低碳钢晶粒度技术领域。首先将低碳钢连铸坯放入加热炉中加热，该低碳钢化学成分C：≤0.10％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.30～0.60％，P：≤0.035％，S≤0.035％，Cr：≤0.10％，Ni：≤0.10，Cu：≤0.20％，其余为Fe；加热炉分为预热段、加热二段、加热一段、均热段，将加热后的钢坯采用高压水除鳞去除氧化铁皮，除鳞后的连铸坯放入连轧机组轧制得到棒材圆钢，开轧温度950～1050℃，进精轧温度740～800℃，精轧道次累积变形量≥38％，成品轧材下线，避风堆冷，保证热轧态的低碳钢热轧态铁素体晶粒度均达到2～4级，从而得到粗晶粒低碳钢。
Description
技术领域
本发明涉及低碳钢轧制技术领域，尤其是一种粗晶粒低碳钢的轧制工艺。
背景技术
在生产低碳钢过程中，通常情况需要控制细小均匀的晶粒度，细晶级别最佳控制在8～9级，超细晶可达到10～11级，以便后续成型加工。目前控制低碳钢细化晶粒的研究较多，但一般均为通过控制加热、轧制及冷却手段来使低碳钢晶粒尽量细化，铁素体晶粒度可达9～11级，而如何使低碳钢晶粒粗化均无介绍。
但随着低碳钢用途的推广，在冷锻爪极及冷加工导磁零部件的加工方面，由于此类零件直接使用低碳钢进行冷成型加工，加工后不经过热处理，因此为保证加工后成品零件的导磁性能，需要原材料晶粒尽量粗大，最佳控制为1～5级。在该使用情况下，目前使低碳钢晶粒粗化的主要手段是高温保温并控制冷却的方法实现，例如《CN201811340347.5一种调整低碳钢晶粒度的方法》，其所述的热处理方法，虽然可已将低碳钢晶粒度粗化至4±1级，但由于需要对原材料进行热处理后方能投入使用，存在生产能耗及成本高，效率低，周期长等弊端。因此直接通过控轧轧制工艺来得到粗晶低碳钢具有明显优势。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种粗晶粒低碳钢的轧制工艺，以实现热轧态的低碳钢轧材铁素体晶粒度均达到2～4级。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种粗晶粒低碳钢的轧制工艺，所述低碳钢的组分百分比为：C：≤0.10％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.30～0.60％，P：≤0.035％，S≤0.035％，Cr：≤0.10％，Ni：≤0.10，Cu：≤0.20％，其余为Fe；所述轧制工艺具有以下步骤：
(1)、连铸坯加热：将低碳钢坯放入加热炉中加热，加热炉分为预热段、加热二段、加热一段及均热段，所述预热段的温度为500～900℃，加热一段的温度为900～1000℃，加热二段的温度为1000～1100℃，均热段的温度为1030～1150℃，铸坯断面为220mm×260mm矩形坯，上述总加热时间控制在140～220min。
(2)、连轧机组轧制：将加热后连铸坯放入连轧机组轧制成棒材，开轧温度为950～1050℃，进精轧机组的温度为740～800℃，精轧机组道次累积变形量≥38％；
(3)、轧制后的棒材的上冷床温度在700～820℃，在冷床上冷却至500℃，冷却速度≤30℃/min。
本发明的有益效果是：本发明所述的轧制工艺，通过控制开轧温度、进精轧机组温度、精轧机组变形量、上冷床温度，冷却速率等条件，工序之间相互协同，使得热轧态的低碳钢轧材铁素体晶粒度均达到2～4级，从而得到粗晶热轧态的低碳钢。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例1所得低碳钢放大200倍的金相组织图。
图2是本发明实施例1所得低碳钢放大500倍的金相组织图。
图3是本发明实施例2所得低碳钢放大200倍的金相组织图。
图4是本发明实施例2所得低碳钢放大500倍的金相组织图。
图5是本发明比较例1所得低碳钢放大200倍的金相组织图。
图6是本发明比较例1所得低碳钢放大500倍的金相组织图。
图7是本发明比较例2所得低碳钢放大200倍的金相组织图。
图8是本发明比较例2所得低碳钢放大500倍的金相组织图。
具体实施方式
实施例1
炼钢生产的低碳钢铸坯成分如下：
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Al |
| 0.06 | 0.18 | 0.39 | 0.016 | 0.002 | 0.03 | 0.018 |
将炼钢生产的连铸坯进行加热轧制棒材，具体步骤为：
1、连铸坯加热：将低碳钢连铸坯放入加热炉中加热，加热炉为步进梁式加热炉，加热炉中分为预热段、加热二段、加热一段及均热段，其中预热段温度为856℃，加热一段温度为980℃，加热二段温度为1080℃，均热段温度为1120℃，铸坯断面220mm×260mm矩形坯，总加热时间为216分钟；
2、连轧机组轧制：将连铸坯放入连轧机组轧制，开轧温度1040℃，轧道次数为15道次，连铸坯进精轧机组温度784℃，精轧机组累积变形量38％，轧制得到棒材直径为50mm；
3、棒材上冷床温度为785℃，上冷床后棒材冷却至500℃的冷却速率是25℃/min，成品轧材下线后棒材避风堆冷。
本实施例轧制所得低碳钢的金相组织图见图1、图2。
实施例2
低碳钢成分与实施例1相同，(即同一批次的钢，采用不同轧制工艺进行处理)
1、连铸坯加热：将低碳钢连铸坯放入加热炉中加热，加热炉为步进梁式加热炉，分为预热段、加热二段、加热一段及均热段，其中预热段温度为806℃，加热一段温度为910℃，加热二段温度为1040℃，均热段温度控制在1100℃，铸坯断面220mm×260mm矩形坯，总加热时间控制在158分钟；
2、连轧机组轧制：将连铸坯放入连轧机组轧制，开轧温度1000℃，轧道次数为15道次，连铸坯进精轧机组温度744℃，精轧机组累积变形量48％，轧制得到棒材直径为45mm。
3、棒材上冷床温度为724℃，上冷床后棒材冷却至500℃的冷却速率是20℃/min，成品轧材下线后棒材避风堆冷。
本实施例轧制所得低碳钢的金相组织图见图3、图4。
比较例1
低碳钢成分与实施例1相同，(即同一批次的钢，采用不同轧制工艺进行处理)
1、连铸坯加热：将低碳钢连铸坯放入加热炉中加热，加热炉为步进梁式加热炉，分为预热段、加热二段、加热一段和均热段；预热段温度控制816℃，加热一段温度913℃，加热二段温度1044℃，均热段温度控制1103℃，铸坯断面220mm×260mm矩形坯，总加热时间控制在160分钟；
2、连轧机组轧制：将连铸坯放入连轧机组轧制，开轧温度1000℃，轧道次数为15道次，进精轧机组温度832℃，精轧机组累积变形量48％，轧制得到棒材直径为45mm。
3、棒材上冷床温度745℃，上冷床后冷却至500℃的冷却速率是25℃/min，成品轧材下线后棒材避风堆冷。
本比较例轧制所得低碳钢的金相组织图见图5、图6。
比较例2
低碳钢成分与实施例1相同，(即同一批次的钢，采用不同轧制工艺进行处理)
1、连铸坯加热：将低碳钢连铸坯放入加热炉中加热，加热炉为步进梁式加热炉，分为预热段、加热二段、加热一段和均热段；预热段温度控制818℃，加热一段温度915℃，加热二段温度1048℃，均热段温度控制1107℃，铸坯断面220mm×260mm矩形坯，总加热时间控制在168分钟；
2、连轧机组轧制：将连铸坯放入连轧机组轧制，开轧温度1000℃，轧道次数为15道次，进精轧机组温度867℃，精轧机组累积变形量48％，轧制得到棒材直径为45mm。
3、棒材上冷床温度765℃，上冷床后冷却至505℃的冷却速率是20℃/min，成品轧材下线后棒材避风堆冷。
本比较例轧制所得低碳钢的金相组织图见图7、图8。
上述各实施例、比较例的热轧态铁素体晶粒度见下表1：
下述晶粒度是按照GB/T6394-2017金属平均晶粒度测定方法中的10.2比较法进行测定的。
表1
本发明中，棒材进入精轧机组的温度为740～800℃时，处于两相区轧制，棒材组织为先共析铁素体与过冷奥氏体，高温下先共析铁素体的硬度比过冷奥氏体低得多，因此轧制变形主要集中在软相(先共析铁素体)上，在晶粒内部积累位错及晶格缺陷，增大后续晶粒长大的驱动能，在冷床上缓慢冷却时，晶粒急剧长大并吞并细小晶粒，产生粗晶。本发明与现有工艺相比，现有工艺多采用再结晶或者部分再结晶区域轧制，细化铁素体晶粒，而本发明创新性在于在棒材上进行两相区轧制技术，根据轧制时先共析铁素体与过冷奥氏体硬度不同的特点，增大先共析铁素体的长大驱动力，形成粗晶。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (1)
1.一种粗晶粒低碳钢的轧制工艺，所述低碳钢的组分百分比为：C：≤0.10%，Si：0.15～0.35%，Mn：0.30～0.60%，P：≤0.035%，S≤0.035%，Cr：≤0.10%，Ni：≤0.10，Cu：≤0.20%，其余为Fe；其特征是：所述轧制工艺具有以下步骤：
（1）、连铸坯加热 ：将低碳钢坯放入加热炉中加热，加热炉分为预热段、加热二段、加热一段及均热段，所述预热段的温度为500～900℃，加热一段的温度为900～1000℃，加热二段的温度为1000～1100℃，均热段的温度为1030～1150℃，铸坯断面为220mm×260mm矩形坯，上述总加热时间控制在140～220min；
（2）、连轧机组轧制：将加热后连铸坯放入连轧机组轧制成棒材，开轧温度为950～1050℃，进精轧机组的温度为740～800℃，处于两相区轧制，棒材组织为先共析铁素体与过冷奥氏体，利用高温下先共析铁素体的硬度比过冷奥氏体低得多，使得轧制变形主要集中在软相上，即先共析铁素体，在晶粒内部积累位错及晶格缺陷，从而增大后续晶粒长大的驱动能，精轧机组道次累积变形量≥38%；
（3）、轧制后的棒材的上冷床温度在700～820℃，在冷床上冷却至500℃，冷却速度≤30℃/min。
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