CN113791009A - 一种预报铸坯加热后原始奥氏体晶粒尺寸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实验室预报铸坯加热后原始奥氏体晶粒尺寸的方法，涉及钢铁冶炼技术领域。本发明是利用实验室加热实验对铸坯中合金元素进行分析，将加热保温后的钢坯奥氏体晶粒尺寸以及合金成分进行结合，进而获得优化的加热温度、加热时间等工艺参数。本发明具有方法简单、成本低、易操作且准确度高的特点。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种预报铸坯加热后原始奥氏体晶粒尺寸的方法。
背景技术
在轧钢生产中，钢坯的加热温度和时间直接影响到微合金元素是否能完全固溶，加热时间短，或加热温度低，都可能使微合金元素不能完全固溶，影响晶粒的细化效果。但加热时间过长，温度过高，又会使奥氏体晶粒过分长大，因此，获得合适的加热时间和加热温度，是轧钢生产中保证奥氏体晶粒细化的必要措施，直接影响到轧制后产品的性能。
但是通过在轧钢生产中仅凭经验无法得到合适的铸坯加热后原始奥氏体晶粒尺寸坯料对应的加热时间和加热温度，若采用现场实验的方法不仅会影响浪费时间，而且大大提高了成本。因此，本发明采用一种实验室预报铸坯加热后原始奥氏体晶粒尺寸的方法，通过实验室模拟实验结合多元回归，确定不同合金元素含量的铸坯合适的原始奥氏体晶粒尺寸所对应的加热温度和加热时间，既能节约时间，又能节省了试验成本，具有经济意义和实践价值。
发明内容
为了解决在轧制生产中无法得到铸坯加热后合适的原始奥氏体晶粒尺寸对应的加热温度和加热时间的难题，本发明提供了一种实验室模拟预报铸坯加热后原始奥氏体晶粒尺寸的方法。
本发明的方法包括以下步骤：
1)将铸坯切割成长宽高分别为10mm×10mm×5mm的小长方体；
2)实验室加热模拟，对切割后的铸坯进行实验室热处理，将切割后的铸坯分别在1000-1300℃下进行加热处理，获得不同温度和加热处理的铸坯试样，并对加热后的铸坯试样进行淬火处理；
分别采用苦味酸对淬火后的铸坯试样进行腐蚀，分析腐蚀后铸坯试样金相结构中的奥氏体晶粒，并计算奥氏体平均晶粒尺寸；
通过分析奥氏体晶粒尺寸，确定最佳的加热时间和加热温度；
3)将实验加热模拟处理后的铸坯进行合金成分检测，将合金成分数据和步骤2)获得的奥氏体平均粒径尺寸数据，利用MATLAB程序进行多元回归分析，得到奥氏体晶粒尺寸与加热温度、加热时间、成分锰含量、碳含量及铌含量之间的关系。
优选地，所述铸坯采用Q335B、Q355C、Q355D级别铸坯。
优选地，步骤2)切割后的铸坯厚度为320mm，宽度为410mm。
优选地，步骤2)所述的加热时间由切割后的铸坯厚度确定，所述加热时间为6～8min/cm。
更优选地，步骤2)所述的加热时间不包括开、关炉门的时间。
优选地，所述奥氏体晶粒尺寸与加热温度、加热时间、成分锰含量、碳含量及铌含量之间的关系如下：
F＝T4.2102t0.3532Mn-15.7831C5.6530Nb2.0616
F—奥氏体晶粒尺寸；
T—加热温度，℃；
t—加热时间，min；
Mn—锰含量；
C—碳含量；
Nb—碳含量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明利用实验室模拟加热，将奥氏体的晶粒度和微合金元素是否充分固溶为判定标准，获得加热后奥氏体晶粒的长大行为，能够为加热工艺参数改进提供依据，具有试验方法简单，可操作性强的优点；
(2)本发明降低了现场试验的成本；
(3)相比现场生产试验，本发明能够快速进行不同加热方案的加热实验，操作人员可以快速的对加热工艺参数进行调整。
(4)本发明能够根据多组数据回归出的奥氏体晶粒尺寸与每厘米坯料加热时间、加热温度、锰含量、碳含量与铌含量之间的关系。
附图说明
图1为Q355B铸坯不同条件下的奥氏体晶粒度形貌；
图2为Q355B、Q355C、Q355D铸坯在不同条件下的奥氏体晶粒尺寸。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
1)将Q355B铸坯切割成长宽高分别为10mm×10mm×5mm的小长方体；
2)实验室加热模拟，对切割后的铸坯进行实验室热处理，将切割后的铸坯分别在1150℃、1200℃、1250℃、1300℃，保温时间分别为2min、3min、4min、5min，并对加热后的铸坯试样进行淬火处理；
分别采用苦味酸对淬火后的铸坯试样进行腐蚀，分析腐蚀后铸坯试样金相结构中的奥氏体晶粒，如图1所示，其中图1(a)的加热时间和加热温度为4min×1150℃；(b)为6min×1150℃；(c)为6min×1200℃；(d)为8min×1200℃；(e)为8min×1250℃；(f)为10min×1250℃；(g)为4min×1300℃；(h)为6min×1300℃；(i)为8min×1300℃；(j)为10min×1300℃)，并计算奥氏体平均晶粒尺寸；
通过分析奥氏体晶粒尺寸，确定最佳的加热时间和加热温度；
3)将实验加热模拟处理后的铸坯进行合金成分检测，利用合金成分数据和步骤2)获得的奥氏体平均粒径尺寸数据，利用MATLAB程序进行多元回归分析，得到的奥氏体尺寸的经验公式为：
F＝T4.2102t0.3532Mn-15.7831C5.6530Nb2.0616
F—奥氏体晶粒尺寸；
T—加热温度，℃；
t—加热时间，min；
Mn—锰含量；
C—碳含量；
Nb—碳含量。
利用此公式可以计算不同加热温度、加热时间和不同Mn、C和Nb含量时的奥氏体晶粒尺寸。
实施例2
利用Q355C替换实施例1中的Q355B进行实验室加热模拟，并获得奥氏体晶粒尺寸与加热温度、加热时间、成分锰含量、碳含量及铌含量之间的关系。
实施例3
利用Q355D替换实施例1中的Q355B进行实验室加热模拟，奥氏体晶粒尺寸与加热温度、加热时间、成分锰含量、碳含量及铌含量之间的关系。
实施例1-3加热模拟处理后的铸坯中合金成分如表1所示。
表1
需要说明的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例，显然本发明不仅仅限于以上实施例，还可以有其他变形。本领域的技术人员从本发明公开内容直接导出或间接引申的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种预报铸坯加热后原始奥氏体晶粒尺寸的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将铸坯切割成长宽高分别为10mm×10mm×5mm的小长方体；
2)实验室加热模拟，对切割后的铸坯进行实验室热处理，将切割后的铸坯分别在1000-1300℃下进行加热处理，获得不同温度和加热处理的铸坯试样，并对加热后的铸坯试样进行淬火处理；
分别采用苦味酸对淬火后的铸坯试样进行腐蚀，分析腐蚀后铸坯试样金相结构中的奥氏体晶粒，并计算奥氏体平均晶粒尺寸；
通过分析奥氏体晶粒尺寸，确定最佳的加热时间和加热温度；
3)将实验加热模拟处理后的铸坯进行合金成分检测，将合金成分数据和步骤2)获得的奥氏体平均粒径尺寸数据，利用MATLAB程序进行多元回归分析，得到奥氏体晶粒尺寸与加热温度、加热时间、成分锰含量、碳含量及铌含量之间的关系。
2.根据权利要求1所述预报铸坯加热后原始奥氏体晶粒尺寸的方法，其特征在于，所述铸坯采用Q335B、Q355C、Q355D级别铸坯。
3.根据权利要求1所述预报铸坯加热后原始奥氏体晶粒尺寸的方法，其特征在于，步骤2)切割后的铸坯厚度为320mm，宽度为410mm。
4.根据权利要求1所述预报铸坯加热后原始奥氏体晶粒尺寸的方法，其特征在于，步骤2)所述的加热时间由切割后的铸坯厚度确定，所述加热时间为6～8min/cm。
5.根据权利要求4所述预报铸坯加热后原始奥氏体晶粒尺寸的方法，其特征在于，步骤2)所述的加热时间不包括开、关炉门的时间。
6.根据权利要求1所述预报铸坯加热后原始奥氏体晶粒尺寸的方法，其特征在于，所述奥氏体晶粒尺寸与加热温度、加热时间、成分锰含量、碳含量及铌含量之间的关系如下：
F＝T4.2102t0.3532Mn-15.7831C5.6530Nb2.0616
F—奥氏体晶粒尺寸；
T—加热温度，℃；
t—加热时间，min；
Mn—锰含量；
C—碳含量；
Nb—碳含量。
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