CN114011879A - 一种中碳高合金耐磨钢的控制硬度制备方法及其生产装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种中碳高合金耐磨钢的控制硬度的制备方法及其生产装置，所述制备方法，包括以下步骤：连铸坯进入步进式加热炉加热，连铸坯出加热炉，进入高压水出鳞；依次进入粗轧机组轧制，进入中轧机组轧制，进入精轧机组轧制；2)圆钢轧后在辊道上传送，经过1#测温仪测温；3)圆棒进入水冷箱强制冷却，圆棒出水冷箱经过2#测温仪测温，经过3#测温仪测温；4)圆棒依次经过减定径机组轧制，4#测温仪测终轧温度，圆棒进入步进式大冷床，5)圆棒经过冷锯定尺锯切后，进入快速收集槽收集，打捆后进入缓冷坑缓冷。该工艺方法既具有工艺路线可靠、消除了退火成本，降低了硬度，又完全能满足客户对这种中碳高合金钢便于锯切的要求。
Description
技术领域
本发明属于冶金行业特殊钢生产加工技术领域，涉及一种中碳高合金耐磨钢的控制硬度的制备方法及其生产装置。
技术背景
中碳高合金耐磨钢的工作条件恶劣，极易磨损和断裂，要求具备高耐磨性、较好的强度和韧性，Cr、Mo、Si、Mn元素属于提高淬透性元素，显著促进C曲线右移，并且Cr、Mo强碳化物生成元素不仅使C曲线右移，还把曲线分成上、下两个部分，上曲线发生P转变，下曲线发生B转变。合金元素使相变过程更为复杂，圆钢对温度和冷却速度非常敏感，当冷速较快时发生奥氏体向贝氏体(≥360HB)转变，体积发生膨胀；当冷速相对较慢时发生铁素体+珠光体(≤250HB)转变，体积也会膨胀，但膨胀量明显小于前者。综上可知，在生产过程中因为冷却的不均匀极易产生马氏体、贝氏体组织，圆钢发生弓形弯曲并且硬度超出标准要求，造成质量损失，影响用户加工使用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种中碳高合金耐磨钢的控制硬度的制备方法及其生产装置。该工艺方法既具有工艺路线可靠、消除了退火成本，降低了硬度，又完全能满足客户对这种中碳高合金钢便于锯切的要求。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种中碳高合金耐磨钢的控制硬度生产装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的：步进式加热炉、高压水除鳞、粗轧机组、飞剪、中轧机组、精轧机组、1#测温仪、水冷箱、2#测温仪、3#测温仪、减定径机组、4#测温仪、飞剪、大冷床、砂轮锯、快速收集槽、打捆机和缓冷坑。
作为优选，所述大冷床的前半段设置有保温罩。
作为优选，所述粗轧机组包括轧机名义直径950mm，共7架粗轧机，中轧机组包括轧机名义直径850mm，共6架中轧机，精轧机组包括轧机名义直径650mm，共4架轧机，减定径机组包括轧辊名义直径350mm，三辊减定径轧机。
所述中碳高合金耐磨钢，其化学成分按重量百分比计，为：C：0.20-0.30％，Si：0.90-2.0％，Mn：0.90-2.0％，Cr：0.9-1.9％，Mo：0.10-0.35％，P、S≤0.015％，其余为Fe和其他残余元素。
本发明提供一种中碳高合金耐磨钢的控制硬度的制备方法，以连铸坯为原料，依次包括如下工序：步进式加热炉、高压水除鳞、粗轧机组、飞剪、中轧机组、精轧机组、1#测温仪、水冷箱、2#测温仪、3#测温仪、减定径机组、4#测温仪、飞剪、大冷床(前半段有保温罩)、砂轮锯、快速收集槽、打捆机、缓冷坑。
具体步骤如下：
1)连铸坯进入步进式加热炉加热，均热段温度为1170-1190℃，目标温度为1180±10℃，均热时间35-40min；连铸坯出加热炉，进入高压水出鳞；连铸坯开轧温度为1050-1150℃；依次进入粗轧机组轧制，进入中轧机组轧制，进入精轧机组轧制；
2)圆钢轧后在辊道上传送，经过1#测温仪测温，温度控制在1000±20℃；
3)圆棒进入水冷箱强制冷却，在水冷箱里均匀冷却；圆棒出水冷箱经过2#测温仪测温，出水冷箱温度控制在700±20℃；圆棒在辊道上继续传送，经过3#测温仪测温，返红温度控制在900±20℃；
4)圆棒依次经过减定径机组轧制，4#测温仪测终轧温度，终轧温度控制在850±20℃，连铸坯经轧制成
的圆棒；圆棒进入步进式大冷床，大冷床步进式链条上方覆盖有缓冷的保温罩，控制缓冷速度0.11-0.15℃/s；圆棒出大冷床温度控制在360±20℃；
5)圆棒经过冷锯定尺锯切后，进入快速收集槽收集，打捆后进入缓冷坑缓冷。
作为优选，所述步骤1)中连铸坯进入步进式加热炉预热段：预热温度为500-850℃，加热时间为40min±5min；进入加热炉加热1段，加热温度为850-1100℃，加热时间为30min±5min；进入加热炉加热2段，集热温度为1100-1230℃，加热时间为30min±5min；进入加热炉均热段，连铸坯断面温差≤30℃；
水压为20-25Mpa；粗轧机组轧制为粗轧机架×7；中轧机组轧制为中轧机组×6，精轧机组轧制为精轧机组×4。
作为优选，所述步骤3)中所述水箱长度6m，水压0.3-0.8MPa，水流量50-100L/min；
所述圆棒经过20m距离后经过3#测温仪测温。
作为优选，所述步骤4)中减定径机组轧制为减定径机×4。
作为优选，所述步骤5)中入坑温度为340±20℃，缓冷时间在24-36h之间，出坑温度≤70℃。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
1)众所周知，马氏体组织硬度最高，贝氏体次之，珠光体和铁素体最低，因此，本发明通过降低终轧温度和控制在冷床的冷速，圆棒的组织转变从马氏体+贝氏体组织变成了贝氏体+珠光体+铁素体组织，圆棒的硬度也从原来的380HB以上控制在320HB以下。
2)本发明在不需要热处理工艺如退火的情况下，利用本发明可得到硬度≤320HB的中碳高合金耐磨钢，用户锯切方便，成材率和加工效率得到满足。钢厂节省退火成本，缩短交付周期，绿色低碳环保。
3)本发明装置在生产关键节点上设置4个在线测温点，实时监测水冷前后温度趋势变化，水冷后返红温度和终轧温度，便于更加精确的控制温度，从而控制圆钢的组织转变。
4)本发明大冷床上的保温罩减少圆钢周向的热量损失，控制圆钢的冷却速度在一个缓慢的冷速，从而控制圆钢在高温段的金相组织转变，减少马氏体转变，提高组织中贝氏体和珠光体的占比；快速收集槽提高进换冷坑温度，降低冷速，减少马氏体组织的占比，同时释放组织应力和氢的逸出，有利于降低硬度。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的实施例1的铁素体+珠光体+贝氏体金相组织；
图3为本发明的实施例2的铁素体+珠光体+贝氏体金相组织；
图4为本发明的实施例3的铁素体+珠光体+贝氏体金相组织。
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。
本发明提供一种中碳高合金耐磨钢的控制硬度生产装置，如图1所示，所述装置包括依次连接的：步进式加热炉、高压水除鳞、粗轧机组、飞剪、中轧机组、精轧机组、1#测温仪、水冷箱、2#测温仪、3#测温仪、减定径机组、4#测温仪、飞剪、大冷床、砂轮锯、快速收集槽、打捆机和缓冷坑。所述大冷床的前半段设置有保温罩。
实施例1：
连铸坯进入步进式加热炉加热，均热段温度为1186℃，均热时间36min；连铸坯断面温差27℃；连铸坯出加热炉，进入高压水出鳞，水压24.3MPa；连铸坯开轧温度1112℃；进入粗轧机组轧制，粗轧机架×7；进入中轧机组轧制，中轧机组×6，进入精轧机组轧制，精轧机组×4；圆钢轧后在辊道上传送，经过1#测温仪测温，温度1011℃；圆棒进入水冷箱强制冷却，水压0.6MPa，水流量92L/min；圆棒在水冷箱里均匀冷却；圆棒出水冷箱经过2#测温仪测温，出水冷箱温度706℃；圆棒在辊道上继续传送，经过20m距离后经过3#测温仪测温，返红温度911℃。圆棒经过减定径机组轧制，减定径机×4，4#测温仪测终轧温度，终轧温度858℃，连铸坯经轧制成
的圆棒。圆棒进入步进式大冷床，大冷床步进式链条上方覆盖有缓冷保温罩，缓冷速度0.125℃/s。圆棒出大冷床温度368℃，圆棒经过冷锯定尺锯切后，进入快速收集槽收集，打捆后进入缓冷坑缓冷，入坑温度为350℃。缓冷35h，出坑温度40℃，如图2所示铁素体+珠光体+贝氏体金相组织。
实施例2：
连铸坯进入步进式加热炉加热，均热段温度为1180℃，均热时间40min；连铸坯断面温差23℃；连铸坯出加热炉，进入高压水出鳞，水压22MPa；连铸坯开轧温度1101℃；进入粗轧机组轧制，粗轧机架×7；进入中轧机组轧制，中轧机组×6，进入精轧机组轧制，精轧机组×4；圆钢轧后在辊道上传送，经过1#测温仪测温，温度1001℃；圆棒进入水冷箱强制冷却，水压0.7MPa，水流量89L/min；圆棒在水冷箱里均匀冷却；圆棒出水冷箱经过2#测温仪测温，出水冷箱温度697℃；圆棒在辊道上继续传送，经过20m距离后经过3#测温仪测温，返红温度900℃。圆棒经过减定径机组轧制，减定径机×4，4#测温仪测终轧温度，终轧温度851℃，连铸坯经轧制成
的圆棒。圆棒进入步进式大冷床，大冷床步进式链条上方覆盖有缓冷保温罩，控制缓冷速度0.117℃/s。圆棒出大冷床温度357℃，圆棒经过冷锯定尺锯切后，进入快速收集槽收集，打捆后进入缓冷坑缓冷，入坑温度为336℃。缓冷35.5h，出坑温度37℃，如图3所示铁素体+珠光体+贝氏体金相组织。
实施例3：
连铸坯进入步进式加热炉加热，均热段温度为1179℃，均热时间40min；连铸坯断面温差20℃；连铸坯出加热炉，进入高压水出鳞，水压21.7MPa；连铸坯开轧温度1092℃；进入粗轧机组轧制，粗轧机架×7；进入中轧机组轧制，中轧机组×6，进入精轧机组轧制，精轧机组×4；圆钢轧后在辊道上传送，经过1#测温仪测温，温度998℃；圆棒进入水冷箱强制冷却，水压0.6MPa，水流量80L/min；圆棒在水冷箱里均匀冷却；圆棒出水冷箱经过2#测温仪测温，出水冷箱温度690℃；圆棒在辊道上继续传送，经过20m距离后经过3#测温仪测温，返红温度895℃。圆棒经过减定径机组轧制，减定径机×4，4#测温仪测终轧温度，终轧温度840℃，连铸坯经轧制成
的圆棒。圆棒进入步进式大冷床，大冷床步进式链条上方覆盖有缓冷保温罩，控制缓冷速度0.122℃/s。圆棒出大冷床温度控制在349℃，圆棒经过冷锯定尺锯切后，进入快速收集槽收集，打捆后进入缓冷坑缓冷，入坑温度为330℃。缓冷35h，出坑温度30℃，如图4所示铁素体+珠光体+贝氏体金相组织。
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种中碳高合金耐磨钢的控制硬度的制备方法，包括以下步骤：
1)连铸坯进入步进式加热炉加热，均热段温度为1170-1190℃，目标温度为1180±10℃，均热时间35-40min；连铸坯出加热炉，进入高压水出鳞；连铸坯开轧温度为1050-1150℃；依次进入粗轧机组轧制，进入中轧机组轧制，进入精轧机组轧制；
2)圆钢轧后在辊道上传送，经过1#测温仪测温，温度控制在1000±20℃；
3)圆棒进入水冷箱强制冷却，在水冷箱里均匀冷却；圆棒出水冷箱经过2#测温仪测温，出水冷箱温度控制在700±20℃；圆棒在辊道上继续传送，经过3#测温仪测温，返红温度控制在900±20℃；
4)圆棒依次经过减定径机组轧制，4#测温仪测终轧温度，终轧温度控制在850±20℃，连铸坯经轧制成
的圆棒；圆棒进入步进式大冷床，大冷床步进式链条上方覆盖有缓冷的保温罩，控制缓冷速度0.11-0.15℃/s；圆棒出大冷床温度控制在360±20℃；
5)圆棒经过冷锯定尺锯切后，进入快速收集槽收集，打捆后进入缓冷坑缓冷。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中连铸坯进入步进式加热炉预热段：预热温度为500-850℃，加热时间为40min±5min；进入加热炉加热1段，加热温度为850-1100℃，加热时间为30min±5min；进入加热炉加热2段，集热温度为1100-1230℃，加热时间为30min±5min；进入加热炉均热段，连铸坯断面温差≤30℃；
水压为20-25Mpa；粗轧机组轧制为粗轧机架×7；中轧机组轧制为中轧机组×6，精轧机组轧制为精轧机组×4。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中所述水箱长度6m，水压0.3-0.8MPa，水流量50-100L/min；
所述圆棒经过20m距离后经过3#测温仪测温。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中减定径机组轧制为减定径机×4。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中入坑温度为340±20℃，缓冷时间在24-36h之间，出坑温度≤70℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述中碳高合金耐磨钢，其化学成分按重量百分比计，为：C：0.20-0.30％，Si：0.90-2.0％，Mn：0.90-2.0％，Cr：0.9-1.9％，Mo：0.10-0.35％，P、S≤0.015％，其余为Fe和其他残余元素。
7.一种用于权利要求1-6任一所述制备方法的中碳高合金耐磨钢的控制硬度生产装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的：步进式加热炉、高压水除鳞、粗轧机组、飞剪、中轧机组、精轧机组、1#测温仪、水冷箱、2#测温仪、3#测温仪、减定径机组、4#测温仪、飞剪、大冷床、砂轮锯、快速收集槽、打捆机和缓冷坑。
8.根据权利要求7所述的生产装置，其特征在于，所述大冷床的前半段设置有保温罩。
9.根据权利要求7所述的生产装置，其特征在于，所述粗轧机组包括7架粗轧机，中轧机组包括6架中轧机，精轧机组包括4架轧机，减定径机组包括三辊减定径轧机。
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