CN114214496B - 一种30MnSi盘条钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种30MnSi盘条钢及其制备方法，属于钢材制备技术领域，方法包括：将铁水进行转炉冶炼，获得钢水；将钢水进行精炼，获得精炼钢水；将钢水进行连铸，获得钢坯；将钢坯进行加热，获得待轧钢坯；加热过程中，加热段的温度为970℃‑1120℃，均热段的温度为1060℃‑1120℃，整个加热的时间为1.5h‑2.5h；将待轧钢坯进行控制轧制，后进行控制风冷，获得盘条钢；控制轧制过程中，开轧温度为980℃‑1030℃，精轧入口温度为900℃‑940℃，吐丝温度为910℃‑940℃，从加热炉加热段温度及均热段温度控制、开轧温度、精轧入口温度、吐丝温度等方面进行了优化，生产的PC棒用30MnSi盘条组织、力学性能、氧化铁皮厚度及剥离性能优良。适用于要求高表面质量、低模具损伤的PC棒制作。
Description
技术领域
本发明属于钢材制备技术领域，特别涉及一种30MnSi盘条钢及其制备方法。
背景技术
PC棒用30MnSi盘条在运输、存放过程中，表面的氧化铁皮能保护基体不受到破坏和继续氧化，但如果氧化铁皮的硬度过大，在拉拔剥壳等深加工之前去除不彻底，残留的过硬氧化铁皮会破坏盘条表面质量，压入盘条基体引起断丝拉拔脆断，有时还会破坏拉拔模具表面，造成拉拔模具的磨损和报废。因此，研究改善PC棒用30MnSi盘条氧化铁皮剥离性很有必要。
氧化铁皮的剥离性指的是氧化铁皮与钢材基体脱离的难易程度以及能否彻底脱离。热轧PC棒用30MnSi盘条的氧化铁皮结构从基体到表面依次是FeO、Fe3O4和Fe2O3，其中前两者占95％以上，氧化铁皮的厚度、组织结构与其剥离性有着紧密联系。
PC棒用30MnSi盘条氧化铁皮的组织结构及厚度对氧化铁皮剥离性的影响是两者共同作用的结果，氧化铁皮厚度对氧化铁皮剥离性的影响呈正相关。氧化铁皮的厚度越大，铁皮强度就越高，铁皮和基体的强度硬度差距就越大，在剥离过程中裂纹更易在铁皮和基体结合面产生，这样的氧化铁皮能够在剥离过程中承受更大的剪切应力而不断裂，往往以较大的块状形式脱落，具有更好的剥离性；较薄的氧化铁皮层更易在剥离过程中因产生密集的裂纹而断裂，往往以细丝或粉末状脱落，因此，氧化铁皮的厚度成为剥离性的主要影响因素。
但是，如果氧化铁皮过厚，又会造成钢材重量的损失，因此，需要控制氧化铁皮厚度及组织结构在一个合理范围，既保证氧化铁皮容易剥离又尽可能减少重量损失。
发明内容
本申请的目的在于提供一种30MnSi盘条钢及其制备方法，通过化学成分、加热、轧制和风冷等工艺的合理设计，控制PC棒用30MnSi盘条氧化铁皮厚度在15-30μm，FeO层厚度比例50-60％，吨钢氧化铁皮总量3-5Kg。既保证了拉拔过程氧化铁皮易剥离以及减少模具损伤，又避免铁皮过厚造成重量损失。
本发明实施例提供了一种30MnSi盘条钢的制备方法，所述方法包括：
将铁水进行转炉冶炼，获得钢水；
将所述钢水进行精炼，获得精炼钢水；
将所述钢水进行连铸，获得钢坯；
将所述钢坯进行加热，获得待轧钢坯；所述加热过程中，加热段的温度为970℃-1120℃，均热段的温度为1060℃-1120℃，整个加热的时间为1.5h-2.5h；
将所述待轧钢坯进行控制轧制，后进行控制风冷，获得盘条钢；所述控制轧制过程中，开轧温度为980℃-1030℃，精轧入口温度为900℃-940℃，吐丝温度为910℃-940℃。
可选的，所述控制风冷过程中，冷却设备的控制包括：仅开启前两组保温罩和最后一组保温罩，并关闭风机。
可选的，所述控制风冷过程中，辊道设备的控制包括：头段速度为0.25m/s-0.35m/s，Ⅰ段速度为0.35m/s-0.45m/s，其余按1.03％加速。
可选的，所述转炉冶炼中，合金添加的时机为转炉终点。
可选的，所述连铸采用权保护浇铸工艺，所述连铸的钢水过热度不超过35℃。
可选的，所述盘条钢的化学成分及质量百分比包括：C：0.28％-0.30％、Si：0.85％-1.00％、Mn：0.95％-1.05％、P：≤0.020％和S：≤0.020％，余量为Fe及不可避免杂质，其中，Si/Mn：0.86％-0.97％。
可选的，所述盘条钢的化学成分及质量百分比包括：C：0.29％、Si：0.90％-0.95％、Mn：0.97％-1.02％、P：≤0.020％和S：≤0.020％，余量为Fe及不可避免杂质，其中，Si/Mn：0.90％-0.93％。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种30MnSi盘条钢，所述盘条钢采用如上所述的30MnSi盘条钢的制备方法制得。
可选的，所述钢的金相组织包括铁素体和珠光体，所述珠光体的体积分数为35％-45％，所述钢的晶粒度为10-11级。
可选的，所述钢的抗拉强度范围为650MPa-730MPa所述钢的面缩率为51-70％，所述钢的氧化铁皮厚度为15-30μm，所述钢的FeO层厚度比例为50-60％，所述钢的吨钢氧化铁皮总量3kg-5kg。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的30MnSi盘条钢的制备方法，所述方法包括：将铁水进行转炉冶炼，获得钢水；将所述钢水进行精炼，获得精炼钢水；将所述钢水进行连铸，获得钢坯；将所述钢坯进行加热，获得待轧钢坯；所述加热过程中，加热段的温度为970℃-1120℃，均热段的温度为1060℃-1120℃，整个加热的时间为1.5h-2.5h；将所述待轧钢坯进行控制轧制，后进行控制风冷，获得盘条钢；所述控制轧制过程中，开轧温度为980℃-1030℃，精轧入口温度为900℃-940℃，吐丝温度为910℃-940℃，从加热炉加热段温度及均热段温度控制、开轧温度、精轧入口温度、吐丝温度等方面进行了优化，生产的PC棒用30MnSi盘条组织、力学性能、氧化铁皮厚度及剥离性能优良。适用于要求高表面质量、低模具损伤的PC棒制作。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的方法的流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种改善PC棒用30MnSi氧化铁皮剥离性能的方法，包括如下步骤：
该方法涉及的生产工艺包括铁水→转炉冶炼→添加合金→LF精炼→连铸成小方坯→加热炉加热→控制轧制→控制风冷，在工艺中控制的技术参数为：
炼钢工艺及控制为：转炉终点添加合金，连铸采用全保护浇注，过热度控制不超过35℃。
控制过热度不超过35℃的原因是避免钢坯中心偏析过大。
加热炉工艺及控制为：加热段温度970-1120℃，均热段温度1060-1120℃，在炉时间1.5h-2.5h，优选2h。
控制加热段温度为970-1120℃的原因是保证合金元素充分固溶同时又不会形成富Si的氧化物质，该温度取值过大的不利影响是高温加热产生的氧化铁皮结构中存在富Si的氧化物质，由于其粘性较强，且与基体交错，高压水除鳞很难去除干净，在随后的轧制中，会伴随在产品表面。过小的不利影响是合金元素不能充分固溶。
控制均热段温度为1060-1120℃的原因是配合加热段温度继续保证合金元素充分固溶同时又不会形成富Si的氧化物质，该温度取值过大的不利影响是高温加热产生的氧化铁皮结构中存在富Si的氧化物质，由于其粘性较强，且与基体交错，高压水除鳞很难去除干净，在随后的轧制中，会伴随在产品表面。过小的不利影响是合金元素不能充分固溶。
控制在炉时间为1.5h-2.5h的原因是配合加热段和均热段温度继续保证合金元素充分固溶同时又不会形成富Si的氧化物质，该温度取值过大的不利影响是高温加热产生的氧化铁皮结构中存在富Si的氧化物质，由于其粘性较强，且与基体交错，高压水除鳞很难去除干净，在随后的轧制中，会伴随在产品表面。过小的不利影响是合金元素不能充分固溶。
轧钢工艺及控制为：开轧温度980-1030℃、精轧入口温度900-940℃，吐丝温度910-940℃。
控制开轧温度为980-1030℃的原因是配合加热段和均热段温度继续保证合金元素充分固溶同时又不会形成富Si的氧化物质，该温度取值过大的不利影响是高温加热产生的氧化铁皮结构中存在富Si的氧化物质，由于其粘性较强，且与基体交错，高压水除鳞很难去除干净，在随后的轧制中，会伴随在产品表面。过小的不利影响是合金元素不能充分固溶。
控制精轧入口温度为900-940℃的原因是控制奥氏体晶粒度，该温度取值过大的不利影响是奥氏体晶粒过大，过小的不利影响是轧机负荷大。
控制吐丝温度为910-940℃的原因是控制，奥氏体晶粒度，该温度取值过大的不利影响是奥氏体晶粒过大，过小的不利影响是吐丝困难。
辊道速度及控制为：头段速度0.30m/S，Ⅰ段速度0.40m/S，其余按1.03％加速。
风冷工艺控制为：前2组的4个保温罩开启，最后1组2个罩开启，其余全部关闭。风机全部关闭，并将入风口封堵，防止吸冷空气。
采用以上风冷工艺要实现的的冷却速度为2-6℃/S，采用以上风冷工艺的效果是获得合适的组织和晶粒度。
采用本方法生产的PC棒用30MnSi盘条，组织为铁素体+珠光体，珠光体35-45％，晶粒度10-11级，抗拉强度范围为650-730MPa、面缩率51-70％，氧化铁皮厚度15-30μm，FeO层厚度比例50-60％，吨钢氧化铁皮总量3-5Kg。
通过化学成分、加热、轧制、风冷等工艺的合理设计，控制PC棒用30MnSi盘条氧化铁皮厚度在15-30μm，FeO层厚度比例50-60％，吨钢氧化铁皮总量3-5Kg。既保证了拉拔过程氧化铁皮易剥离以及减少模具损伤，又避免铁皮过厚造成重量损失，得到用户的认可和好评。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的30MnSi盘条钢及其制备方法进行详细说明。
实施例1
PC棒用30MnSi盘条的化学成分及质量百分比为：C：0.28％、Si：0.85％、Mn：0.95％、Si/Mn：0.89、P：0.010％、S：0.009％，余量为Fe及不可避免杂质。
该PC棒用30MnSi盘条的生产工艺为：
铁水→转炉冶炼→添加合金→LF精炼→连铸成小方坯→加热炉加热→控制轧制→控制风冷。
炼钢工艺及控制为：转炉终点添加合金，连铸采用全保护浇注，过热度30℃。
轧钢工艺及控制为：加热炉加热段温度980℃，均热段温度1070℃，在炉时间2小时，开轧温度985℃、精轧入口温度900℃，吐丝温度910℃，输送辊道头段速度0.30m/S，Ⅰ段速度0.40m/S，其余按1.03％加速，前2组的4个保温罩开启，最后1组2个罩开启，其余全部关闭。风机全部关闭，并将入风口封堵，防止吸冷空气。
实施例2
PC棒用30MnSi盘条的化学成分及质量百分比为：C：0.29％、Si：0.93％、Mn：1.00％、Si/Mn：0.93、P：0.013％、S：0.012％，余量为Fe及不可避免杂质。
该PC棒用30MnSi盘条的生产工艺为：
铁水→转炉冶炼→添加合金→LF精炼→连铸成小方坯→加热炉加热→控制轧制→控制风冷。
炼钢工艺及控制为：转炉终点添加合金，连铸采用全保护浇注，过热度30℃。
轧钢工艺及控制为：加热炉加热段温度1050℃，均热段温度1090℃，在炉时间2小时，开轧温度1000℃、精轧入口温度920℃，吐丝温度925℃，输送辊道头段速度0.30m/S，Ⅰ段速度0.40m/S，其余按1.03％加速，前2组的4个保温罩开启，最后1组2个罩开启，其余全部关闭。
实施例3
PC棒用30MnSi盘条的化学成分及质量百分比为：C：0.30％、Si：0.98％、Mn：1.04％、Si/Mn：0.94、P：0.018％、S：0.019％，余量为Fe及不可避免杂质。
该PC棒用30MnSi盘条的生产工艺为：
铁水→转炉冶炼→添加合金→LF精炼→连铸成小方坯→加热炉加热→控制轧制→控制风冷。
炼钢工艺及控制为：转炉终点添加合金，连铸采用全保护浇注，过热度30℃。
轧钢工艺及控制为：加热炉加热段温度1120℃，均热段温度1120℃，在炉时间2小时，开轧温度1030℃、精轧入口温度940℃，吐丝温度940℃，输送辊道头段速度0.30m/S，Ⅰ段速度0.40m/S，其余按1.03％加速，前2组的4个保温罩开启，最后1组2个罩开启，其余全部关闭。风机全部关闭，并将入风口封堵，防止吸冷空气。
对比例1
PC棒用30MnSi盘条的化学成分及质量百分比为：C：0.32％、Si：1.10％、Mn：1.06％、Si/Mn：1.04、P：0.022％、S：0.024％，余量为Fe及不可避免杂质。
该PC棒用30MnSi盘条的生产工艺为：
铁水→转炉冶炼→添加合金→LF精炼→连铸成小方坯→加热炉加热→控制轧制→控制风冷。
炼钢工艺及控制为：转炉终点添加合金，连铸采用全保护浇注，过热度35℃。
轧钢工艺及控制为：加热炉加热段温度1170℃，均热段温度1190℃，在炉时间3小时，开轧温度1050℃、精轧入口温度980℃，吐丝温度990℃，输送辊道头段速度0.20m/S，Ⅰ段速度0.30m/S，其余按1.02％加速，前2组的4个保温罩开启，最后1组2个罩开启，其余全部关闭，风机全部关闭。
对比例2
PC棒用30MnSi盘条的化学成分及质量百分比为：C：0.26％、Si：0.70％、Mn：0.80％、Si/Mn：0.88、P：0.013％、S：0.014％，余量为Fe及不可避免杂质。
该PC棒用30MnSi盘条的生产工艺为：
铁水→转炉冶炼→添加合金→LF精炼→连铸成小方坯→加热炉加热→控制轧制→控制风冷。
炼钢工艺及控制为：转炉终点添加合金，连铸采用全保护浇注，过热度35℃。
轧钢工艺及控制为：加热炉加热段温度1110℃，均热段温度1120℃，在炉时间2小时，开轧温度1020℃、精轧入口温度920℃，吐丝温度920℃，输送辊道头段速度0.20m/S，Ⅰ段速度0.30m/S，其余按1.02％加速，前2组的4个保温罩开启，最后1组2个罩开启，其余全部关闭，风机全部关闭。
实验例
将实施例1-3和对比例1-2制得的钢进行检测，结果如下表所示。
表中，Z％是指面缩率。
由上表可得，采用本发明实施例提供的方法制得的钢的金相检测组织为铁素体+珠光体，珠光体比例约35-45％，晶粒度约10-11级，通过对比例和实施例数据比较可知，当配比和工艺参数不在本申请提供的范围内时，会出现强度过高或者过低、面缩率过低、贝氏体异常组织、珠光体比例过高或过低、氧化铁皮厚度过薄或FeO层比例过低等现象不利于PC棒制作以及氧化铁皮去除。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
(1)本发明实施例方法通过化学成分、加热、轧制、风冷等工艺的合理设计，控制PC棒用30MnSi盘条氧化铁皮厚度在15-30μm，FeO层厚度比例50-60％，吨钢氧化铁皮总量3-5Kg。既保证了拉拔过程氧化铁皮易剥离以及减少模具损伤，又避免铁皮过厚造成重量损失；
(2)本发明实施例提供的方法从成分控制、加热炉加热段温度及均热段温度控制、开轧温度、精轧入口温度、吐丝温度、风冷工艺、辊道速度等方面进行了优化，生产的PC棒用30MnSi盘条组织、力学性能、氧化铁皮厚度及剥离性能优良。适用于要求高表面质量、低模具损伤的PC棒制作；
(3)本发明实施例提供的盘条钢抗拉强度范围为650～730MPa、面缩率51-70％，氧化铁皮厚度15-30μm，FeO层厚度比例50-60％，吨钢氧化铁皮总量3-5Kg。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种改善PC棒用30MnSi盘条钢的氧化铁皮剥离性能的方法，其特征在于，所述方法包括：
将铁水进行转炉冶炼，获得钢水；
将所述钢水进行精炼，获得精炼钢水；
将所述钢水进行连铸，获得钢坯；
将所述钢坯进行加热，获得待轧钢坯；所述加热过程中，加热段的温度为970℃-1120℃，均热段的温度为1060℃-1120℃，整个加热的时间为1.5h-2.5h；
将所述待轧钢坯进行控制轧制，后进行控制风冷，获得盘条钢；所述控制轧制过程中，开轧温度为980℃-1030℃，精轧入口温度为900℃-940℃，吐丝温度为910℃-940℃；
所述控制风冷过程中，冷却设备的控制包括：仅开启前两组保温罩和最后一组保温罩，并关闭全部风机，将入风口封堵，防止吸冷空气；
所述控制风冷过程中，辊道设备的控制包括：头段速度为0.25m/s-0.35m/s，Ⅰ段速度为0.35m/s-0.45m/s，其余按1.03%加速；
所述盘条钢的化学成分及质量百分比包括：C：0.28%-0.30%、Si：0.85%-1.00%、Mn：0.95%-1.05%、P：≤0.020%和S：≤0.020%，余量为Fe及不可避免杂质，其中，Si/Mn：0.86%-0.97%；
所述钢的氧化铁皮厚度为15-30μm，所述钢的FeO层厚度比例为50-60%，所述钢的吨钢氧化铁皮总量3kg-5kg。
2.根据权利要求1所述的改善PC棒用30MnSi盘条钢的氧化铁皮剥离性能的方法，其特征在于，所述转炉冶炼中，合金添加的时机为转炉终点。
3.根据权利要求1所述的改善PC棒用30MnSi盘条钢的氧化铁皮剥离性能的方法，其特征在于，所述连铸采用保护浇铸工艺，所述连铸的钢水过热度不超过35℃。
4.根据权利要求1所述的改善PC棒用30MnSi盘条钢的氧化铁皮剥离性能的方法，其特征在于，所述盘条钢的化学成分及质量百分比包括：C：0.29%、Si：0.90%-0.95%、Mn：0.97%-1.02%、P：≤0.020%和S：≤0.020%，余量为Fe及不可避免杂质，其中，Si/Mn：0.90%-0.93%。
5.一种30MnSi盘条钢，其特征在于，所述盘条钢采用如权利要求1至4中任意一项所述的改善PC棒用30MnSi盘条钢的氧化铁皮剥离性能的方法制得。
6.根据权利要求5所述的30MnSi盘条钢，其特征在于，所述钢的金相组织包括铁素体和珠光体，所述珠光体的体积分数为35%-45%，所述钢的晶粒度为10-11级。
7.根据权利要求5所述的30MnSi盘条钢，其特征在于，所述钢的抗拉强度范围为650MPa-730MPa所述钢的面缩率为51-70%，所述钢的氧化铁皮厚度为15-30μm，所述钢的FeO层厚度比例为50-60%，所述钢的吨钢氧化铁皮总量3kg-5kg。
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