CN114318157A

CN114318157A - 一种非调质钢棒材及其制备方法

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Publication number: CN114318157A
Application number: CN202210025929.4A
Authority: CN
Inventors: 王宗斌; 叶飞来; 尹崇丽; 闫晗; 梁娜; 马丙涛; 刘兵; 李毅; 郭磊
Original assignee: Shandong Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shandong Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2022-01-11
Filing date: 2022-01-11
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2042-01-11
Also published as: CN114318157B

Abstract

本发明提供了一种非调质钢棒材的制备方法，包括：坯料加热制度、轧制过程料型控制、棒材控制冷却、冷床冷却、棒材锯切、棒材入坑缓冷、棒材精整。本发明中的坯料采用连铸坯，坯料经过合理的加热工艺热轧控制冷却后，轧制状态下获得了较高的强度和硬度，无需进行热处理即可满足用户的使用要求。本发明还提供了一种非调质钢棒材。

Description

一种非调质钢棒材及其制备方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种非调质钢棒材及其制备方法，具体涉及一种高强度、高硬度热轧棒材，即一种非调质钢棒材的热轧控冷生产方法。

背景技术

非调质钢全称为非调质机械结构钢，其定义为：在中碳钢中添加微量合金元素(V、Nb、Ti和N等)通过控温轧制、控温冷却、在铁素体和珠光体中弥散析出碳(氮)化合物为强化相，使之在轧制后不经过调质处理，即可获得铁素体结构钢和合金结构钢经调质处理后所达到的力学性能的钢种。非调质钢是20世纪70年代伴随着国际上的能源短缺发展起来的一种绿色节能钢种，非调质钢省去了淬火、高温回火工序，使得生产工艺简化，能耗减少，避免了热处理过程材料变形减少了材料消耗，零件质量得到提升，有可观的经济效益并能够减少污染创造社会效益。

近些年，我国微合金非调质钢的研究、生产和应用领域、深度和数量都有了明显的进展。非调质钢大量应用于轿车行业、无缝钢管、汽车连杆、发动机曲轴等部件。但现有技术中的非调质钢的性能还有待于进一步的提高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种非调质钢棒材及其制备方法，本发明提供的方法制备的非调质钢棒材具有较好的性能。

本发明提供了一种非调质钢棒材，成分为：

C：0.32～0.39wt％；

Si：0.17～0.37wt％；

Mn：0.50～0.80wt％；

P：＜0.035wt％；

S：＜0.035wt％；

V：0.04～0.10wt％；

Cr：≤0.25wt％；

Cu：≤0.25wt％；

Ni：≤0.30wt％；

Ti：≤0.10wt％；

余量为Fe。

本发明提供了一种上述技术方案所述的非调质钢棒材的制备方法，包括：

将铸坯依次进行加热、轧制、冷却，得到非调质钢棒材。

优选的，所述加热包括：

依次进行预热、加热和均热。

优选的，所述预热的温度为500～850℃；

所述加热的温度为1050～1230℃；

所述均热的温度为1160～1190℃。

优选的，所述轧制包括：

依次进行粗轧、精轧和减定径轧制。

优选的，所述轧制的温度为950～1080℃。

优选的，所述冷却的方法包括：

依次进行水箱冷却和冷床冷却。

优选的，所述水箱冷却包括：

依次进行一次冷却、二次冷却、三次冷却和四次冷却。

优选的，所述一次冷却后的温度为780～820℃；

所述二次冷却后的温度为730～770℃；

所述三次冷却后的温度为610～650℃；

所述四次冷却后的温度为530～570℃。

优选的，所述冷床冷却后的温度为350～400℃；冷却速度＞0.5℃/s。

本发明为了使零部件获得所要求的均匀稳定的力学性能，控制微合金非调质钢轧后的冷却方式和冷却速度，并对钢种成分进行了设计，采取了控轧控冷的轧制工艺，获得了良好的力学性能，在实际生产应用中具有较高的推广价值。

附图说明

图1为本发明实施例中热轧空冷工艺流程图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种非调质钢棒材，成分为：

C：0.32～0.39wt％；

Si：0.17～0.37wt％；

Mn：0.50～0.80wt％；

P：＜0.035wt％；

S：＜0.035wt％；

V：0.04～0.10wt％；

Cr：≤0.25wt％；

Cu：≤0.25wt％；

Ni：≤0.30wt％；

Ti：≤0.10wt％；

余量为Fe。

在本发明中，所述C的质量含量优选为0.33～0.38％，更优选为0.34～0.37％，最优选为0.35～0.36％；所述Si的质量含量优选为0.2～0.35％，更优选为0.25～0.3％，最优选为0.26～0.28％；所述Mn的质量含量优选为0.6～0.7％；所述P的质量含量优选为0.008～0.020％，更优选为0.01～0.015％；所述S的质量含量优选为0.010～0.025％，更优选为0.015～0.02％；所述V的质量含量优选为0.05～0.09％，更优选为0.06～0.08％，最优选为0.07％；所述Cr的质量含量优选为0.10～0.20％，更优选为0.13～0.17％，最优选为0.15％；所述Cu的质量含量优选为0.01～0.05％，更优选为0.02～0.04％，最优选为0.03％；所述Ni的质量含量优选为0.01～0.05％，更优选为0.02～0.04％，最优选为0.03％；所述Ti的质量含量优选为0.01～0.03％，更优选为0.02％。

将铸坯依次进行加热、轧制、冷却，得到非调质钢棒材。

在本发明中，所述铸坯的成分与上述技术方案所述非调质钢棒材的成分一致。

在本发明中，所述铸坯优选为连铸坯；所述铸坯的规格优选为(240～280)×(280～320)mm×(7300～7700)mm，更优选为(250～270)×(290～310)mm×(7400～7600)mm，最优选为260mm×300mm×7500mm。

本发明对所述铸坯的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的铸件的制备工艺进行冶炼后连铸成坯即可。

在本发明中，所述加热优选包括：

将所述铸坯经过工艺称重、测长，经入炉辊道和钢坯拖入机装入步进梁式加热炉进行加热。

在本发明中，所述加热优选包括：

依次进行预热、加热和均热。

在本发明中，所述预热的温度优选为500～580℃，更优选为520～560℃，更优选为530～550℃，最优选为540℃。

在本发明中，所述加热的温度优选为1050～1230℃，更优选为1100～1200℃，更优选为1130～1170℃，最优选为1150℃。

在本发明中，所述均热的温度优选为1160～1190℃，更优选为1170～1180℃，最优选为1175℃。

在本发明中，所述加热之后轧制之前优选还包括：

将加热后的产品进行除磷。

在本发明中，所述除磷优选在高压水除磷装置中进行，去除加热后的产品表面的氧化铁皮；所述除磷过程中的水压优选为20～30MPa，更优选为22～28MPa，最优选为24～26MPa。

在本发明中，所述轧制过程中的温度(即开轧温度)优选为950～1080℃，更优选为980～1060℃，更优选为1000～1040℃，更优选为1010～1030℃，最优选为1020℃；所述轧制过程中的终轧温度优选为660～690℃，更优选为670～680℃。

在本发明中，所述轧制的方法优选包括：

依次进行粗轧、精轧和减定径轧制。

在本发明中，所述粗轧优选在粗轧机组中进行；所述粗轧机组优选设置6～8架轧机，更优选为7架；所述粗轧机组优选为高刚度短应力线轧机；所述粗轧机组优选平-立交替布置；所述粗轧后优选由液压剪切头。

在本发明中，所述精轧优选在精轧机组中进行；所述精轧机组优选包括中轧机和精轧机；所述中轧机优选为4～6架，更优选为5架；所述中轧机的直径优选为730～770mm，更优选为740～760mm，最优选为750mm；所述精轧机优选为5～7架，更优选为6架；所述精轧机的直径优选为530～570mm，更优选为540～560mm，最优选为550mm；所述精轧机组中的轧机优选为高刚度短应力线轧机；所述精轧机组优选为平-立交替布置。

在本发明中，所述减定径轧制优选在减定径机组中进行；所述减定径机组优选设置3～5架轧机，更优选为4架；所述轧机类型优选为RSB500++，3辊可调式。

在本发明中，所述冷却的方法优选包括：

水冷箱冷却和冷床冷却。

在本发明中，所述水冷箱冷却优选包括：

依次进行一次冷却、二次冷却、三次冷却和四次冷却。

在本发明中，所述一次冷却优选采用湍流管式水冷箱；所述水冷箱的长度优选为6～8米，更优选为7米；所述水冷箱的水压优选为0.5～0.7MPa，更优选为0.6MPa；所述一次冷却后出水冷箱的温度优选为780～820℃，更优选为790～810℃，最优选为800℃。

在本发明中，所述二次冷却的水冷箱长度优选为4～6米，更优选为5米；所述水冷箱的水压优选为0.5～0.6MPa，更优选为0.55MPa；所述二次冷却后出水冷箱的温度优选为730～770℃，更优选为740～760℃，最优选为750℃。

在本发明中，所述三次冷却的水冷箱长度优选为4～6米，更优选为5米；所述水冷箱的水压优选为0.4～0.5MPa，更优选为0.45MPa；所述三次冷却后的出水冷箱的温度优选为610～650℃，更优选为620～640℃，最优选为630℃。

在本发明中，所述四次冷却的水冷箱长度优选为6～8米，更优选为7米；所述水冷箱的水压优选为0.35～0.45MPa，更优选为0.4MPa；所述四次冷却后出水冷箱的温度优选为530～570℃，更优选为540～560℃，最优选为550℃。

在本发明中，所述冷床冷却优选采用倍尺冷床冷却；所述冷床冷却过程中上冷床的温度优选≤680℃；所述冷床冷却后下冷床的温度优选为350～400℃，更优选为360～390℃，最优选为370～380℃；所述冷床冷却的冷却速度优选＞0.5℃/s，更优选为0.55～0.6℃/s。

在本发明中，所述冷却后优选还包括：

将冷却后的棒材锯切分段、收集打捆、入坑缓冷。

在本发明中，所述入坑缓冷的温度优选为330～370℃，更优选为340～360℃，最优选为350℃；所述缓冷的时间优选为20～30小时，更优选为22～28小时，最优选为24～26小时；所述缓冷后出坑温度优选≤70℃。

在本发明中，所述入坑缓冷后优选还包括：

将缓冷后的产品依次进行矫直、扒皮和探伤后进行标准化包装。

本发明提供的非调质钢棒材的热轧控冷方法的工艺路线为：连铸坯加热-粗轧机组-中精轧机组-减定径机组-1#湍流管式水冷箱-2#湍流管式水冷箱-3#湍流管式水冷箱-4#湍流管式水冷箱-倍尺冷床冷却-锯切-打捆收集-入坑缓冷-精整；图1为本发明实施例中制备非调质钢棒材的工艺流程图，其中1为加热炉；2为高压水除鳞；3为粗轧机组；4为液压剪；5为中轧机组；6为精轧机组；7为减定径机组；8为1#冷却水箱；9为2#冷却水箱；10为3#冷却水箱；11为4#冷却水箱；12为冷床。本发明为了使零部件获得所要求的均匀稳定的力学性能，控制微合金非调质钢轧后的冷却方式和冷却速度，并对钢种成分进行了设计，采取了控轧控冷的轧制工艺，获得了良好的力学性能，在实际生产应用中具有较高的推广价值。

实施例1

将260mm×300mm×7500mm尺寸的铸坯经加热、轧制、冷却后制成非调质钢圆钢；预热温度540℃，加热温度1150℃，均热温度1175℃，高压水除鳞水压24Pa，开轧温度1020℃，经7架粗轧机+5架中轧机+6架精轧机+4架减定径机组轧制；采用水箱冷却，一次水箱冷却后出水箱温度810℃，二次水箱冷却后出水箱温度750℃，三次水箱冷却后出水箱温度620℃，四次水箱冷却后出水箱温度560℃，然后上倍尺冷床冷却，上倍尺冷床温度650℃，下倍尺冷床温度380℃，然后入缓冷坑，温度350℃，缓冷时间26h，出坑温度56℃。

对本发明实施例1制备的产品进行成分检测，检测方法为GB/T 4336及GB/T20123，检测结果为：C：0.35wt％，Si：0.21wt％，Mn：0.68wt％，P：0.015wt％，S：0.004wt％，V：0.065wt％，Cr：0.08wt％，Cu：0.02wt％，Ni：0.03wt％，Ti：0.03wt％，余量为Fe。

实施例2

将250mm×290mm×7400mm尺寸的铸坯经加热、轧制、冷却后制成非调质钢圆钢；预热温度530℃，加热温度1140℃，均热温度1180℃，高压水除鳞水压22Pa，开轧温度1030℃，经7架粗轧机+5架中轧机+5架精轧机+5架减定径机组轧制；采用水箱冷却，一次水箱冷却后出水箱温度800℃，二次水箱冷却后出水箱温度735℃，三次水箱冷却后出水箱温度633℃，四次水箱冷却后出水箱温度540℃，然后上倍尺冷床冷却，上倍尺床温度634℃，下倍尺冷床温度365℃，然后入缓冷坑，温度342℃，缓冷时间24h，出坑温度65℃。

按照实施例1的方法，对本发明实施例2制备的产品进行成分检测，检测结果为：C：0.34wt％，Si：0.22wt％，Mn：0.70wt％，P：0.013wt％，S：0.005wt％，V：0.064wt％，Cr：0.06wt％，Cu：0.03wt％，Ni：0.03wt％，Ti：0.04wt％，余量为Fe。

实施例3

将270mm×310mm×7600mm尺寸的铸坯经加热、轧制、冷却后制成非调质钢圆钢；预热温度550℃，加热温度1170℃，均热温度1180℃，高压水除鳞水压25Pa，开轧温度1040℃，经7架粗轧机+5架中轧机+4架精轧机+3架减定径机组轧制；采用水箱冷却，一次水箱冷却后出水箱温度815℃，二次水箱冷却后出水箱温度760℃，三次水箱冷却后出水箱温度650℃，四次水箱冷却后出水箱温度564℃，然后上倍尺冷床冷却，上倍尺床温度670℃，下倍尺冷床温度380℃，然后入缓冷坑，温度356℃，缓冷时间28h，出坑温度50℃。

按照实施例1的方法，对本发明实施例3制备的产品进行成分检测，检测结果为：C：0.36wt％，Si：0.24wt％，Mn：0.65wt％，P：0.017wt％，S：0.006wt％，V：0.067wt％，Cr：0.05wt％，Cu：0.04wt％，Ni：0.02wt％，Ti：0.03wt％。

比较例1

将260mm×300mm×7500mm尺寸的铸坯经加热、轧制、冷却后制成非调质钢圆钢；预热温度580℃，加热温度1220℃，均热温度1200℃，高压水除鳞水压20Pa，开轧温度1020℃，经7架粗轧机+5架中轧机+6架精轧机+4架减定径机组轧制；上倍尺冷床冷却，上倍尺床温度780℃，下倍尺冷床温度430℃，然后入缓冷坑，温度395℃，缓冷时间28h，出坑温度75℃。

按照实施例1的方法，对本发明比较例1制备的产品进行成分检测，检测结果为：C：0.35wt％，Si：0.23wt％，Mn：0.66wt％，P：0.013wt％，S：0.003wt％，V：0.065wt％，Cr：0.07wt％，Cu：0.03wt％，Ni：0.03wt％，Ti：0.04wt％，余量为Fe。

性能检测

对本发明实施例和比较例制备的产品进行性能检测，检测方法为：拉伸强度、屈服强度按GB/T 228.1《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》标准检测，硬度按GB/T231.1《金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法》标准检测，冲击功按GB/T 229《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》标准检测，晶粒度按GB/T 6394《金属平均晶粒度测定方法》标准检验；检测结果如下：

虽然已参考本发明的特定实施例描述并说明本发明，但是这些描述和说明并不限制本发明。所属领域的技术人员可清晰地理解，在不脱离如由所附权利要求书定义的本发明的真实精神和范围的情况下，可进行各种改变，以使特定情形、材料、物质组成、物质、方法或过程适宜于本申请的目标、精神和范围。所有此类修改都意图在此所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法，但应理解，可在不脱离本发明的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组并非本申请的限制。

Claims

1.一种非调质钢棒材，成分为：

C：0.32～0.39wt％；

Si：0.17～0.37wt％；

Mn：0.50～0.80wt％；

P：＜0.035wt％；

S：＜0.035wt％；

V：0.04～0.10wt％；

Cr：≤0.25wt％；

Cu：≤0.25wt％；

Ni：≤0.30wt％；

Ti：≤0.10wt％；

余量为Fe。

2.一种权利要求1所述的非调质钢棒材的制备方法，包括：

将铸坯依次进行加热、轧制、冷却，得到非调质钢棒材。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述加热包括：

依次进行预热、加热和均热。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预热的温度为500～850℃；

所述加热的温度为1050～1230℃；

所述均热的温度为1160～1190℃。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述轧制包括：

依次进行粗轧、精轧和减定径轧制。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述轧制的温度为950～1080℃。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述冷却的方法包括：

依次进行水箱冷却和冷床冷却。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述水箱冷却包括：

依次进行一次冷却、二次冷却、三次冷却和四次冷却。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述一次冷却后的温度为780～820℃；

所述二次冷却后的温度为730～770℃；

所述三次冷却后的温度为610～650℃；

所述四次冷却后的温度为530～570℃。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述冷床冷却后的温度为350～400℃；冷却速度＞0.5℃/s。