CN114438393B - 一种防止高镍钢板表面沿晶氧化裂纹的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防止高镍钢板表面沿晶氧化裂纹的方法。属于钢板表面质量控制领域，所述高镍钢的化学成分按重量百分比计为：0.04‑0.60％C，0.5‑0.8％Mn，0.15‑0.25％Si，S≤0.005％，P≤0.010％，8.5‑9.5％Ni，余量为Fe和杂质；具体步骤：铁水脱硫、转炉、LF+RH、连铸、铸坯修磨及喷涂、进加热炉加热、TMCP、ACC、淬火、回火制备。本发明随着最高加热温度的降低及均热时间的减少，减少氧化铁皮层的厚度，细化了晶粒，避免了沿晶氧化裂纹的形成；另外加热温度的降低及均热时间的减少，降低了生产成本。本发明能有效解决高镍钢表面沿晶氧化裂纹问题，满足了产品的性能要求。

Description

一种防止高镍钢板表面沿晶氧化裂纹的方法
技术领域
本发明属于钢板表面质量控制领域，涉及一种防止高镍钢板表面沿晶氧化裂纹的方法。
背景技术
现有技术中，高镍钢为广泛应用于天然气储罐(LNG)材料。高镍钢轧制后通过采用调质(QT)热处理，得到回火马氏体加少量逆转奥氏体组织；回火马氏体组织提供足够强度和韧性，逆转奥氏体可显著提升低温韧性和塑性，因此，该钢在－196℃温度下具有良好的韧性及较高的强度。
高镍钢板铸坯加热炉加热及轧后钢板淬火过程处于高温、氧化性条件下，氧化较为严重；生产过程中发现，加热炉加热工艺不当，除生成较厚的氧化铁皮及晶粒异常长大外，还会出现表面沿晶氧化裂纹，轧制过程中表面沿晶氧化裂纹在轧制力的作用下，继续向钢板内部延伸；在淬火过程裂纹会继续氧化而发生宽化，对产品的表面质量、使用性能具有较大影响。
因此，如何解决上述问题就成为现下工作人员需要考虑的事情了。
发明内容
发明目的：为解决高镍钢板表面沿晶氧化裂纹的问题，本发明对高镍钢板的生产工艺进行创新性研究，从加热温度、加热速率、保温时间进行优化，从降低表面氧化铁皮层厚度、晶粒尺寸细化、沿晶氧化裂纹抑制等方面进行分析，以解决高镍钢钢板表面裂纹率高，报废率高等问题。
技术方案：本发明所述的一种防止高镍钢板表面沿晶氧化裂纹的方法，
所述高镍钢板的化学成分按重量百分比计为：0.04-0.60％C，0.5-0.8％Mn，0.15-0.25％Si，S≤0.005％，P≤0.010％，8.5-9.5％Ni，其余部分为Fe和杂质；
所述高镍钢板的制备步骤如下：经铁水脱硫、转炉、LF+RH、连铸、铸坯修磨及喷涂、加热炉加热、TMCP、ACC、淬火及回火制备，最终制得高镍钢板；
在所述连铸过程中，铸坯厚度为150mm，轧制成厚度为10-30mm的钢板；
在所述铸坯修磨及喷涂过程中，其具体过程为：机加工修磨，修磨深度为2mm，后喷涂0.1mm厚高温防氧化涂料；
在所述进加热炉加热中加热的过程是：25-600℃加热速度为10-15℃/min，600-1000℃加热速度为5-7℃/min，1000-1150℃加热速度为2℃/min，1150℃保温20min后出加热炉；
所述进加热炉加热过程为：在炉的时间为120-240min；
在所述淬火过程中，淬火温度750-780℃，其保温时间为30-50min。
有益效果：本发明与现有技术相比，本发明的特点是：1、随着最高加热温度的降低及均热时间的减少，减少氧化铁皮层的厚度，细化了晶粒，有效避免了沿晶氧化裂纹的形成；2、加热温度的降低及均热时间的减少，降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明的制备流程图；
图2是本发明加热炉加热后微观组织。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
本发明所述的一种防止高镍钢板表面沿晶氧化裂纹的方法，所述高镍钢板的化学成分按重量百分比计为：0.04-0.60％C，0.5-0.8％Mn，0.15-0.25％Si，S≤0.005％，P≤0.010％，8.5-9.5％Ni，余量为Fe和杂质；
其制备制备是：经铁水脱硫、转炉、LF+RH、连铸、铸坯修磨及喷涂、加热炉加热、TMCP、ACC、淬火及回火制备，最终制得高镍钢板；
在所述连铸过程中，铸坯厚度为150mm，轧制成厚度为10-30mm的钢板。
在所述铸坯修磨及喷涂过程中，其具体过程为：机加工修磨，修磨深度为2mm，然后喷涂0.1mm厚高温防氧化涂料。
在所述进加热炉加热中加热的过程是：25-600℃加热速度为10-15℃/min，600-1000℃加热速度为5-7℃/min，1000-1150℃加热速度为2℃/min，1150℃到温出加热炉，无均热过程；
或者25-600℃加热速度为10-15℃/min，600-1000℃加热速度为5-7℃/min，1000-1100℃加热速度为2℃/min，1100℃保温20min后出加热炉；
所述进加热炉加热过程为：进加热炉在炉时间为120-240min；
在所述淬火过程中，淬火温度750-780℃，保温时间为30-50min。
本发明中高镍钢裂纹敏感性较高，连铸过程中会产生铸坯表面裂纹，裂纹长度通常小于1mm，采用机械修磨的方法去除表面裂，并在其上喷涂涂料形成防氧化保护层；研究发现，加热炉加热过程温度超过1150℃，已修磨和喷涂的铸坯仍会在铸坯表面重新形成沿晶氧化裂纹。
大型铸锭加热过程中，内应力主要有热应力和组织应力，应力过大均会导致表面开裂；热应力的大小和材料的导热系数和热膨胀系数两个因素有关；一般认为，材料的导热系数越大，材料各部位的温差愈小，产生的热应力愈小；材料的热膨胀系数愈小，材料各部位的热膨胀差愈小，产生的热应力愈小；结合高镍钢导热系数和热膨胀系数曲线，25-600℃导热系数较高，线膨胀系数较低，热应力较小，可以快速加热，加热速度为10-15℃/min。
高镍钢的相变开始温度为574℃，结束温度点为725℃，从其导热系数变化规律可以看出，相较于其它钢种，高镍钢在相变结束后的导热系数大幅下降，从48.14W/m·K下降至24.52W/m·K；当热源条件不变时，小温度范围内导热系数的突然下降会导致金属存在温差层，而产生较大的热应力；因此，600-1000℃加热速度降低为5-7℃/min；1000-1150℃加热时，线膨胀系数较高及导热系数较低，热应力较大，加热速度降为2℃/min；由于加热速度较慢，且没有在1150℃实施均热保温，即能满足成分均匀化要求同时能减小氧化铁皮层厚度，并细化晶粒(见图2)，避免表面高温氧化裂纹沿粗大奥氏体晶粒的扩展；现有技术通常加热温度高于1150℃，并在此温度下保温20min以上，同时加热速率控制不合理，产生较大的热应力，导致高温保温阶段形成的表面沿晶氧化，在高热应力作用下产生裂纹。
另外，在轧制过程中加热炉中形成的沿晶氧化裂纹在轧制力的作用下，继续向钢板内部延伸；轧后钢板淬火过程处于高温、氧化性条件下，高温氧化仍较为严重；在淬火过程裂纹会继续氧化，而发生宽化；因此，淬火温度750-780℃，保温时间为30-50min，而现有技术淬火温度800-830℃。
本发明用于高镍钢的生产工艺，能有效解决高镍钢表面沿晶氧化裂纹问题，产品性能满足要求，质量符合使用要求。
实施例1
高镍钢重量百分比化学成分为：0.04％C，0.6％Mn，0.2％Si，0.003％S，P≤0.009％，9.0％Ni，余量为Fe和杂质；高镍钢经铁水脱硫、转炉、LF+RH、连铸、铸坯修磨及喷涂、进加热炉加热、TMCP、ACC、淬火、回火制备。
铸坯厚度为150mm，轧制成厚度为20mm的钢板。
铸坯经机加工修磨，修磨深度为2mm，然后喷涂0.1mm厚高温防氧化涂料。
进加热炉加热过程为：25-600℃加热速度为12℃/min，600-1000℃加热速度为5℃/min，1000-1150℃加热速度为2℃/min，1150℃到温出加热炉，无均热过程。进加热炉在炉时间为205min。
淬火温度750℃，保温时间为35min。
实施例2
高镍钢重量百分比化学成分为：0.06％C，0.7％Mn，0.25％Si，0.001％S，0.010％P，9.5％Ni，余量为Fe和杂质；高镍钢经铁水脱硫、转炉、LF+RH、连铸、铸坯修磨及喷涂、进加热炉加热、TMCP、ACC、淬火、回火制备。
铸坯厚度为150mm，轧制成厚度为10mm的钢板。
铸坯经机加工修磨，修磨深度为2mm，然后喷涂0.1mm厚高温防氧化涂料。
进加热炉加热过程为：25-600℃加热速度为10℃/min，600-1000℃加热速度为6℃/min，1000-1100℃加热速度为2℃/min，1100℃保温20min后出加热炉。进加热炉在炉时间为197min。
淬火温度780℃，保温时间为45min。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种防止高镍钢板表面沿晶氧化裂纹的方法，其特征在于，
所述高镍钢板的化学成分按重量百分比计为：0.04-0.60%C，0.5-0.8%Mn，0.15-0.25%Si，S≤0.005%，P≤0.010%，8.5-9.5%Ni，其余部分为Fe和杂质；
所述高镍钢板的制备步骤如下：经铁水脱硫、转炉、LF+RH、连铸、铸坯修磨及喷涂、加热炉加热、TMCP、ACC、淬火及回火制备，最终制得高镍钢板；
在连铸过程中，铸坯厚度为150mm，轧制成厚度为10-30mm的钢板；
在铸坯修磨及喷涂过程中，其具体过程为：机加工修磨，修磨深度为2mm，后喷涂0.1mm厚高温防氧化涂料；
在加热炉加热中加热的过程是：25-600℃加热速度为10-15℃/min，600-1000℃加热速度为5-7℃/min，1000-1150℃加热速度为2℃/min，1150℃保温20min后出加热炉；
加热炉加热过程为：在炉的时间为120-240min；
在淬火过程中，淬火温度750-780℃，其保温时间为30-50min。
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