CN114888215A - 一种无缩孔氧化冶金缺陷的钢材的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无缩孔氧化冶金缺陷的钢材的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：步骤一，按照生产要求将连铸坯料进行冷锯切断形成连铸坯，在所述连铸坯的两端面上涂抹热屏蔽涂料；步骤二，待所述热屏蔽涂料干燥后，将涂抹有热屏蔽涂料的连铸坯装炉加热，保温，然后出炉锻造，进行两道次锻造；步骤三，将锻造后的连铸坯在670‑700℃去应力退火，然后炉冷至250℃以下出炉，得到钢材。本发明的方法避免了成品钢材中含有缩孔缺陷导致的端头损失，降低了生产成本，提高了钢材质量。

Description

一种无缩孔氧化冶金缺陷的钢材的生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种无缩孔氧化冶金缺陷的钢材的生产方法。
背景技术
连铸坯在生产过程中从结晶器出来后形成带有液芯的坯壳，在连铸过程中边传热、边凝固、边运行而形成了很长的具有液相穴的铸坯，由于受凝固、传热、传质和加工工艺的限制，沿液相穴的路径常常发生钢水补缩效果不佳。在铸坯完全凝固后，沿铸坯轴向中心区域常常出现缩孔和疏松。通过将连铸坯的缺陷端部切除后，宏观可见断面存在孔洞，如图1所示。连铸坯经过加热后，端部孔洞被氧化，随着保温时间的延长，氧化深度延伸，经过锻造后，端部孔洞缺陷无法焊合。通过探伤发现连铸坯生产的材料端部会存100-1500mm不等的缺陷，使用GB/T4162A级探伤方法，发现缺陷处存在探伤当量Φ4mm-Φ6mm的缺陷，通过宏观组织分析为缩孔。
在连铸坯存在的中心缩孔无法得到根本性解决的前提下，连铸坯坯料经过加热，缩孔部分被氧化，锻造无法焊合，成品材料端部存在100-1500mm不等的缺陷，因使用其他生产工艺无法消除此部分缺陷，只能通过将成品材料切除来保证产品质量，产品无竞争优势，导致切头浪费，生产成本升高。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无缩孔氧化冶金缺陷的钢材的生产方法，以解决，目前连铸坯在生产过程中出现中心缩孔缺陷，后续无法消除，造成生产成本高的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种无缩孔氧化冶金缺陷的钢材的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：
步骤一，按照生产要求将连铸坯料进行冷锯切断形成连铸坯，在所述连铸坯的两端面上涂抹热屏蔽涂料；
步骤二，待所述热屏蔽涂料干燥后，将涂抹有热屏蔽涂料的连铸坯装炉加热，保温，然后出炉锻造，进行两道次锻造；
步骤三，将锻造后的连铸坯在670-700℃去应力退火，然后炉冷至250℃以下出炉，得到钢材。
在如上所述的钢材的生产方法，优选，所述生产方法还包括步骤四，对出炉后的钢材进行精整和探伤。
在如上所述的钢材的生产方法，优选，所述热屏蔽涂料包括Al2O3和SiO2。
在如上所述的钢材的生产方法，优选，步骤一中，在所述连铸坯的两端面上依次涂抹两层所述热屏蔽涂料，第一层热屏蔽涂料的厚度为1-2mm，待所述第一层热屏蔽涂料干燥后再进行第二层热屏蔽涂料的涂抹，所述第二层热屏蔽涂料的厚度为1-2mm。
在如上所述的钢材的生产方法，优选，步骤一中，以所述连铸坯端面中心为圆心，在距离圆心10-12mm范围内涂抹所述热屏蔽涂料。
在如上所述的钢材的生产方法，优选，步骤二中，所述连铸坯装炉加热至1220-1240℃，保温3-4h后出炉锻造，开煅温度≥1000℃。
在如上所述的钢材的生产方法，优选，步骤二中，两道次锻造分别为第一道次锻造和第二道次锻造，第一道次压下量控制在(30-40％)*H，其中H为连铸坯的截面高度，进铁量不少于砧宽的2/3；
第二道次锻造压下量控制在(20-30％)*H，其中H为连铸坯的截面高度，进铁量不少于砧宽的1/3-2/3。
在如上所述的钢材的生产方法，优选，步骤二中，所述两道次锻造后的终煅温度≥800℃。
在如上所述的钢材的生产方法，优选，步骤三中，在所述去应力退火之前还包括：将锻造后的连铸坯转移至炉台上待料，待料温度为500-600℃。
在如上所述的钢材的生产方法，优选，步骤一中，还包括：将连铸坯的两端面上擦拭干净后再涂抹所述热屏蔽涂料。
有益效果：
本发明对切断后的连铸坯采用热屏蔽涂料，在连铸坯按照生产要求切断后，在其两端的端面上涂抹耐高温涂层，阻止端部孔洞在后续工艺中被高温氧化，然后通过两道次的锻造焊合以及去应力退火，避免了成品钢材中含有缺陷的端头损失，降低了生产成本，提高了钢材质量。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为本发明实施例的连铸坯的端部缺陷宏观组织图；
图2为本发明实施例1的连铸坯涂抹第一层热屏蔽涂料后的端面效果图；
图3为本发明实施例1的连铸坯涂抹第二层热屏蔽涂料后的端面效果图；
图4为本发明实施例1的钢材端面宏观组织图；
图5为本发明对照例1的钢材端面宏观组织图；
图6为本发明对照例1的钢材端面宏观组织放大图。
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的一部分实施例，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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明应用于生产连铸坯的连铸合金结构钢，其化学成分重量百分含量为：C：0.35-0.42％、Si：0.20-0.45％、Mn：0.30-0.60、P：≤0.025％、S：≤0.025％、Cr：1.35-1.65％、Mo：0.15-0.25％、Al：0.70-1.10％，余量为Fe及冶炼不可避免的杂质元素。
连铸坯在浇铸成型后，在中心区域可能存在肉眼可见的孔洞，这些孔洞缺陷在后续工艺中重新加热后，中心区域的孔洞被氧化，后续无法通过锻造的方式焊合，本发明提供的一种无缩孔氧化冶金缺陷的钢材的生产方法可以消除中心缩孔缺陷，提高钢材质量，主要包括以下步骤：连铸坯冷锯切断→两端涂抹热屏蔽涂料→锻造→去应力退火。
本发明采用的热屏蔽涂料用于防止钢材表面氧化、脱碳等作用，本发明是利用热屏蔽涂料的防氧化、不影响热传导的功能特点，将涂层牢固的附着于连铸坯的两端，在连铸坯加热过程中冶金缩孔缺陷不会被氧化，通过锻造工序后缩孔缺陷能有效焊合，通过本发明的工艺，钢材因缩孔氧化导致的缺陷基本消除，大幅度降低了成品损失，提升了产品的竞争力。
本发明提供的一种无缩孔氧化冶金缺陷的钢材的生产方法，生产方法包括以下步骤：
步骤一，按照生产要求将连铸坯料进行冷锯切断形成连铸坯，将连铸坯的两端面上将残留的用于冷却锯条的冷却液及锯屑擦拭干净后再涂抹热屏蔽涂料，在端面上依次涂抹第一层热屏蔽涂料和第二层热屏蔽涂料。
本发明中使用的热屏蔽涂料是西峡县三胜新材料有限公司生产的XH-1703型热屏蔽粉料与水混合制备而成，热屏蔽粉料的主要成分包括Al2O3和SiO2。在使用过程中，将热屏蔽粉料与水按质量比1:(18-25)(比如1:19、1:20、1:21、1:22、1:23、1:24)，进行混合搅拌成胶状形成热屏蔽涂料，本发明中的热屏蔽涂料贴附于连铸坯的端面中心区域，加热过程中，防止中心缩孔进一步氧化，防止脱碳，可以对端面中心有效防护。使用过程中分两次使用刷子在连铸坯的两端面上依次涂抹两层热屏蔽涂料，第一层热屏蔽涂料的厚度为1-2mm(比如1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm)，待第一层热屏蔽涂料干燥后再进行第二层热屏蔽涂料的涂抹，第二层热屏蔽涂料的厚度为1-2mm(比如1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm)。涂抹位置以连铸坯端面中心为圆心，在距离圆心10-12mm(比如10.5mm、11mm、11.5mm)范围内涂抹热屏蔽涂料。
步骤二，待热屏蔽涂料干燥后，将涂抹有热屏蔽涂料的连铸坯装炉加热至1220-1240℃(比如1224℃、1225℃、1228℃、1230℃、1234℃、1235℃、1238℃)，保温3-4h(比如3.2h、3.5h、3.6h、3.8h)后出炉锻造，开煅温度≥1000℃，然后出炉锻造，进行两道次锻造。
本发明的具体实施例中，两道次锻造分别为第一道次锻造和第二道次锻造，第一道次压下量控制在(30-40％)*H(比如32％H、34％H、36％H、38％H)，其中H为连铸坯的截面高度，进铁量不少于砧宽的2/3；锻压机常规压力不得低于20MN，以确保连铸坯在第一道次锻造后完全焊合，此时热屏蔽层涂料脱落；然后进行第二道次锻造，第二道次锻造压下量控制在(20-30％)*H(比如22％H、24％H、26％H、28％H)，其中H为连铸坯的截面高度，进铁量不少于砧宽的1/3-2/3，实现小进铁快速拔长，确保终锻温度≥800℃，避免终锻温度底、心部拉裂现象。
步骤三，将锻造后的连铸坯在670-700℃(比如675℃、678℃、680℃、685℃、688℃)去应力退火，然后炉冷至250℃以下出炉，得到钢材。
本发明的具体实施例中，在去应力退火之前还包括：将锻造后的连铸坯转移至炉台上待料，待料温度为500-600℃(比如520℃、540℃、560℃、580℃)，优选为550℃，避免钢材在热应力和组织应力的叠加下发生中心裂纹。然后进行去应力退火，去应力温度670-700℃，保温时间不低于2min/mm，保证应力得到充分的释放后，关炉熄火，钢材在炉中冷却至250℃以下出炉。
步骤四，对出炉后的钢材进行精整和探伤。探伤采用GB/T4162A级执行，同时对钢材端部取样，观察钢材宏观组织低倍情况。
实施例1
本实施例中采用的是规格Φ250*7100mm锭尺圆钢，采用连铸410*530矩形连铸坯生产，连铸坯料供料长度6660mm，钢种代号38CrMoAlA，具体化学成分重量百分含量为：C：0.35-0.42％、Si：0.20-0.45％、Mn：0.30-0.60、P：≤0.025％、S：≤0.025％、Cr：1.35-1.65％、Mo：0.15-0.25％、Al：0.70-1.10％，余量为Fe及冶炼不可避免的杂质元素。
本实施例提供的一种无缩孔氧化冶金缺陷的钢材的生产方法，包括以下步骤：
步骤一：连铸坯按1665mm锯切成4件，即连铸坯的规格为宽*高*长＝410*530*1665mm，将连铸坯的端面上残留的用于冷却锯条的冷却液和锯屑擦拭干净后，连铸坯的两端面以中心为圆点，直径12mm范围内涂抹热屏蔽涂料，涂抹第一层热屏蔽涂料厚度约2mm，待第一层热屏蔽涂料自然干燥后，再在原位置处在涂抹第二层热屏蔽涂料2mm，涂抹时涂层均匀，保证中心区域完全覆盖。
步骤二：将连铸坯装炉加热至1230℃，保温3小时后，出炉锻造，开锻温度1200℃，采用20MN压机进行锻造，锻造时第一道次压下量控制在170-200mm，进铁量不少于砧宽的2/3，后续锻造压下量控制在110-150mm，进铁量不少于砧宽的1/3-2/3，实现小进铁快速拔长效果，终锻温度850℃，避免终锻温度低、心部拉裂现象。
步骤三：锻造后及时将钢转移至炉台上待料，待料温度550℃，避免钢材在热应力和组织应力的叠加下发生中心裂纹，同时按常规去应力温度680℃，保温时间不低于2min/mm，保证应力得到充分的释放后，关炉熄火，材料在炉中冷却至250℃以下出炉。
步骤四：出炉后对表面精整、探伤，探伤采用GB/T4162A级执行。
经过步骤一涂抹第一层热屏蔽涂料后的连铸坯端面效果如图2所示，涂抹第二层热屏蔽涂料后的连铸坯端面效果如图3所示，对经过探伤后的钢材端部切除观察钢材的端面，宏观组织图如图4所示。
实施例2
本实施例中采用的是规格Φ200*7500mm锭尺圆钢，采用连铸410*530矩形连铸坯生产，连铸坯料供料长度6840mm，钢种代号38CrMoAlA，具体化学成分重量百分含量为：C：0.35-0.42％、Si：0.20-0.45％、Mn：0.30-0.60、P：≤0.025％、S：≤0.025％、Cr：1.35-1.65％、Mo：0.15-0.25％、Al：0.70-1.10％，余量为Fe及冶炼不可避免的杂质元素。
本实施例提供的一种无缩孔氧化冶金缺陷的钢材的生产方法，包括以下步骤：
步骤一：连铸坯按1710mm锯切成4件，即连铸坯的规格为宽*高*长＝410*530*1710mm，将连铸坯的端面上残留的用于冷却锯条的冷却液和锯屑擦拭干净后，连铸坯的两端面以中心为圆点，直径10mm范围内涂抹热屏蔽涂料，涂抹第一层热屏蔽涂料厚度约1mm，待第一层热屏蔽涂料自然干燥后，再在原位置处在涂抹第二层热屏蔽涂料1mm，涂抹时涂层均匀，保证中心区域完全覆盖。
步骤二：将连铸坯装炉加热至1220℃，保温4小时后，出炉锻造，开锻温度1200℃，采用20MN压机进行锻造，锻造时第一道次压下量控制在170-200mm，进铁量不少于砧宽的2/3，后续锻造压下量控制在110-150mm，进铁量不少于砧宽的1/3-2/3，实现小进铁快速拔长效果，终锻温度850℃，避免终锻温度低、心部拉裂现象。
步骤三：锻造后及时将钢转移至炉台上待料，待料温度500℃，避免钢材在热应力和组织应力的叠加下发生中心裂纹，同时按常规去应力温度700℃，保温时间不低于2min/mm，保证应力得到充分的释放后，关炉熄火，材料在炉中冷却至250℃以下出炉。
步骤四：出炉后对表面精整、探伤，探伤采用GB/T4162A级执行。
对本实施例中经过探伤后的钢材端部切除观察钢材的端面，宏观组织上没有发现缩孔缺陷产生。
对照例1
本对照例与实施例1的区别在于，本对照例1中连铸坯的端面没有涂抹热屏蔽涂料，其他步骤与方法与实施例1相同。
将本对照例中制备的钢材端部切除，观察其端面的宏观组织，结果如图5所示，由图5可知，钢材端部中心出现缩孔缺陷；图6为本对照例中钢材端部中心区域的局部放大图，由图6可知，缺陷尺寸约为2-3cm。
综上所述：本发明对切断后的连铸坯采用热屏蔽涂料，在连铸坯按照生产要求切断后，在其两端端面上涂抹耐高温涂层，阻止端部孔洞在后续工艺中被高温氧化，然后通过两道次的锻造焊合以及去应力退火，避免了成品钢材中含有缺陷的端头损失，降低了生产成本，提高了钢材质量。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无缩孔氧化冶金缺陷的钢材的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：
步骤一，按照生产要求将连铸坯料进行冷锯切断形成连铸坯，在所述连铸坯的两端面上涂抹热屏蔽涂料；
步骤二，待所述热屏蔽涂料干燥后，将涂抹有热屏蔽涂料的连铸坯装炉加热，保温，然后出炉锻造，进行两道次锻造；
步骤三，将锻造后的连铸坯在670-700℃去应力退火，然后炉冷至250℃以下出炉，得到钢材。
2.如权利要求1所述的钢材的生产方法，其特征在于，所述生产方法还包括步骤四，对出炉后的钢材进行精整和探伤。
3.如权利要求1所述的钢材的生产方法，其特征在于，所述热屏蔽涂料包括Al2O3和SiO2。
4.如权利要求1或3所述的钢材的生产方法，其特征在于，步骤一中，在所述连铸坯的两端面上依次涂抹两层所述热屏蔽涂料，第一层热屏蔽涂料的厚度为1-2mm，待所述第一层热屏蔽涂料干燥后再进行第二层热屏蔽涂料的涂抹，所述第二层热屏蔽涂料的厚度为1-2mm。
5.如权利要求1所述的钢材的生产方法，其特征在于，步骤一中，以所述连铸坯端面中心为圆心，在距离圆心10-12mm范围内涂抹所述热屏蔽涂料。
6.如权利要求1所述的钢材的生产方法，其特征在于，步骤二中，所述连铸坯装炉加热至1220-1240℃，保温3-4h后出炉锻造，开煅温度≥1000℃。
7.如权利要求6所述的钢材的生产方法，其特征在于，步骤二中，两道次锻造分别为第一道次锻造和第二道次锻造，第一道次压下量控制在(30-40％)*H，其中H为连铸坯的截面高度，进铁量不少于砧宽的2/3；
第二道次锻造压下量控制在(20-30％)*H，其中H为连铸坯的截面高度，进铁量不少于砧宽的1/3-2/3。
8.如权利要求1所述的钢材的生产方法，其特征在于，步骤二中，所述两道次锻造后的终煅温度≥800℃。
9.如权利要求1所述的钢材的生产方法，其特征在于，步骤三中，在所述去应力退火之前还包括：将锻造后的连铸坯转移至炉台上待料，待料温度为500-600℃。
10.如权利要求1所述的钢材的生产方法，其特征在于，步骤一中，还包括：将连铸坯的两端面上擦拭干净后再涂抹所述热屏蔽涂料。
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