CN115627409A - 一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法，属于冶金技术领域。生产方法包括冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、连轧工序；VD真空处理工序：VD真空保持时间15‑20min，破空后，按1‑2kg/t钢加入发热剂，发热剂均匀整个渣面。连轧工序：铸坯进加热炉加热，预热段温度控制在650‑700℃，保持时间90‑100min，高温段900‑1000℃区间保持5‑10min。本发明通过合理的生产工艺，产品表面质量合格率提高到97.14%以上。

Description

一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，特别是涉及一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法。
背景技术
中碳含硼圆钢的成分范围为C：0.50-0.55%，Si：1.2-1.3%，S≤0.010%，P≤0.015%，Mn：0.90-1.00%，Mo：0.20-0.30%，B：0.001-0.0020%。广泛应用于凿岩用小型钎杆，由于工作条件和受力状况非常复杂，对产品的耐磨性、腐蚀、韧性有较高的要求，若产品表面出现问题，直接影响到终端客户使用寿命。
中碳含硼圆钢中的硼与氮的亲和力比较强，中碳含硼圆钢本身属于高Si钢，高温时塑性较差，容易开裂；在连铸进拉矫高温处会生成氮化硼，氮化硼在晶界析出，晶界处韧性较差，有的在铸坯表层等轴晶与柱状晶交界处发源，并沿柱状晶向内扩展，与表面垂直，而有的发源于铸坯表层。另外，中碳硼钢氮化硼析出温度在900-1000℃，在此温度区间，钢的脆性增加，近拉矫时，连铸坯内弧收到拉应力影响较大，铸坯会在皮下产生裂纹，铸坯经加热轧制后，收到热应力作用延展到轧材表面裂纹。
目前生产此类钢种一般采用加钛方式生产，该类工艺存在的主要问题在于：（1）钛与氮亲和力要比硼强，因此加钛的主要目的在于形成氮化钛，减少氮化硼生成，但是钢中形成棱角的氮化钛夹杂，对钢材冲击韧性有极大影响，客户加工成品后使用寿命减少。
提高结晶器冷却强度，降低二冷强度方法解决表面裂纹，此问题在于：（1）此方法增大坯壳冷却强度，存在应力，导致在拉坯过程中纵向存在裂纹。（2）弱化二冷强度，铸坯内部质量下降，内部探伤不合风险升高。
因此，行业内亟需探索一种更加高效合理的生产方法，降低中碳含硼圆钢的表面裂纹发生率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法，所述生产方法包括：冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、连轧工序；所述VD真空处理工序：VD真空保持时间15-20min，破空后，按1-2kg/t钢加入发热剂，发热剂均匀整个渣面，出钢温度1580-1620℃；所述连轧工序：铸坯进加热炉加热，预热段温度控制在650-700℃，保持时间90-100min，高温段900-1000℃区间保持5-10min。
本发明所述连铸工序：中包水口深度在90-100mm，连铸拉速0.24-0.26m/min，结晶器水量4200-4300L/min，二冷水量为0.11-0.15L/kg。
本发明所述连铸工序：采用结晶器搅拌及末端搅拌，电搅电流100-150A、电搅频率5.0-6.0HZ，二冷段到进拉矫区间加保护罩保温，进拉矫温度1030-1060℃，铸坯缓冷。
本发明所述连轧工序：连铸坯出加热炉后除鳞-开坯-轧制，轧制温度980-1050℃，圆钢入坑缓冷。
本发明所述VD真空处理工序：VD真空度为≤67pa。
本发明所述中碳含硼圆钢化学成分组成及质量百分含量如下：C：0.45-0.52%，Si：1.15-1.25%，S≤0.005%，P≤0.025%，Mn：0.90-1.10%，Mo：0.25-0.35%，B：0.001-0.0025%，Cu≤0.20%。
本发明所述中碳含硼圆钢规格为φ200-300mm。
本发明所述中碳含硼圆钢抗拉强度≥1130MPa，屈服强度≥930MPa，断后延伸率≥11%，断面收缩率≥45%，冲击AKU2(室温)≥55J。
本发明所述中碳含硼圆钢表面检验合格率≥97.14%。表面检验合格率计算方法：合格率=检验合格坯料支数/检验总支数*100%；评判标准：按GB/T702中尺寸偏差二组执行。
本发明设计原理是：1）传统生产工艺在VD破空后加入覆盖剂，本发明为提高进拉矫温度，在VD破空后加入发热剂，进拉矫温度提高30-40℃，避开脆性区温度。进拉矫温度低在晶界处易析出氮化硼，温度高生产容易漏钢，造成生产事故。2）VD真空保持时间短，真空不充分，钢中气体氮含量高，与B结合形成大量BN；若保持时间长，钢水冲刷钢包时间长，造成外来夹杂物增多。3）降低轧钢预热段温度650-700℃，保持时间90-100min，高温段保持时间减少，900-1000℃保持时间5-10min。高温段900-1000℃减少保温时间，残余应力释放不充分，造成开裂，针对应力释放不充分问题，本发明创造性的加长预热段保温时间，缓慢升温，释放应力。
采用上述技术方案产生的有益效果在于：1、本发明通过VD破空后加入发热剂，将进拉矫温度提高至1030-1040℃，避开脆性区温度。2、VD真空保持时间15-20min，减少钢中氮含量，减少氮化硼生成。3、降低轧钢预热段温度650-700℃，保持时间90-100min，高温段保持时间减少，900-1000℃保持时间5-10min。4、二冷段到进拉矫区间增加保温措施，提高进拉矫温度。通过以上措施，提高产品表面质量，合格率提高到97.14%以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法，包括：冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、连轧工序；具体工艺如下：
（1）VD真空处理工序：经LF精炼后得到的钢水，VD真空保持时间19min，VD真空度为67pa。VD过程氩气流量控制在100NL/min，软吹时氩气流量18L/min，保证夹杂物充分上浮。破空后，按1.2kg/t钢加入发热剂，发热剂均匀整个渣面，出钢温度1580℃。
（2）连铸工序：中包水口深度在95mm，连铸拉速0.24m/min，结晶器水量4250L/min，二冷水量为0.12L/kg；采用结晶器搅拌及末端搅拌，电搅电流100A、电搅频率5.5HZ，铸坯在二冷段到进拉矫区间加保护罩保温，进拉矫温度1036℃，铸坯缓冷。
（3）连轧工序：铸坯进加热炉加热，预热段温度控制在700℃，保持时间93min，高温段930℃保持10min。连铸坯出加热炉后除鳞-开坯-轧制，轧制温度990℃，圆钢入坑缓冷。
实施例2
一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法，包括：冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、连轧工序；具体工艺如下：
（1）VD真空处理工序：经LF精炼后得到的钢水，VD真空保持时间15min，VD真空度为65pa。VD过程氩气流量控制在100NL/min，软吹时氩气流量17L/min，保证夹杂物充分上浮。破空后，按1.0kg/t钢加入发热剂，发热剂均匀整个渣面，出钢温度1590℃。
（2）连铸工序：中包水口深度在98mm，连铸拉速0.25m/min，结晶器水量4200L/min，二冷水量为0.15L/kg；采用结晶器搅拌及末端搅拌，电搅电流100A、电搅频率5.3HZ，铸坯在二冷段到进拉矫区间加保护罩保温，进拉矫温度1042℃，铸坯缓冷。
（3）连轧工序：铸坯进加热炉加热，预热段温度控制在700℃，保持时间93min，高温段930℃保持7min。连铸坯出加热炉后除鳞-开坯-轧制，轧制温度980℃，圆钢入坑缓冷。
实施例3
一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法，包括：冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、连轧工序；具体工艺如下：
（1）VD真空处理工序：经LF精炼后得到的钢水，VD真空保持时间16min，VD真空度为66pa。VD过程氩气流量控制在100NL/min，软吹时氩气流量20L/min，保证夹杂物充分上浮。破空后，按1.7kg/t钢加入发热剂，发热剂均匀整个渣面，出钢温度1605℃。
（2）连铸工序：中包水口深度在90mm，连铸拉速0.26m/min，结晶器水量4300L/min，二冷水量为0.14L/kg；采用结晶器搅拌及末端搅拌，电搅电流120A、电搅频率5.0HZ，铸坯在二冷段到进拉矫区间加保护罩保温，进拉矫温度1030℃，铸坯缓冷。
（3）连轧工序：铸坯进加热炉加热，预热段温度控制在660℃，保持时间90min，高温段990℃保持5min。连铸坯出加热炉后除鳞-开坯-轧制，轧制温度1020℃，圆钢入坑缓冷。
实施例4
一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法，包括：冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、连轧工序；具体工艺如下：
（1）VD真空处理工序：经LF精炼后得到的钢水，VD真空保持时间20min，VD真空度为62pa。VD过程氩气流量控制在100NL/min，软吹时氩气流量16L/min，保证夹杂物充分上浮。破空后，按1.9kg/t钢加入发热剂，发热剂均匀整个渣面，出钢温度1600℃。
（2）连铸工序：中包水口深度在98mm，连铸拉速0.25m/min，结晶器水量4280L/min，二冷水量为0.11L/kg；采用结晶器搅拌及末端搅拌，电搅电流130A、电搅频率6.0HZ，铸坯在二冷段到进拉矫区间加保护罩保温，进拉矫温度1050℃，铸坯缓冷。
（3）连轧工序：铸坯进加热炉加热，预热段温度控制在650℃，保持时间100min，高温段1000℃保持6min。连铸坯出加热炉后除鳞-开坯-轧制，轧制温度1050℃，圆钢入坑缓冷。
实施例5
一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法，包括：冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、连轧工序；具体工艺如下：
（1）VD真空处理工序：经LF精炼后得到的钢水，VD真空保持时间15min，VD真空度为62pa。VD过程氩气流量控制在100NL/min，软吹时氩气流量20L/min，保证夹杂物充分上浮。破空后，按2.0kg/t钢加入发热剂，发热剂均匀整个渣面，出钢温度1595℃。
（2）连铸工序：中包水口深度在100mm，连铸拉速0.26m/min，结晶器水量4300L/min，二冷水量为0.14L/kg；采用结晶器搅拌及末端搅拌，电搅电流100A、电搅频率5.5HZ，铸坯在二冷段到进拉矫区间加保护罩保温，进拉矫温度1060℃，铸坯缓冷。
（3）连轧工序：铸坯进加热炉加热，预热段温度控制在670℃，保持时间97min，高温段900℃保持10min。连铸坯出加热炉后除鳞-开坯-轧制，轧制温度1025℃，圆钢入坑缓冷。
实施例6
一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法，包括：冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、连轧工序；具体工艺如下：
（1）VD真空处理工序：经LF精炼后得到的钢水，VD真空保持时间17min，VD真空度为66pa。VD过程氩气流量控制在100NL/min，软吹时氩气流量15L/min，保证夹杂物充分上浮。破空后，按1.6kg/t钢加入发热剂，发热剂均匀整个渣面，出钢温度1610℃。
（2）连铸工序：中包水口深度在97mm，连铸拉速0.25m/min，结晶器水量4200L/min，二冷水量为0.13L/kg；采用结晶器搅拌及末端搅拌，电搅电流140A、电搅频率5.5HZ，铸坯在二冷段到进拉矫区间加保护罩保温，进拉矫温度1046℃，铸坯缓冷。
（3）连轧工序：铸坯进加热炉加热，预热段温度控制在660℃，保持时间92min，高温段970℃保持7min。连铸坯出加热炉后除鳞-开坯-轧制，轧制温度1040℃，圆钢入坑缓冷。
实施例7
一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法，包括：冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、连轧工序；具体工艺如下：
（1）VD真空处理工序：经LF精炼后得到的钢水，VD真空保持时间20min，VD真空度为64pa。VD过程氩气流量控制在100NL/min，软吹时氩气流量17L/min，保证夹杂物充分上浮。破空后，按1.5kg/t钢加入发热剂，发热剂均匀整个渣面，出钢温度1620℃。
（2）连铸工序：中包水口深度在100mm，连铸拉速0.24m/min，结晶器水量4250L/min，二冷水量为0.15L/kg；采用结晶器搅拌及末端搅拌，电搅电流150A、电搅频率5.5HZ，铸坯在二冷段到进拉矫区间加保护罩保温，进拉矫温度1059℃，铸坯缓冷。
（3）连轧工序：铸坯进加热炉加热，预热段温度控制在690℃，保持时间96min，高温段920℃保持8min。连铸坯出加热炉后除鳞-开坯-轧制，轧制温度1000℃，圆钢入坑缓冷。
实施例8
一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法，包括：冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、连轧工序；具体工艺如下：
（1）VD真空处理工序：经LF精炼后得到的钢水，VD真空保持时间20min，VD真空度为64pa。VD过程氩气流量控制在100NL/min，软吹时氩气流量19L/min，保证夹杂物充分上浮。破空后，按1.7kg/t钢加入发热剂，发热剂均匀整个渣面，出钢温度1595℃。
（2）连铸工序：中包水口深度在95mm，连铸拉速0.24m/min，结晶器水量4300L/min，二冷水量为0.13L/kg；采用结晶器搅拌及末端搅拌，电搅电流100A、电搅频率5.7HZ，铸坯在二冷段到进拉矫区间加保护罩保温，进拉矫温度1050℃，铸坯缓冷。
（3）连轧工序：铸坯进加热炉加热，预热段温度控制在680℃，保持时间91min，高温段960℃保持7min。连铸坯出加热炉后除鳞-开坯-轧制，轧制温度1040℃，圆钢入坑缓冷。
本发明实施例1-8中碳含硼圆钢化学成分组成及质量百分含量见表1。中碳含硼圆钢表面检验合格率见表2，规格及力学性能见表3。
表1 实施例1-8中碳含硼钢化学成分组成及其百分含量
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表2 实施例1-8表面检验合格率情况
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表3 实施例1-8中碳含硼钢规格及力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE006
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述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：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括：冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、连轧工序；
所述VD真空处理工序：VD真空保持时间15-20min，破空后，按1-2kg/t钢加入发热剂，发热剂均匀整个渣面，出钢温度1580-1620℃；
所述连轧工序：铸坯进加热炉加热，预热段温度控制在650-700℃，保持时间90-100min，高温段900-1000℃区间保持5-10min。
2.根据权利要求1所述的一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法，其特征在于，所述连铸工序：中包水口深度在90-100mm，连铸拉速0.24-0.26m/min，结晶器水量4200-4300L/min，二冷水量为0.11-0.15L/kg。
3.根据权利要求1所述的一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法，其特征在于，所述连铸工序：采用结晶器搅拌及末端搅拌，电搅电流100-150A、电搅频率5.0-6.0HZ，二冷段到进拉矫区间加保护罩保温，进拉矫温度1030-1060℃，铸坯缓冷。
4.根据权利要求1所述的一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法，其特征在于，所述连轧工序：连铸坯出加热炉后除鳞-开坯-轧制，轧制温度980-1050℃，圆钢入坑缓冷。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法，其特征在于，所述VD真空处理工序：VD真空度为≤67pa。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法，其特征在于，所述中碳含硼圆钢化学成分组成及质量百分含量如下：C：0.45-0.52%，Si：1.15-1.25%，S≤0.005%，P≤0.025%，Mn：0.90-1.10%，Mo：0.25-0.35%，B：0.001-0.0025%，Cu≤0.20%。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法，其特征在于，所述中碳含硼圆钢规格为φ200-300mm。
8.根据权利要求1-4任意一项所述的一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法，其特征在于，所述中碳含硼圆钢抗拉强度≥1130MPa，屈服强度≥930MPa，断后延伸率≥11%，断面收缩率≥45%，冲击AKU2(室温)≥55J。
9.根据权利要求1-4任意一项所述的一种降低中碳含硼圆钢表面裂纹率的生产方法，其特征在于，所述中碳含硼圆钢表面检验合格率≥97.14%。
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