CN115838855A - 一种CrMo钢热轧棒材组织控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CrMo钢热轧棒材组织控制方法，所述控制方法包括以下步骤：1)连铸坯通过加热炉进行加热；2)加热后的连铸坯经过高压水除鳞、粗轧、中轧、精轧；3)轧制后的棒材经过运输辊道运送至冷床；4)棒材在冷床上进行冷却，棒材密排，冷床保温罩距离棒材表面＜1米，冷却速度0.14～0.25℃/S。本发明可控制此规格系列棒材组织为铁素体和珠光体，消除贝氏体组织的产生，降低棒材热轧后的硬度数值。

Description

一种CrMo钢热轧棒材组织控制方法

技术领域

本发明涉及棒材热轧生产过程中的一种组织控制方法，具体的说是应用热轧过程的冷却速度控制钢材组织的一种方法，更具体的说是一种CrMo钢热轧棒材组织控制方法。

背景技术

42CrMo钢是工程上常用的合金结构钢，调质处理后具有较高的疲劳强度和低温冲击韧性，被广泛的应用于制造强度高、断面尺寸较大的重要机械零件，如齿轮、后轴、连杆等。在轧线生产中Ф60-Ф75规格存在冷却速度大，检验钢材组织中出现大量贝氏体组织，造成钢材硬度较高，下游用户在使用时锯切下料困难。

中国专利申请CN110157867A公开了一种大尺寸CrMo钢构件中白色异常组织的控制方法。该控制方法的具体过程如下：(1)在基础CrMo成分条件下进行微合金调整；(2)采用高温扩散退火工艺减轻或消除偏析；(3)采用珠光体化退火工艺来消除高温扩散退火带来的组织遗传；(4)通过碳化物控制工艺来控制碳化物的尺寸与数量，并以此来进一步细化晶粒与组织；(5)通过“淬火+预回火+回火”工艺来细化M/A岛尺寸，并得到最终组织。

中国专利申请CN111636029A公开了一种降低CrMo系半轴用钢完全退火态带状级别的方法，所述方法包括：依次进行的铁水预处理-转炉炼钢-精炼-连铸-铸坯加热-轧制，得到带状级别≤2.5级的钢材；其中，所述铁水预处理后得到的铁水中硫的质量百分含量≤0.01％；所述转炉炼钢中作业的终点为钢水中的碳的质量百分含量≥0.08％，磷的质量百分含量≤0.01％，渣量为5-7t；所述精炼过程中钢水中的硫的质量百分含量≤0.005％；所述精炼后的钢水中O的含量≤12ppm，Al的质量百分含量为0.025-0.035％；所述轧制的终点温度为830-980℃。

中国专利申请CN106435133A公开了一种降低CrMo系列热轧态棒材布氏硬度的方法，所述CrMo系列热轧态棒材的生产工艺包括加热工艺和轧制工艺，所述加热工艺包括加热段和均热段；降低所述CrMo系列热轧态棒材的布氏硬度需控制所述加热段温度为1050～1120℃，控制所述均热段温度为1050～1110℃，控制所述轧制工艺的终轧温度为900～950℃。所述方法可使CrMo系列热轧态棒材布氏硬度由310HBW左右降至260HBW左右；与控轧控冷工艺相比，不需要对生产线进行控冷工艺改造，即根据工艺布置在生产线加装3-5台水冷箱及控制设备；可降低能耗5-10％，降低生产成本，且可针对各种规格的CrMo钢进行生产。注：棒材布氏硬度：棒材横截面1/2半径处布氏硬度值。

中国专利申请CN111363975A公开了一种热轧态可直接进行拉拔加工的中碳CrMo钢盘条的控轧控冷方法。将钢坯在不高于1100℃温度经过1.5～2小时加热；精轧机组、mini机组采用不高于750℃的超低温度轧制；吐丝温度采用不高于750℃的超低温度；使盘条在斯太尔摩控冷线上的冷却速度不高于0.12℃/s。该工艺有效促进了先共析组织的析出，保证了过冷奥氏体在斯太尔摩控冷线上全部转变完成，有效防止了贝氏体及马氏体的转变，同时获得了铁素体晶粒度应不低于12级细晶组织，使中碳CrMo钢盘条在热轧态就有良好的拉拔性能，可进行一次减面率不低于30％的冷拉拔，为下游用户减少了一次球化退火的成本。

中国专利申请CN106566998A公开了一种CrMo系齿轮圆钢的制造方法，其特征在于其组分按重量百分比是：C：0.22％-0.27％，Si：0.03％-0.12％，Mn：1.20-1.45％，S≤0.020％，P≤0.020％，Cr：0.30％-0.60％，Mo：≤0.20％，Al：0.015-0.040％，Ni≤0.10％,O≤15×10-6％,余下为Fe和不可避免的杂质。其中制得的圆钢的A类和D类夹杂物≤1.5级、B类和C类夹杂物≤1.0级，圆钢淬透性值:J5mm为42-50HRC，J9mm为38-46HRC，J15mm为32-40HRC。它改变了传统的靠添加大量添加Cr、Ni、Mo等合金元素来提高钢的淬透性的技术思路，通过适当提高C、Mn含量，大幅度降低Mo含量和Cr含量，取代Ni合金，在确保齿轮钢的淬透性不降低的前提下，大幅度降低了产品的生产成本，提高了产品的竞争力。

中国专利申请CN 102643965 A公开了一种降低圆钢表面硬度的工艺方法，所述工艺方法为：圆钢进入冷床前将圆钢加热至930～950℃；圆钢7min内横移送入冷床，进入冷床温度大于800℃；圆钢在10min内送入下料链式移送机；将下料圆钢加热至750～800℃，圆钢入缓冷坑温度≥650℃；圆钢收集打捆后吊入缓冷坑冷却，缓慢冷却至150℃以下出缓冷坑。该工艺方法降低了圆钢的表面硬度，但是该方法需要对原有生产工艺中的冷床进行改造，改造成本高，且无法对不同规格的圆钢生产做出调整。

上述专利申请所采用的方法均无法得到满意的硬度数值以达到下游用户的需求，因此，亟需开发一种简单快捷并不需要对现有生产工艺进行较大变动的棒材组织控制方法。

发明内容

本发明的目的在于，提供了一种CrMo钢热轧棒材组织控制方法，尤其是用于Ф60-Ф75规格CrMo钢热轧棒材组织控制方法，该方法通过优化加热制度，控制终轧温度和降低棒材在运输辊道及冷床上的冷速，使其组织转变为铁素体和珠光体组织，避免贝氏体组织出现。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种CrMo钢热轧棒材组织控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

1)连铸坯通过加热炉进行加热；

2)加热后的连铸坯经过高压水除鳞、粗轧、中轧、精轧；

3)轧制后的棒材经过运输辊道运送至冷床；

4)棒材在冷床上进行冷却，棒材密排，冷床保温罩距离棒材表面＜1米，冷却速度0.14～0.25℃/S。

本发明中，所述CrMo钢的化学成分质量百分比为：C＝0.39～0.42％，Si＝0.17～0.37％，Mn＝0.70～0.80％，Cr＝1.0～1.10％，Mo＝0.18～0.25％，P≤0.020％，S≤0.025％，Ni≤0.30％。

优选地，步骤1)中，预热段温度500～850℃，加热Ⅰ段温度900～1150℃，加热Ⅱ段温度1150～1240℃，均热段温度1170～1210℃，均热段保温时间≥35分钟，总加热时间≥190分钟，连铸坯断面温差＜30℃。

进一步优选地，预热段温度500～850℃，如500℃、600℃、700℃、800℃、850℃等，在该数值范围内其他未列举的数值也可以实现本发明的目的。

加热Ⅰ段温度900～1150℃，如900℃、950℃、1000℃、1100℃、1150℃等，在该数值范围内其他未列举的数值也可以实现本发明的目的。

加热Ⅱ段温度1150～1240℃，如1150℃、1180℃、1200℃、1220℃、1240℃等，在该数值范围内其他未列举的数值也可以实现本发明的目的。

均热段温度1170～1210℃，如1170℃、1180℃、1200℃、1210℃等，在该数值范围内其他未列举的数值也可以实现本发明的目的。

均热段保温时间≥35分钟，可以为35分钟、40分钟、50分钟等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

总加热时间≥190分钟，可以为190分钟、200分钟、250分钟等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

连铸坯断面温差＜30℃。可以是25℃、20℃、10℃、5℃等，在该数值范围内其他未列举的数值也可以实现本发明的目的。

优选地，步骤2)中，进粗轧温度为1030-1100℃，精轧后温度900-950℃。

进一步优选地，进粗轧温度为1030-1100℃，如1030℃、1050℃、1080℃、1100℃、1240℃等，在该数值范围内其他未列举的数值也可以实现本发明的目的。

精轧后温度900-950℃。如900℃、910℃、920℃、930℃、940℃、950℃等，在该数值范围内其他未列举的数值也可以实现本发明的目的。

优选地，步骤3)中，运输辊道上设有辊道保温罩，辊道保温罩全部关闭。

优选地，步骤3)中，棒材出保温罩温度控制950～1000℃。如950℃、960℃、970℃、980℃、990℃、1000℃等，在该数值范围内其他未列举的数值也可以实现本发明的目的。

优选地，步骤4)所得棒材的棒材组织为铁素体和珠光体。

优选地，步骤4)所得棒材的规格为Ф60-Ф75规格。如Ф60、Ф65、Ф70、Ф75等，在该数值范围内其他未列举的数值也可以实现本发明的目的。

优选地，步骤4)所得棒材的硬度为：边部区域为≤216HB，半径区域为≤223HB，心部区域为≤234HB。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明可控制此规格系列棒材组织为铁素体和珠光体，消除贝氏体组织的产生，降低棒材热轧后的硬度数值。本发明简单快捷并不需要对现有生产工艺进行较大变动。

附图说明

图1为棒材边部组织200X示意图。

图2为棒材半径区域200X示意图。

图3为棒材心部区域200X示意图。

具体实施方式

下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

一种Ф60-Ф75规格CrMo钢热轧棒材组织控制方法，钢的化学成分质量百分比为C＝0.39～0.42％，Si＝0.17～0.37％，Mn＝0.70～0.80％，Cr＝1.0～1.10％，Mo＝0.18～0.25％，P≤0.020％，S≤0.025％，Ni≤0.30％。

工艺过程如下：

(1)连铸坯通过加热炉进行加热，预热段温度500～850℃，加热Ⅰ段温度900～1150℃，加热Ⅱ段温度1150～1240℃，均热段温度1170～1210℃，均热段保温时间≥35分钟，总加热时间≥190分钟，连铸坯断面温差＜30℃；

(2)连铸坯经过高压水除鳞、粗轧、中轧、精轧，进粗轧温度为1030-1100℃，精轧后温度900-950℃；

(3)轧制后的棒材经过运输辊道运送至冷床，运输辊道上设有辊道保温罩，保温罩全部关闭，棒材出保温罩温度控制950～1000℃；

(4)棒材在冷床上进行冷却，棒材密排，冷床保温罩距离棒材表面＜1米，冷却速度0.14～0.25℃/S。

实施例1：

一种Ф60规格CrMo钢热轧棒材组织控制方法，钢的化学成分见表1，轧后组织均为铁素体和珠光体，如图1、图2、图3，钢材硬度检验如表2。

工艺方法如下：

(1)连铸坯通过加热炉进行加热，预热段温度500℃，加热Ⅰ段温度900℃，加热Ⅱ段温度1150℃，均热段温度1170℃，均热段保温时间35分钟，总加热时间190分钟，连铸坯断面温差30℃。

(2)连铸坯经过高压水除鳞、粗轧、中轧、精轧，进粗轧温度为1030℃，精轧后温度900-950℃。

(3)轧制后的棒材经过运输辊道运送至冷床，运输辊道上设有辊道保温罩，保温罩全部关闭，棒材出保温罩温度控制950～1000℃。

(4)棒材在冷床上进行冷却，棒材密排，冷床保温罩距离棒材表面＜1米，冷却速度0.14～0.25℃/S。

表1钢材化学成分质量百分比(％)

C

Si

Mn

Cr

Mo

P

S

Cu

Ni

0.41

0.23

0.75

1.05

0.19

≤0.020

≤0.025

≤0.20

≤0.30

表2钢材硬度检验(HB)

	边部区域	半径区域	心部区域
				棒材截面	216	223	234

实施例2：

一种Ф75规格CrMo钢热轧棒材组织控制方法，钢的化学成分见表3，轧后组织均为铁素体和珠光体，钢材硬度检验如表4。

工艺方法如下：

(1)连铸坯通过加热炉进行加热，预热段温度850℃，加热Ⅰ段温度1150℃，加热Ⅱ段温度1240℃，均热段温度1210℃，均热段保温时间≥35分钟，总加热时间≥190分钟，连铸坯断面温差25℃。

(2)连铸坯经过高压水除鳞、粗轧、中轧、精轧，进粗轧温度为1100℃，精轧后温度950℃。

(3)轧制后的棒材经过运输辊道运送至冷床，运输辊道上设有辊道保温罩，保温罩全部关闭，棒材出保温罩温度控制1000℃。

(4)棒材在冷床上进行冷却，棒材密排，冷床保温罩距离棒材表面0.5米，冷却速度0.25℃/S。

表3钢材化学成分质量百分比(％)

C

Si

Mn

Cr

Mo

P

S

Cu

Ni

0.40

0.28

0.70

1.05

0.18

≤0.020

≤0.025

≤0.20

≤0.30

表4钢材硬度检验(HB)

	边部区域	半径区域	心部区域
				棒材截面	215	220	231

实施例3：

一种Ф65规格CrMo钢热轧棒材组织控制方法，钢的化学成分见表5，轧后组织均为铁素体和珠光体，钢材硬度检验如表6。

工艺方法如下：

(1)连铸坯通过加热炉进行加热，预热段温度600℃，加热Ⅰ段温度1000℃，加热Ⅱ段温度1200℃，均热段温度1180℃，均热段保温时间50分钟，总加热时间200分钟，连铸坯断面温差10℃。

(2)连铸坯经过高压水除鳞、粗轧、中轧、精轧，进粗轧温度为1050℃，精轧后温度930℃。

(3)轧制后的棒材经过运输辊道运送至冷床，运输辊道上设有辊道保温罩，保温罩全部关闭，棒材出保温罩温度控制970℃。

(4)棒材在冷床上进行冷却，棒材密排，冷床保温罩距离棒材表面0.8米，冷却速度0.20℃/S。

表5钢材化学成分质量百分比(％)

C

Si

Mn

Cr

Mo

P

S

Cu

Ni

0.41

0.23

0.75

1.05

0.19

≤0.020

≤0.025

≤0.20

≤0.30

表6钢材硬度检验(HB)

	边部区域	半径区域	心部区域
				棒材截面	210	218	229

实施例4：

一种Ф70规格CrMo钢热轧棒材组织控制方法，钢的化学成分见表7，轧后组织均为铁素体和珠光体，钢材硬度检验如表8。

工艺方法如下：

(1)连铸坯通过加热炉进行加热，预热段温度800℃，加热Ⅰ段温度1100℃，加热Ⅱ段温度1220℃，均热段温度1200℃，均热段保温时间40分钟，总加热时间≥200分钟，连铸坯断面温差＜30℃。

(2)连铸坯经过高压水除鳞、粗轧、中轧、精轧，进粗轧温度为1050℃，精轧后温度940℃。

(3)轧制后的棒材经过运输辊道运送至冷床，运输辊道上设有辊道保温罩，保温罩全部关闭，棒材出保温罩温度控制960℃。

(4)棒材在冷床上进行冷却，棒材密排，冷床保温罩距离棒材表面0.8米，冷却速度0.14℃/S。

表7钢材化学成分质量百分比(％)

表8钢材硬度检验(HB)

	边部区域	半径区域	心部区域
				棒材截面	211	220	230

对比例1

与本发明的控制方法相比，除加热炉的温度、出运输辊道的温度以及冷却速度不同外，其他相同。所得棒材组织部分为铁素体和珠光体，部分为贝氏体组织，棒材热轧后的硬度数值如表9所示。

表9钢材硬度检验(HB)

	边部区域	半径区域	心部区域
				棒材截面	281	295	330

对比例2

与本发明的控制方法相比，除加热炉的温度、出运输辊道的温度以及冷却速度不同外，其他相同。所得棒材组织部分为铁素体和珠光体，部分为贝氏体组织，棒材热轧后的硬度数值如表10所示。

表10钢材硬度检验(HB)

	边部区域	半径区域	心部区域
				棒材截面	265	283	311

从上述实施例可以看出，采用本发明的控制方法，可以使所得棒材的组织完全为铁素体和珠光体，且硬度可以降低70HB左右，取得了明显的技术效果。本发明可控制此规格系列棒材组织为铁素体和珠光体，消除贝氏体组织的产生，降低棒材热轧后的硬度数值。

本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。

本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照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该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种CrMo钢热轧棒材组织控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

1)连铸坯通过加热炉进行加热；

2)加热后的连铸坯经过高压水除鳞、粗轧、中轧、精轧；

3)轧制后的棒材经过运输辊道运送至冷床；

4)棒材在冷床上进行冷却，棒材密排，冷床保温罩距离棒材表面＜1米，冷却速度0.14～0.25℃/S。

2.根据权利要求1所述的CrMo钢热轧棒材组织控制方法，其特征在于，所述CrMo钢的化学成分质量百分比为：C＝0.39～0.42％，Si＝0.17～0.37％，Mn＝0.70～0.80％，Cr＝1.0～1.10％，Mo＝0.18～0.25％，P≤0.020％，S≤0.025％，Ni≤0.30％。

3.根据权利要求2所述的CrMo钢热轧棒材组织控制方法，其特征在于，所述CrMo钢的化学成分质量百分比为：C＝0.41％，Si＝0.23％，Mn＝0.75％，Cr＝1.05％，Mo＝0.19％，P≤0.020％，S≤0.025％，Ni≤0.30％。

4.根据权利要求1所述的CrMo钢热轧棒材组织控制方法，其特征在于，步骤1)中，预热段温度500～850℃，加热Ⅰ段温度900～1150℃，加热Ⅱ段温度1150～1240℃，均热段温度1170～1210℃，均热段保温时间≥35分钟，总加热时间≥190分钟，连铸坯断面温差＜30℃。

5.根据权利要求1所述的CrMo钢热轧棒材组织控制方法，其特征在于，步骤2)中，进粗轧温度为1030-1100℃，精轧后温度900-950℃。

6.根据权利要求1所述的CrMo钢热轧棒材组织控制方法，其特征在于，步骤3)中，运输辊道上设有辊道保温罩，辊道运输过程中辊道保温罩全部关闭。

7.根据权利要求6所述的CrMo钢热轧棒材组织控制方法，其特征在于，步骤3)中，棒材出保温罩温度控制950～1000℃。

8.根据权利要求1所述的CrMo钢热轧棒材组织控制方法，其特征在于，步骤4)所得棒材的棒材组织为铁素体和珠光体。

9.根据权利要求1所述的CrMo钢热轧棒材组织控制方法，其特征在于，步骤4)所得棒材的规格为Ф60-Ф75规格。

10.根据权利要求1所述的CrMo钢热轧棒材组织控制方法，其特征在于，步骤4)所得棒材的硬度为：边部区域为≤216HB，半径区域为≤223HB，心部区域为≤234HB。

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