CN116511238A - 一种Cr12MoV扁钢的轧制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种Cr12MoV扁钢的轧制方法，属于冷作模具钢加工技术领域。本发明将Cr12MoV连铸坯进行连续加热，将所得待温Cr12MoV锭坯进行往复轧制，接着将得到的Cr12MoV轧制坯进行退火处理，得到Cr12MoV扁钢；所述往复轧制的总道次为n次，n＝10～16；首道次轧制的相对压下率为2～5％，第2～4道次轧制的每道次相对压下率独立地为6～10％，第5～(n‑2)道次轧制的每道次相对压下率独立地为15～20％，第(n‑1)～n道次轧制的每道次相对压下率独立地为2～5％。本发明能够使轧制而成的Cr12MoV扁钢具有低的中心疏松度级别和碳化物不均匀度级别，且一火成材，制造流程短、能耗低。
Description
技术领域
本发明涉及冷作模具钢加工技术领域，尤其涉及一种Cr12MoV扁钢的轧制方法。
背景技术
Cr12MoV是冷作模具钢的一种，广泛应用于制造冷挤压模具等，其碳含量及合金化程度高，属于莱氏体钢。由于Cr12MoV的高碳、高合金化，其导热性及热塑性差，在采用热加工进行制备时极易导致开裂或碳化物级别超标等问题。
目前主流工艺路线为：模铸或连铸-钢锭或钢坯退火-开坯-退火-加热炉加热-轧制扁钢-退火。此种生产路线存在制造流程长、能耗和成本高以及成材率低等问题。例如公开号为CN103316910A的发明专利公开了“一种Cr12MoV扁钢轧制方法”，该专利的轧制方法使用模铸锭经初轧机开坯轧制扁钢，需要先进行钢锭开坯，后进行轧制，两火次成材，能耗高且流程长。公开号为CN103909092A的发明专利公开了“一种Cr12MoV冷作模具钢的一火轧制方法”，虽然该专利的轧制方法流程短、能耗低，但是该专利使用的是模铸钢锭，而非连铸坯。而连铸坯由于拉坯及冷却过程中枝晶搭桥等行为，中心的凝固末端钢液难以补缩，导致连铸坯致密度低，存在疏松、孔隙等缺陷，即便轧制后也难以有效降低组织中心的疏松级别，而且连铸坯相比于模铸钢锭，其热塑性更差。因此该专利公布的轧制方法并不适合用于连铸坯的一火成材轧制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Cr12MoV扁钢的轧制方法，本发明提供的轧制方法能够使轧制而成的Cr12MoV扁钢具有低的中心疏松度级别和碳化物不均匀度级别，且一火成材，制造流程短、能耗低。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明的技术方案提供了一种Cr12MoV扁钢的轧制方法，包括以下步骤：
(1)将Cr12MoV连铸坯进行连续加热，得到待温Cr12MoV锭坯；
(2)将所述步骤(1)得到的待温Cr12MoV锭坯进行往复轧制，得到Cr12MoV轧制坯；
(3)将所述步骤(2)得到的Cr12MoV轧制坯进行退火处理，得到Cr12MoV扁钢；
所述步骤(2)中往复轧制的总道次为n次，所述n＝10～16；所述往复轧制时，首道次轧制的相对压下率为2～5％，第2～4道次轧制的每道次相对压下率独立地为6～10％，第5～(n-2)道次轧制的每道次相对压下率独立地为15～20％，第(n-1)～n道次轧制的每道次相对压下率独立地为2～5％。
优选地，所述步骤(2)中往复轧制的开轧温度为1080～1130℃，第5道次轧制至终轧的温度独立地为950～1000℃。
优选地，所述步骤(2)中进行往复轧制前先进行高压水除鳞，所述高压水除鳞的水压为17～19MPa。
优选地，所述步骤(2)中往复轧制完成后的冷却方式为空冷至室温。
优选地，所述步骤(1)中连续加热包括依次进行预热、一段加热、二段加热和均热。
优选地，所述预热的起始温度为室温，所述预热的终温为550～650℃，所述预热的时间为90～120min。
优选地，所述一段加热和二段加热的终温独立地为1100～1150℃，所述一段加热和二段加热的时间独立地为60～90min，所述二段加热的终温高于一段加热的终温1～5℃。
优选地，所述均热的保温温度为1160～1190℃，所述均热的保温时间为30～60min。
优选地，所述步骤(3)中退火处理的保温温度为860～880℃，退火处理的保温时间为5～6h。
优选地，所述退火处理的冷却方式为：以70～80℃/h的降温速率由退火处理的保温温度降温至300℃，然后空冷至室温。
本发明提供了一种Cr12MoV扁钢的轧制方法，包括以下步骤：将Cr12MoV连铸坯进行连续加热，得到待温Cr12MoV锭坯；将所述待温Cr12MoV锭坯进行往复轧制，得到Cr12MoV轧制坯；将所述Cr12MoV轧制坯进行退火处理，得到Cr12MoV扁钢；所述往复轧制的总道次为n次，所述n＝10～16；所述往复轧制时，首道次轧制的相对压下率为2～5％，第2～4道次轧制的每道次相对压下率独立地为6～10％，第5～(n-2)道次轧制的每道次相对压下率独立地为15～20％，第(n-1)～n道次轧制的每道次相对压下率独立地为2～5％。本发明以Cr12MoV连铸坯为原料，对其先进行连续加热，可以使Cr12MoV连铸坯表层和中心组织受热均匀，使Cr12MoV连铸坯内外组织的热塑性保持一致，同时连续加热过程中也可以改善甚至消除偏析，使组织更为均匀，从而在往复轧制时可以均匀变形，避免轧制开裂，保证中心组织的缺陷得以改善；本发明在往复轧制时，通过控制往复轧制的轧制道次以及每道次的相对压下率，能够使待温Cr12MoV锭坯逐步进行热塑性变形，将其组织中心的疏松、孔隙等缺陷有效闭合，使组织更为均匀且致密，同时破碎粗大碳化物，使其在塑性变形下重新分布并发生动态再结晶，从而有效细化晶粒尺寸并均匀分布；最后通过退火处理，可以消除轧制变形应力，并使变形组织发生静态再结晶，进一步细化晶粒尺寸并均匀分布。
实施例的结果表明，本发明提供的轧制方法制备的Cr12MoV扁钢中心疏松级别≤1.5级，碳化物不均匀度级别≤2.5级，且仅通过一次退火即得轧制成品，即一火成材，制造流程短、能耗低。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的Cr12MoV扁钢进行中心疏松级别评级的界面形貌低倍图；
图2为本发明实施例2提供的Cr12MoV扁钢进行中心疏松级别评级的界面形貌低倍图；
图3为本发明对比例1提供的Cr12MoV连铸坯进行中心疏松级别评级的界面形貌低倍图；
图4为本发明对比例2提供的Cr12MoV连铸坯进行中心疏松级别评级的界面形貌低倍图；
图5为本发明实施例1提供的Cr12MoV扁钢1/4对角线处进行碳化物不均匀度评级的光学显微照片；
图6为本发明实施例2提供的Cr12MoV扁钢1/4对角线处进行碳化物不均匀度评级的光学显微照片；
图7为本发明对比例1提供的Cr12MoV连铸坯1/4对角线处进行碳化物不均匀度评级的光学显微照片；
图8为本发明对比例2提供的Cr12MoV连铸坯1/4对角线处进行碳化物不均匀度评级的光学显微照片。
具体实施方式
本发明提供了一种Cr12MoV扁钢的轧制方法，包括以下步骤：
(1)将Cr12MoV连铸坯进行连续加热，得到待温Cr12MoV锭坯；
(2)将所述步骤(1)得到的待温Cr12MoV锭坯进行往复轧制，得到Cr12MoV轧制坯；
(3)将所述步骤(2)得到的Cr12MoV轧制坯进行退火处理，得到Cr12MoV扁钢；
所述步骤(2)中往复轧制的总道次为n次，所述n＝10～16；所述往复轧制时，首道次轧制的相对压下率为2～5％，第2～4道次轧制的每道次相对压下率独立地为6～10％，第5～(n-2)道次轧制的每道次相对压下率独立地为15～20％，第(n-1)～n道次轧制的每道次相对压下率独立地为2～5％。
本发明将Cr12MoV连铸坯进行连续加热，得到待温Cr12MoV锭坯。
本发明对所述Cr12MoV连铸坯的来源没有特殊要求，采用本领域常规市售或者常规方法制备得到的Cr12MoV连铸坯即可。
在本发明中，所述连续加热优选包括依次进行预热、一段加热、二段加热和均热。
在本发明中，所述预热的起始温度优选为室温，所述预热的终温优选为550～650℃，更优选为560～600℃；所述预热的加热时间优选为90～120min，更优选为95～110min。本发明在连续加热时先进行预热，能够使Cr12MoV连铸坯在室温下逐步升温至较高的温度，并控制其终温和时间，能够使其以较低的升温速率进行升温，使连铸坯的组织受热更为均匀。在本发明中，所述预热的升温速率由室温、预热的终温和时间确定即可。
在本发明中，所述一段加热的终温优选为1100～1150℃，更优选为1120～1140℃；所述一段加热的加热时间优选为60～90min，更优选为70～80min。本发明通过控制一段加热的终温和时间在上述范围内，可以使Cr12MoV连铸坯继续缓慢升温加热，在缓慢升温加热的过程中可以使Cr12MoV连铸坯的表层和中心均匀受热，避免表层长时间接触高温而产生不良影响，同时也保证中心组织充分受热。在本发明中，所述一段加热的升温速率由预热的终温、一段加热的终温和时间确定即可。
在本发明中，所述二段加热的终温优选为1100～1150℃，更优选为1120～1140℃；所述二段加热的时间优选为60～90min，更优选为70～80min。在本发明中，所述二段加热的终温优选高于一段加热的终温1～5℃，更优选为2～3℃。本发明通过控制二段加热的终温和时间在上述范围内，能够使Cr12MoV连铸坯在较为稳定的温度范围内使中心组织充分受热。在本发明中，所述二段加热的升温速率由一段加热的终温、二段加热的终温和时间确定即可。
在本发明中，所述均热的保温温度优选为1160～1190℃，更优选为1170～1180℃；所述均热的保温时间优选为30～60min，更优选为40～50min。本发明通过控制均热的保温温度和保温时间在上述范围内，可以使Cr12MoV连铸坯充分热透，并改善组织中的偏析，更有利于进行后续往复轧制，降低轧制的变形抗力，避免诱发裂纹。
在本发明中，所述连续加热的设备优选为步进式加热炉；所述步进式加热炉的步距总长优选为29～37m，更优选为32～34m；所述预热的步距优选为11～13m，更优选为12m；所述一段加热、二段加热和均热的步距独立地优选为6～8m。本发明通过选择上述连续加热的设备，更有利于连续加热过程缓慢升温并使Cr12MoV连铸坯均匀且充分受热。
得到待温Cr12MoV锭坯后，本发明将所述待温Cr12MoV锭坯进行往复轧制，得到Cr12MoV轧制坯。
在本发明中，进行所述往复轧制前优选先进行高压水除鳞，所述高压水除鳞的水压优选为17～19MPa，更优选为18MPa。本发明通过进行高压水除磷可以去除待温Cr12MoV锭坯表面连续加热过程形成的氧化皮，更有利于进行后续往复轧制操作，保证Cr12MoV轧制坯的表面质量。
在本发明中，所述往复轧制的总道次为n次，所述n＝10～16；所述往复轧制时，首道次轧制的相对压下率为2～5％，优选为3～4％；第2～4道次轧制的每道次相对压下率独立地为6～10％，优选为7～9％，更优选为8％；第5～(n-2)道次轧制的每道次相对压下率独立地为15～20％，优选为16～19％，更优选为17～18％；第(n-1)～n道次轧制的每道次相对压下率独立地为2～5％，优选为3～4％。本发明通过控制往复轧制的总道次在上述范围内，可以在多道次轧制过程中改善Cr12MoV连铸坯的中心组织；其中，控制首道次的相对压下率在上述范围内，更有利于轧制开始时锭坯有效咬入轧辊中；在初始轧制过程中，Cr12MoV连铸坯中心存在较多缺陷，较大的变形量容易诱发裂纹，因而本发明控制第2～4道次轧制的每道次相对压下率在上述范围内；在后续第5～(n-2)道次轧制的过程中，通过采用较大的变形量以保证充分破碎碳化物及心部压实效果，有效闭合疏松、孔隙等缺陷；通过控制最后两道次的相对压下率在上述范围内，可以使变形后的组织有更高的精度，更有利于获得具有较高的高度压缩比的Cr12MoV扁钢成品。
在本发明中，所述往复轧制的开轧温度优选为1080～1130℃，更优选为1100～1120℃；第5道次轧制至终轧的温度独立地优选为950～1000℃，更优选为960～990℃。本发明通过控制往复轧制的开轧温度以及第5道次轧制至终轧的温度在上述范围内，可以保证变形组织具有较低的变形抗力，热塑性更好，更有利于组织流动、晶粒破碎，从而实现疏松、孔隙的闭合以及粗大碳化物破碎和均匀分布。
在本发明中，所述往复轧制完成后的冷却方式优选为空冷至室温。
得到Cr12MoV轧制坯后，本发明将所述Cr12MoV轧制坯进行退火处理，得到Cr12MoV扁钢。
在本发明中，所述退火处理时Cr12MoV轧制坯的放置方式优选为堆叠放置。本发明对所述堆叠方式的层数或者厚度没有特殊要求，能够保证Cr12MoV轧制坯均匀受热即可。本发明通过堆叠方式放置Cr12MoV轧制坯进行退火，可以节省更多的空间，使更多的Cr12MoV轧制坯在同一批次进行退火处理，减少能耗。
在本发明中，所述退火处理的保温温度优选为860～880℃，更优选为870℃；所述退火处理的保温时间优选为5～6h，更优选为5.5h。本发明通过控制退火处理的保温温度和保温时间在上述范围内，可以消除轧制变形应力，并使变形组织发生静态再结晶，进一步细化晶粒尺寸并均匀分布。
在本发明中，由室温升温至所述退火处理的保温温度的升温速率优选为40～50℃/h，更优选为43～48℃/h。本发明通过控制退火处理的升温速率在上述范围内，更有利于Cr12MoV轧制坯均匀受热。
在本发明中，所述退火处理的冷却方式优选为：以70～80℃/h的降温速率由退火处理的保温温度降温至300℃，然后空冷至室温。本发明通过采用上述退火处理的冷却方式，能够避免Cr12MoV扁钢在冷却过程中受退火余热影响导致组织过度受热。
在本发明中，所述Cr12MoV扁钢的高度压缩比优选为2～8，更优选为2.5～7.5。本发明提供的轧制方法能够使制备的Cr12MoV扁钢具有较高的高度压缩比，不仅能够使组织中心的疏松、孔隙有效闭合，也能够有效细化碳化物并使其均匀分布。
本发明提供的轧制方法能够使轧制而成的Cr12MoV扁钢具有低的中心疏松度级别和碳化物不均匀度级别，且一火成材，制造流程短、能耗低，更有利于工业化、大规模生产Cr12MoV扁钢。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明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。
实施例1
一种Cr12MoV扁钢的轧制方法，由以下步骤组成：
(1)将Cr12MoV连铸坯进行连续加热，得到待温Cr12MoV锭坯；
其中，连铸坯尺寸：厚度150mm，宽度630mm，长度3m；
所述连续加热为依次进行预热、一段加热、二段加热和均热；预热的终温为561℃，时间97min；一段加热的终温为1123℃，时间为76min；二段加热的终温为1125℃，时间为83min；均热的保温温度为1187℃，保温时间为41min；其中，所述二段加热的终温高于一段加热的加热终温2℃；
所述连续加热的设备为步进式加热炉，步距总长为33m(预热步距为12m，一段加热、二段加热和均热的步距独立地为7m)。
(2)将所述步骤(1)得到的待温Cr12MoV锭坯进行往复轧制，得到Cr12MoV轧制坯；其中，进行往复轧制前先进行高压水除磷，高压水除磷的水压为18MPa；
所述往复轧制时的开轧温度为1100℃，往复轧制的总道次n为14；其中，首道次的相对压下率为3％，第2～4道次的每道次相对压下率为8％，待温至表面温度为967℃进行大相对压下率轧制直至终轧，第5～12道次(即第5～(n-2)道次)的每道次相对压下率为16％，第13～14道次(即第(n-1)～n道次)的每道次相对压下率为3％，往复轧制完成后空冷至室温。
(3)将所述步骤(2)得到的Cr12MoV轧制坯进行退火处理，得到Cr12MoV扁钢；
将Cr12MoV轧制坯堆叠放置在退火炉中，由室温以45℃/h升温至865℃保温5.5h，以75℃/h降温冷却300℃后开启炉门空冷至室温；
所述Cr12MoV扁钢的成品厚度为60mm，高度压缩比为2.5。
实施例2
一种Cr12MoV扁钢的轧制方法，由以下步骤组成：
(1)将Cr12MoV连铸坯进行连续加热，得到待温Cr12MoV锭坯；
其中，连铸坯尺寸：厚度150mm，宽度580mm，长度3m；
所述连续加热为依次进行预热、一段加热、二段加热和均热；预热的终温为581℃，时间100min；一段加热的终温为1130℃，时间为80min；二段加热的终温为1133℃，时间为90min；均热的保温温度为1167℃，保温时间为35min；其中，所述二段加热的终温高于一段加热的终温3℃；
所述连续加热的设备为步进式加热炉，步距总长为33m(预热步距为12m，一段加热、二段加热和均热的步距独立地为7m)。
(2)将所述步骤(1)得到的待温Cr12MoV锭坯进行往复轧制，得到Cr12MoV轧制坯；其中，进行往复轧制前先进行高压水除磷，高压水除磷的水压为18MPa；
所述往复轧制时的开轧温度为1120℃，往复轧制的总道次n为16；其中，首道次的相对压下率为2％，第2～4道次的每道次相对压下率为6％，待温至表面温度为973℃进行大相对压下率轧制直至终轧，第5～14道次(即第5～(n-2)道次)的每道次相对压下率为17％，第15～16道次(即第(n-1)～n道次)的每道次相对压下率为4％，往复轧制完成后空冷至室温。
(3)将所述步骤(2)得到的Cr12MoV轧制坯进行退火处理，得到Cr12MoV扁钢；
将Cr12MoV轧制坯堆叠放置在退火炉中，由室温以45℃/h升温至870℃保温5h，以71℃/h降温冷却300℃后开启炉门空冷至室温。
所述Cr12MoV扁钢的成品厚度为20mm，高度压缩比为7.5。
对比例1
取实施例1步骤(1)使用的Cr12MoV连铸坯作为对比例1样品。
对比例2
取实施例2步骤(1)使用的Cr12MoV连铸坯作为对比例2样品。
分别将实施例1～2轧制而成的Cr12MoV扁钢和对比例1～2的Cr12MoV连铸坯沿横截面切开，依据GB/T1299-2014中表29扁钢的低倍组织及合格级别划分中心组织的疏松度，划分时的样品中心组织的低倍照片分别由图1～4所示，且划分结果见表1。
由图1～4可以看出，本发明轧制而成的Cr12MoV扁钢中心组织相对于对比例的Cr12MoV连铸坯中心组织更为致密，疏松、孔隙的问题已经明显改善。
将实施例1～2的Cr12MoV扁钢和对比例1～2的Cr12MoV连铸坯按照国标GB/T14979-94的规定，对样品横截面角线的1/4处的碳化物进行不均度级别的划分，划分使用的横截面角线的1/4处的光学显微照片分别由图5～8所示，且划分结果见表1。
由图5～8可以看出，本发明轧制而成的Cr12MoV扁钢1/4对角线处没有出现粗大碳化物，且组织均匀，说明本发明提供的轧制方法能够改善Cr12MoV连铸坯碳化物粗大且不均匀的问题。
表1实施例1～2和对比例1～2样品的中心组织疏松度、碳化物不均匀度的级别
| 实施例1 | 实施例2 | 对比例1 | 对比例2 | |
| 中心组织疏松度 | 1.5级 | 1.0级 | 2.5级 | 2.5级 |
| 1/4对角线处碳化物不均匀度 | 2.5级 | 1.0级 | 8.0级 | 8.0级 |
由表1可以看出，本发明提供的轧制方法制备的Cr12MoV扁钢中心疏松级别≤1.5级，碳化物不均匀度级别≤2.5级，均明显低于Cr12MoV连铸坯，说明本发明提供的轧制方法能够有效改善Cr12MoV连铸坯中心组织疏松等问题，并使碳化物均匀分布。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种Cr12MoV扁钢的轧制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将Cr12MoV连铸坯进行连续加热，得到待温Cr12MoV锭坯；
(2)将所述步骤(1)得到的待温Cr12MoV锭坯进行往复轧制，得到Cr12MoV轧制坯；
(3)将所述步骤(2)得到的Cr12MoV轧制坯进行退火处理，得到Cr12MoV扁钢；
所述步骤(2)中往复轧制的总道次为n次，所述n＝10～16；所述往复轧制时，首道次轧制的相对压下率为2～5％，第2～4道次轧制的每道次相对压下率独立地为6～10％，第5～(n-2)道次轧制的每道次相对压下率独立地为15～20％，第(n-1)～n道次轧制的每道次相对压下率独立地为2～5％。
2.如权利要求1所述的轧制方法，其特征在于，所述步骤(2)中往复轧制的开轧温度为1080～1130℃，第5道次轧制至终轧的温度独立地为950～1000℃。
3.如权利要求1或2所述的轧制方法，其特征在于，所述步骤(2)中进行往复轧制前先进行高压水除鳞，所述高压水除鳞的水压为17～19MPa。
4.如权利要求1或2所述的轧制方法，其特征在于，所述步骤(2)中往复轧制完成后的冷却方式为空冷至室温。
5.如权利要求1所述的轧制方法，其特征在于，所述步骤(1)中的连续加热包括依次进行预热、一段加热、二段加热和均热。
6.如权利要求5所述的轧制方法，其特征在于，所述预热的起始温度为室温，所述预热的终温为550～650℃，所述预热的时间为90～120min。
7.如权利要求5所述的轧制方法，其特征在于，所述一段加热和二段加热的终温独立地为1100～1150℃，所述一段加热和二段加热的时间独立地为60～90min，所述二段加热的终温高于一段加热的终温1～5℃。
8.如权利要求5所述的轧制方法，其特征在于，所述均热的保温温度为1160～1190℃，所述均热的保温时间为30～60min。
9.如权利要求1所述的轧制方法，其特征在于，所述步骤(3)中退火处理的保温温度为860～880℃，退火处理的保温时间为5～6h。
10.如权利要求9所述的轧制方法，其特征在于，所述退火处理的冷却方式为：以70～80℃/h的降温速率由退火处理的保温温度降温至300℃，然后空冷至室温。
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