一种管线钢铸坯冷却及低温加热改善组织性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种管线钢铸坯冷却及低温加热改善组织性能的方法，连铸铸钢过程中，结晶器冷却水采用强冷，加速铸坯冷却，增加铸坯表面冷却速度，增加激冷层厚度，激冷层厚度由弱冷的5mm左右提高到10mm左右，避免形成粗大等轴晶；二冷水采用强冷，形成细小等轴晶；严格控制加热炉对坯料的加热温度，在确保碳氮化铌完全固溶的前提下，尽量降低加热炉加热温度，保证奥氏体晶粒的细小；加热炉加热温度处于1160～1180度。本发明专利技术连铸铸钢采用强制冷却，降低加热炉加热温度，改善轧制成品的组织晶粒度，提高轧制成品组织性能，降低了生产成本，提高了产品性能，提升了品种钢板的经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金领域，涉及一种通过连铸强冷改善内部组织，较窄的加热温度细化成品晶粒从而改善钢材组织性能的方法，具体说是一种管线钢铸坯冷却及低温加热改善组织性能的方法。
技术介绍
随着钢铁企业竞争压力的逐步恶化，客户对产品质量要求越来越苛刻，提高产品质量、增强产品性能已成为企业研究的课题，尤其是制管、弯曲变形用钢板对组织性能要求越来越高，找寻一种可以适应不同厚度规格的产品，对轧制生产一直是一个限制性环节。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种管线钢铸坯冷却及低温加热改善组织性能的方法，该方法采用强冷却改善铸坯内部质量、加热炉低温加热改善轧制成品晶粒度提高产品组织性能，采用连铸铸钢过程中结晶器冷却、二冷水冷却为强冷，保证液芯前移，动态轻压下在弯曲段前进行压下，提高内部组织的致密度，改善中心偏析；通过加热炉加热温度的控制，改善轧制成品的晶粒度，坯料加热采用1160～1180度窄加热温度，在满足碳氮化铌充分固溶的前提下，抑制奥氏体晶粒的长大，从而细化轧制成品的组织晶粒度，提高轧制成品的组织韧性，有效提高产品质量。本专利技术通过以下技术方案实现：一种管线钢铸坯冷却及低温加热改善组织性能的方法，其特征在于具体步骤如下：1)管线钢铸坯的成份按重量百分比为：C0.04～0.06％,Si0.20～0.30％，Mn1.50～1.60％，P≤0.014％，S≤0.003％，Ni0.10～0.15％，Cr0.13～0.18％，Nb0.040～0.050％，Mo0.09～0.14％，Ti0.006～0.020％，Al0.015～0.050％,其余为Fe和杂质；连铸铸钢过程中，结晶器冷却水采用强冷，加速铸坯冷却，增加铸坯表面冷却速度，增加激冷层厚度，激冷层厚度由弱冷的5mm左右提高到10mm左右，避免形成粗大等轴晶；二冷水采用强冷，形成细小等轴晶，并确保液芯提前，保证在弯曲段前有效动态轻压下，在弯曲段及水平段再经过辊子的挤压，铸坯内部组织更加致密，原始的晶粒尺寸更为细小，提高轧制成品的组织韧性；2)严格控制加热炉对坯料的加热温度，在确保碳氮化铌完全固溶的前提下，尽量降低加热炉加热温度，保证奥氏体晶粒的细小；加热温度过高，会导致晶粒度粗大，加热温度过低，会造成碳氮化铌无法固溶，加热炉加热温度处于1160～1180度，即能满足碳氮化铌成份的固溶，又满足轧制要求。经过无数实验分析，当加热炉加热温度处于1160～1180度时，即能满足碳氮化铌等成份的固溶，又满足轧制要求，但温度达到1180度，是奥氏体晶粒加速长大的转折点，因此，这种低温窄温度加热对改善钢材的组织韧性起到了关键性作用，通过公式lg([Nb]*[C]0.875)γ＝3.24-7150/T；lg([Nb]*[N])γ＝3.70-10800/T计算可知，X70M钢板NbC、NbN的固溶温度分别为:971度、1068度。由图1可见，图1中，横坐标为加热温度(℃)，纵坐标为奥氏体晶粒尺寸(微米)。加热温度超过1180℃时，奥氏体晶粒有加速成长的趋势，原始奥氏体晶粒细小为碳氮化铌加速固溶提供了先决条件。本专利技术中，连铸结晶器及二次冷却的冷却水采用最强冷却制度：结晶器冷却水150mm断面采用宽面6000l/min,窄面300l/min；220mm断面采用宽面5000l/min，窄面450l/min；320mm断面采用宽面5085l/min，窄面666l/min；二次冷却模式共三种，Solf，Medium，hard，二次冷却模式为hard；实验钢种为X70M，产品厚度规格为28.6mm，铸坯断面为320mm，结晶器冷却宽面5085l/min，窄面666l/min，二冷模式hard，通过强冷加速了钢水的凝固过程，形成较细小的晶粒，铸坯液芯提前，动态轻压下前移，铸坯在进入水平辊道前铸坯芯部得到了有效压下，铸坯中心偏析明显改善，强冷使得铸坯表面冷速增加，柱状晶比例缩小。实验证明未采用强冷的铸坯柱状晶比例约30％，粗大的柱状晶间距较大，并且细小等轴晶比例较小，约8％～10％，采用hard冷却的铸坯低倍分析，柱状晶明显变细变小，比例约5～8％,细小的等轴晶比例增加到30％以上，在加热炉加热的过程中原始奥氏体晶粒更加细小，对轧制后的组织更加有利。本专利技术采用一种创新的生产方式提高了连铸坯的内部质量，在浇注的过程中注意控制了原始晶粒度的长大，合理的控制中心偏析的产生，为坯料在加热炉加热、成品轧制提供了先决条件；通过合理的窄温度控制坯料加热，达到了细化轧制成品晶粒度的目的，从而改善了钢材的组织韧性。本专利技术通过连续铸钢过程中对铸坯的强制冷却提高铸坯内部质量，较窄的坯料加热温度(1160～1180度)满足碳氮化铌固溶的前期下确保轧制成品的晶粒细小，从而提高钢材组织韧性的目的。本专利技术成功解决了钢材轧制过程中低温性能的控制难点，提高了钢材轧制后的低温落锤、低温冲击性能，增加了轧材的低温区域服役能力，大幅度提高经济效益。附图说明图1是加热温度对晶粒度的影响示意图。具体实施方式一种管线钢铸坯冷却及低温加热改善组织性能的方法，具体步骤如下：连铸机长根据铸坯断面选择结晶器冷却流量与冷却流速，如320mm断面选择流量宽面5085L/min，流速7.49m/s、窄面666L/min，流速11.43m/s,铸机的二次冷却制度选择强冷，电磁搅拌在铸机的第三段辊上，尽量放在凝固前沿，确保了动态轻压下在四到六段辊上，强制冷却的结果铸坯表面形成更为细小的晶粒，柱状晶减少，细小致密的等轴晶比例增加，动态轻压下前移，在铸坯矫直与矫直后一直受到辊道的挤压，芯部更加致密，为轧制提供更好的细晶组织。坯料加热采用低温控温加热技术，目标出钢温度1160～1180度，加热时间10～13min/cm，均热时间不小于30分钟，加热温度不高于1180度，有效抑制了奥氏体晶粒的快速长大，在同等轧制的条件下，得到的组织更加致密，组织韧性更好。实施例一种管线钢铸坯冷却及低温加热改善组织性能的方法，该方法通过结晶器、二次冷却的强冷作用，确保了铸坯原始晶粒的细化，通过合理低温加热技术，在保证钛氮铌有效固溶的前提下，抑制了奥氏体晶粒快速生长，确保了轧制成品的细晶组织，有效提高了钢板的组织韧性，得到了更好低温韧性性能，提高了经济效益。本实施例选择X70M钢种,成份按重量百分比符合：C0.04～0.06％,Si0.20～0.30％，Mn1.50～1.60％，P≤0.014％，S≤0.003％，Ni0.10～0.15％，Cr0.13～0.18％，Nb0.040～0.050％，Mo0.09～0.14％，Ti0.006～0.020％，Al0.015～0.050％,其余为Fe和杂质；整个过程控制如下：(1)连铸浇铸过程见表1连铸浇注过程冷却情况。表1(2)坯料加热炉加热情况见表2坯料加热情况。表2(3)轧制钢板性能见表3轧制钢板性能情况。表3本专利技术适用于所有断面用于改善组织性能的管线钢钢板，窄加热温度设定时应根据钢种计算NbC、NbN的固溶温度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管线钢铸坯冷却及低温加热改善组织性能的方法，其特征在于具体步骤如下：1）管线钢铸坯的成份按重量百分比为：C0.04～0.06%,Si0.20～0.30%，Mn1.50～1.60%，P≤0.014%，S≤0.003%，Ni0.10～0.15%，Cr0.13～0.18%，Nb0.040～0.050%，Mo0.09～0.14%，Ti0.006～0.020%，Al0.015～0.050%,其余为Fe和杂质；连铸铸钢过程中，结晶器冷却水采用强冷，加速铸坯冷却，增加铸坯表面冷却速度，增加激冷层厚度，激冷层厚度有弱冷的5mm左右提高到10mm左右，避免形成粗大等轴晶；二冷水采用强冷，形成细小等轴晶，并确保液芯提前，保证在弯曲段前有效动态轻压下，在弯曲段及水平段再经过辊子的挤压，铸坯内部组织更加致密，原始的晶粒尺寸更为细小，提高轧制成品的组织韧性；2）严格控制加热炉对坯料的加热温度，在确保碳氮化铌完全固溶的前提下，尽量降低加热炉加热温度，保证奥氏体晶粒的细小；加热温度过高，会导致晶粒度粗大，加热温度过低，会造成碳氮化铌无法固溶，加热炉加热温度处于1160～1180度，即能满足碳氮化铌成份的固溶，又满足轧制要求。...

【技术特征摘要】
1.一种管线钢铸坯冷却及低温加热改善组织性能的方法，其特征在于具体步骤如下：1）管线钢铸坯的成份按重量百分比为：C0.04～0.06%,Si0.20～0.30%，Mn1.50～1.60%，P≤0.014%，S≤0.003%，Ni0.10～0.15%，Cr0.13～0.18%，Nb0.040～0.050%，Mo0.09～0.14%，Ti0.006～0.020%，Al0.015～0.050%,其余为Fe和杂质；连铸铸钢过程中，结晶器冷却水采用强冷，加速铸坯冷却，增加铸坯表面冷却速度，增加激冷层厚度，激冷层厚度有弱冷的5mm左右提高到10mm左右，避免形成粗大等轴晶；二冷水采用强冷，形成细小等轴晶，并确保液芯提前，保证在弯曲段前有效动态轻压下，在弯曲段及水平段再经过辊子的挤压，铸坯内部组织更加致密，原始的晶粒尺寸更为细小，提高轧制成品的组织韧性；2）严格控制加热炉对坯料的加热温度，在确保碳氮化铌完全固溶的前...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟冬雨，郑东升，姜金星，左秀荣，杜海军，员强鹏，殷杰，
申请(专利权)人：南京钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32