易切削非调质钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种易切削非调质钢及其制备方法，在不提高生产成本及能源损耗的前提下，通过制定合理的加热制度以及轧制工艺，缓解了因硫化物引发的轧材开裂及力学性能恶化现象。采取三段式加热方法以及提高开轧温度、降低终轧温度等措施，不仅有效提高了轧材的抗裂纹能力，并且使各种微合金元素都尽可能地固溶进了钢基体中从而提高了产品力学性能；而通过采取高压喷水、头部焊环、冷床空冷以及轧材表面打磨等措施，则更进一步的降低了轧制过程中裂纹产生的几率，提高了产品的表面质量。采用本发明专利技术所提供的轧制方法生产出的易切削非调质钢产品具有较高的成材率以及更为优良的性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
易切削非调质钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种钢及其制备方法，具体涉及一种易切削非调质钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着钢铁工业的迅速发展，各种不可再生资源的储量正在不断下降，各国钢铁企业都在大力研发低能耗、低成本的产品以应对资源消耗危机。非调质钢就是其中最具代表的钢种，其不需要采用能耗、污染极大的淬火和高温回火的调质处理，却与调质钢拥有相同的优良性能，因此大力发展非调质钢技术已经成为了目前的主流趋势。
[0003]易切削非调质钢是在非调质钢的基础上添加了大量的硫元素(S：0.06～0.30％)，其形成的硫化物具有隔断金属连续性及润滑刀具的作用，使钢材拥有良好的切削加工性能，被广泛应用于精密机床加工以及汽车零件制造。但由于这些硫化物具有良好的变形能力，在轧制过程中会延轧制方向变形成长条状，不仅极易造成轧材内部开裂以及表面缺陷，还会造成力学性能恶化。因此在保证钢材具有良好切削性能的前提下，如何制定合理的加热制度以及轧制工艺来提高产品成材率以及整体质量一直都是困扰科研人员的难题。
[0004]公开号为CN 110681698A的专利技术专利公开了一种38MnS6L非调质圆钢轧制工艺，降低了加热炉的加热温度的同时提高了出钢速度，并采用了二次除磷手段，以达到尽可能减少钢材表面氧化铁皮的目的，从而提高了轧材的表面质量。该专利只是对轧材的表面质量进行了控制，但轧材内部开裂的问题依然存在，产品的成材率依然得不到保障。并且由于在热轧结束后再次使用高压水除磷极大提高了生产成本以及能源损耗。
>[0005]公开号为CN108246801A的专利技术专利公开了一种大规格非调质钢轧制设备及其轧制生产方法，稳定控制了非调质钢棒材的终轧温度，通过调整轧制结束后棒材的冷却速度以达到细化晶粒，稳定组织的作用，从而提高了轧材的力学性能和表面质量。该专利同样只是提高了产品的表面质量，并未对内部可能产生的裂纹进行任何控制。并且由于该专利中实施对象的S含量仅为0.02～0.07％，而易切削非调质钢中的硫含量一般在0.06～0.30％，随着硫含量的提高轧材的开裂的几率必然会提高，仅仅依靠细化晶粒还是无法避免轧材的开裂，因此该专利存在着较大的成分局限性。
[0006]公开号为CN 105234170 A的专利技术专利公开了一种大规模易切削钢轧制方法，通过控制轧制过程中的温度来调整硫化物的形态，使轧材获得更好的切削性能以及表面质量。该专利为了实现对硫化物的调控，将铸坯的加热温度以及开轧温度设置的过低。较低的加热温度会导致微合金元素无法完全固溶进钢基体中造成轧材力学性能的损失。较低的开轧温度不仅会影响降低材料的抗裂纹能力，还降低了终轧温度的下限，而过低的终轧温度则会导致钢材的变形力提高，易造成轧制困难。
[0007]公开号为CN 109207840 A的专利技术专利公开了一种易切削钢及其制造方法，该钢种制造方法包括：冶炼和精炼、浇铸、轧制、锻造、两段式冷却(第一阶段冷却速度20～30℃/min冷却至650℃～700℃，第二阶段空冷到室温)。该专利通过轧制调整硫化物长度方向与钢板的轧制方向一致，但在实际生产过程中，过低的轧制温度会导致该钢种在轧制过程容
易出现“劈头”现象。

技术实现思路

[0008]专利技术目的：为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种易切削非调质钢，该钢具有较高的成材率和整体质量。
[0009]本专利技术的另一目的是提供一种上述易切削非调质钢的制备方法，该方法能够在不增加生产成本的前提下，提高轧材的抗裂纹能力以及力学性能，从而缓解硫化物引发的轧材开裂及力学性能恶化现象。
[0010]技术方案：本专利技术所述的一种易切削非调质钢，成分以质量百分比计，包括C：0.15～0.34％、Si：0.10～0.81％、Mn：0.45～1.60％、P：0.02～0.09、S：0.08～0.38％、V：0.05～0.20％、Nb：0.05～0.15％，余量的铁及不可避免的杂质。
[0011]具体的，该易切削非调质钢的组织为铁素体+珠光体，其中铁素体的比例在20％～52％，余量为珠光体。
[0012]钢的成品尺寸为
[0013]对应于上述易切削非调质钢，本专利技术提供的制备方法所采用的技术方案，包括如下步骤：
[0014](1)三段式加热：在加热炉中先以15～20℃/min的加热速度将铸坯加热至800～900℃，前期较快的加热速度可以使铸坯内部的变形力得到更快的释放，有利于改善铸坯的内部缺陷；再以6～10℃/min的加热速度加热至900～1000℃，以保证微合金元素尽可能地固溶进钢基体中，从而提高产品的各项力学性能；最后以4～8℃/min的加热速度将铸坯加热至1150～1200℃，并保温70～90min；使铸坯内部受热均匀，极大提高了其抗裂纹能力；
[0015](2)高压水去除氧化铁皮：由于加热后的铸坯表面产生了一层氧化铁皮，这些氧化铁皮会在后续的轧制过程中与钢基体发生挤压从而降低轧材的表面质量，因此在粗轧前需要采用高压水对表面的氧化铁皮进行喷除。水压过高会导致轧材表面温降过大，过低则会导致不能有效去除氧化铁皮，所以需将水压控制在18～22Mpa；
[0016](3)对铸坯进行粗轧：开轧温度控制在1130～1180℃，在较高的开轧温度下材料具有更高的抗裂纹能力，其在轧制过程中受硫化物的影响也越小，轧材也越不易开裂；粗轧结束后喷冷却水对轧材进行降温，将轧材的表面温度控制在1000～1040℃；
[0017](4)轧材劈头处理：经冷却水降温后，由于轧材劈头部分的温降较大，因此需要将原有劈头去除后再对头部进行焊环处理；可以有效解决热连轧过程中因轧材受热不均匀引发的劈头开裂问题；
[0018](5)热连轧及精轧：将轧材送入热连轧和精轧机组进行轧制，终轧温度的控制在整个轧制过程中是极为重要的，较低的终轧温度下轧材具有较高的抗拉强度，其抗裂纹能力也会得到明显提高。但终轧温度也不宜过低，过低的终轧温度会导致轧材变形力下降，形成锻造热裂纹，因此终轧温度控制在950～990℃；
[0019](6)轧材控冷：精轧结束后将焊环部分去除，并对轧材采取喷水冷却处理，将轧材冷却至580～620℃，有利于形成韧性较高的铁素体+珠光体组织，可以提高钢材的整体力学性能；随后将其运送至冷床上进行空冷，使轧材中的氢散发出来，从而降低氢脆现象，可有效降低产品使用过程中的开裂几率。
[0020]其中，还包括轧材精整的步骤：空冷结束后对轧材进行矫直处理，并对表面进行打磨，消除局部缺陷，进一步提高轧材的表面质量。
[0021]有益效果：与现有技术相比，该易切削非调质钢在不增加生产成本及能源消耗的前提下，通过制定合理的加热制度以及轧制工艺缓解了硫化物引发的轧材开裂及力学性能恶化现象。采取三段式加热方法以及提高开轧温度、降低终轧温度等措施，不仅有效提高了轧材的抗裂纹能力，并且使各种微合金元素都尽可能地固溶进了钢基体中从而提高了产品力学性能；而通过采取高压喷水、头部焊环、冷床空冷以及轧材表面打磨等措施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种易切削非调质钢，其特征在于，成分以质量百分比计，包括C：0.15～0.34％、Si：0.10～0.81％、Mn：0.45～1.60％、P：0.02～0.09、S：0.08～0.38％、V：0.05～0.20％、Nb：0.05～0.15％，余量的铁及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的易切削非调质钢，其特征在于，组织为铁素体+珠光体，其中铁素体的比例在20％～52％，余量为珠光体。3.根据权利要求1所述的易切削非调质钢，其特征在于，钢的成品尺寸为4.一种根据权利要求1
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3任一项所述的易切削非调质钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)三段式加热：先以15～20℃/min的加热速度将铸坯加热至800～900℃，再以6～10℃/min的加热速度加热至900～1000℃，最后以4～8℃/min的加热速度将铸坯加热至1150～1200℃，并保温70～90min；(2)高压水去除氧化铁皮：水压控制在18～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：周蕾，刘磊，付建勋，刘文学，邓伟，田钱仁，
申请(专利权)人：南京钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：