一种大规格圆钢的生产方法技术

一种大规格圆钢的生产方法，生产成品为φ120~φ200mm规格大规格圆钢，产品方框偏析控制在圆钢1/2直径内，长宽比≤1.05，其特征在于：大规格圆钢的化学组成重量百分比为C=0.15%～0.25%、Si=0.17%～0.37%、Mn=0.60%～1.50%、Cr=0.40%～1.50%、Mo=0～0.35%、Ni=0~1.0%、Al=0.020%

【技术实现步骤摘要】
一种大规格圆钢的生产方法


[0001]本专利技术涉及钢材压力加工
，涉及一种大规格圆钢的生产方法。

技术介绍

[0002]随着加工制造业的不断发展，大规格圆钢作为重型设备、冶金机械等重要原材料的需求持续增加，质量要求也越来越高。大规格圆钢有厂家采用大圆坯生产，但很多生产厂采用大矩形坯进行轧制，由于材料凝固在固液两相区原子重新发生分配及液相沿枝晶流动而引起的区域性偏析，这种宏观偏析随着连铸断面的形状形成不同形状的锭型偏析。由于矩形断面的方框偏析也呈矩形，经过轧制后，圆钢断面上的偏析近似矩形，长宽比往往在1.20以上，且长宽比越大，影响越严重。在后续加工中存在淬火变形、开裂等问题，不能满足下游用户的要求。
[0003]如何解决大规格圆钢内部偏析的问题，一直是本
的难题。人们探索以大规格圆钢轧制过程为研究对象，采用非线性有限元法进行棒材连轧过程偏析区的形状和大小的模拟，并通过物理验证数值模拟结果的正确性。仿真模拟结果表明，通过加热高温加热扩散可有效减轻偏析的严重程度，同时采用适当的压下规程，通过对翻钢方式设计、轧制过程钢材内部金属流动控制可以改变方框形偏析的形状和大小，从而改变圆钢偏析区的高宽比，将高宽比控制在1.10以内。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供一种改善大规格圆钢内部质量的生产方法，生产成品为φ120~φ200mm规格大规格圆钢，其产品方框偏析可控制在圆钢1/2直径内，长宽比≤1.05，客户加工后工艺性能稳定，能够很好的满足大规格圆钢的使用需求。
[0005]本专利技术的技术方案：一种大规格圆钢的生产方法，生产成品为φ120~φ200mm规格大规格圆钢，产品方框偏析控制在圆钢1/2直径内，长宽比≤1.05。大规格圆钢的化学组成重量百分比为C=0.15%～0.25%、Si=0.17%～0.37%、Mn=0.60%～1.50 %、Cr=0.40%～1.50%、Mo=0～0.35%、Ni=0~1.0%、Al=0.020%
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0.060% 、N= 0~0.0150%、P≤0.025%、S=0~0.040%、[Al]/[N]≥2.5，其余为Fe和不可避免的杂质;关键工艺步骤包括:（1）加热：铸坯预热段温度500~750℃，加热段温度1150～1250℃，均热段温度1180～1250℃，高温段时间160~300min;（2）轧制：大规格圆钢采用半连轧工艺，压缩比≥4.5;开坯轧制温度范围为1000~1150℃，对所述坯材初轧进行至少5道次的有效高温轧制，初轧机道次中需要有部分道次压下率≥20%,每道次压下量不小于20mm；连轧机孔型系统为椭圆
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圆，对所述坯材进行至少4道次的有效高温轧制，温度范围为850～1060℃;（3）锯切：对连轧后圆钢按照设定长度进行锯切定尺5000~9000mm；（4）冷却：轧后圆钢进保温罩缓冷温度650～850℃,入坑缓冷温度≥300℃;
（5）精整：对圆钢进行表面和内部探伤检查，对探伤后的圆钢进行倒棱、修磨、打包、标签标牌、入库。
[0006]专利技术原理：本专利技术的大规格圆钢的生产方法，坯料采用有效AlN比、Al含量范围可有效抑制钢坯加热时奥氏体晶粒长大；加热预热段缓慢升温可有效防止加热过快造成应力开裂和轧制穿孔；高温长时间加热有利于改善内部偏析程度；通过翻钢认面轧制及控制压下量及压下率，对钢材内部金属的流动进行控制以得到方框偏析较小的坯材；通过对锯切后圆钢进冷床保温罩温度控制可获得需要金相组织有利于加工；圆钢入坑缓冷可有效析氢及释放组织应力；圆钢进行内外部探伤检查可保证出厂圆钢质量。
[0007]本专利技术采用在适用范围[Al]、[N]含量的大规格圆钢钢坯，因为大规格圆钢加热温度较高、加热时间长以及生产厂家渗碳淬火保温时间长，奥氏体晶粒长大倾向大，N是很强的形成和稳定奥氏体元素，N与钢中大多合金元素都有很强的亲和力，可形成极稳定的间隙相。N和钢种的Al化合形成AlN，AlN以及TiN以及NbN等都可有效阻止奥氏体晶粒粗化，得到细小的铁素体晶粒，有利于提高钢的韧性，氮化物与碳化物可互相溶解，形成碳氮化物，氮化物之间也可互相溶解，形成复合氮化物，这些化合物常以细小质点存在，产生弥散强化效果，提高钢的强度，但含Ti钢不建议增加[N]，大颗粒TiN夹杂物属于脆性夹杂物会严重影响产品的疲劳寿命。
[0008]加热温度设定预热段温度控制较低，缓慢升温可有效防止加热过快造成应力开裂和轧制穿孔；高温及长时间加热有利于大规格圆钢坯料内部偏析高温扩散，可有效改善轧制后圆钢偏析程度、带状组织、组织均匀性。
[0009]初轧机组开坯为了减少圆钢的方框偏析长宽比，可通过翻钢机对坯料进行翻钢操作进不同的轧制孔型，这样能对坯材的不同表面进行轧制，并通过合适的压下量及压下率，对轧制过程中金属的流动进行有效的控制，以达到坯材进行轧制变形后得到方框偏析较小的坯材。其中，压下量为进行每道次轧制前坯材的高度和经过该道次轧制后坯材的高度之差，道次压下率为每道次压下量与轧制前该道次的高度的比值。坯材进行翻钢，指的是将坯材沿其长度方向进行翻转，进行一个轧制孔型轧制后，将坯材的沿其长度方向翻转90度，进入下一个轧制孔型，需要说明的是每个孔型轧制时可通过计算塑性变形每个孔型轧制时不进行翻钢操作，可有效提高轧制效率。
[0010]连轧机组进行塑形轧制过程中，为了获得最终的方框偏析长宽比近似为1的圆钢，连轧机孔型系统为椭圆
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圆
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椭圆
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圆，采用横列轧机进行塑形轧制的过程中，通过相邻两个道次的轧制的坯材的表面不同，以使得最后的圆钢的偏析更接近圆形。轧制成圆钢步骤之后还包括：对圆钢按照定尺要求进行锯切以满足不同的需求；圆钢上冷床根据钢种特性进行冷却后进行探伤，对探伤后的圆钢进行精整包装入库。
[0011]本专利技术的优点：采用在适用范围[Al]、[N]含量的钢坯，在设定温度范围内，通过对坯材轧制过程中的认面轧制，采用合适的轧制道次及道次压下量，控制坯料内部金属流动，可将坯材矩形方框偏析轧制控制在圆钢1/2直径内，且长宽比较小的大规格用钢，提高合格率，降低成产成本；本专利技术生产的大规格圆钢，可广泛应用于汽车及工程机械等多个领域，且本专利技术利用钢厂现有设备和工艺条件，可推广到大规格的其它领域大规格圆钢生产，具有较高的经济和社会效益。
附图说明
[0012]图1为实施例1低倍组织方框偏析图。
实施方式
[0013]下面以实际生产过程为例，来详细介绍本专利技术的大规格圆钢的生产方法。
[0014]实施例1：连铸坯350mm
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430mm连铸坯轧制直径为160mm规格圆钢的生产钢的组成重量百分比为C=0.20%，Si=0.21%，Mn=1.10%，P=0.009%，S=0.021%，Cr=1.27%，Al=0.028%，Ti=0.052%，N=0.0030%，其余为Fe和不可避免的杂质；铸坯断面实际尺寸为342mm
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430mm(连铸采用轻压下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大规格圆钢的生产方法，生产成品为φ120~φ200mm规格大规格圆钢，产品方框偏析控制在圆钢1/2直径内，长宽比≤1.05，其特征在于：大规格圆钢的化学组成重量百分比为C=0.15%～0.25%、Si=0.17%～0.37%、Mn=0.60%～1.50 %、Cr=0.40%～1.50%、Mo=0～0.35%、Ni=0~1.0%、Al=0.020%
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0.060% 、N= 0~0.0150%、P≤0.025%、S=0~0.040%、[Al]/[N]≥2.5，其余为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：（1）加热：铸坯预热段温度500~750℃，加热段温度1150～1250℃，均热段温度1180～...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建，巨银军，罗景贤，郑健，杨庚朝，杨奇军，李为龙，
申请(专利权)人：湖南华菱湘潭钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：