一種解決齒輪鋼棒材冷剪后側(cè)向彎曲的方法
【專利摘要】一種解決齒輪鋼棒材冷剪后側(cè)向彎曲的方法，屬于軋鋼【技術(shù)領(lǐng)域】。工藝步驟如為：加熱爐均熱段溫度控制在1110-1130℃之間，均熱段保溫時(shí)間控制在40-60min，保證合金元素得到均勻化擴(kuò)散；精軋采用兩段水箱對(duì)棒材進(jìn)行冷卻，第一段水箱溫降控制在60-80℃，第二段水箱溫降控制在20-40℃；880-920℃精軋，增加組織形變儲(chǔ)存能，促進(jìn)軋后形變奧氏體發(fā)生珠光體相變，同時(shí)保證徑向溫度的均勻性，提高組織均勻性；精軋后，水箱溫降控制在60-70℃，上冷床溫度785-800℃。優(yōu)點(diǎn)在于，采用合適的控軋控冷工藝，實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪鋼軋后組織和心部、邊部組織差異的控制，解決了冷剪后側(cè)向彎曲的問題，提高了棒材的成材率和軋鋼車間的生產(chǎn)效率。
【專利說明】一種解決齒輪鋼棒材冷剪后側(cè)向彎曲的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于軋鋼【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是提供了一種解決齒輪鋼棒材冷剪后側(cè)向彎曲的方法。主要用于解決0 18-40_規(guī)格的齒輪鋼棒材由于組織應(yīng)力造成的冷剪后側(cè)向彎曲問題，適用于棒材車間的生產(chǎn)順行和提高生產(chǎn)效率。
技術(shù)背景
[0002]合金鋼棒材的側(cè)性彎曲問題一直是困擾棒材車間穩(wěn)定生產(chǎn)的難點(diǎn)，嚴(yán)重的情況下會(huì)造成停產(chǎn)，給鋼廠和軋鋼車間帶來生產(chǎn)不暢的問題。這種彎鋼大多數(shù)發(fā)生在冷剪定尺之后，在輸送輥道上出現(xiàn)側(cè)向彎曲，出現(xiàn)的鋼中集中在低碳合金鋼中如齒輪鋼20CrMnT1、SAE8620、25MnV等。側(cè)向彎曲是棒材產(chǎn)品冷剪后發(fā)生的向一側(cè)彎曲的現(xiàn)象，一方面影響了產(chǎn)品的尺寸精度和用戶的二次加工，另一方面，彎曲嚴(yán)重的會(huì)影響輥道輸送，導(dǎo)致無(wú)法正常傳送和打捆。
[0003]齒輪鋼作為汽車和機(jī)械重載的傳動(dòng)部件，其特殊的使用要求其合金含量較高，以20CrMnTi為例，為保證其良好的淬透性，Mn、Cr等合金元素含量較高，這些雖然保證材料的熱處理使用要求，但是在棒材廠生用過程中由于其合金含量較高，軋后組織的相變過程往往被推遲，再加之傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝為保證合金元素的充分均勻化擴(kuò)散和心部組織軋制過程中的焊合性，采用較高的加熱溫度，一定程度上造成了鑄坯晶粒的粗化；同時(shí)為提高成材率、降低軋機(jī)消耗，往往采取較高的軋制溫度，精軋溫度在910°C以上，軋后穿水冷卻，結(jié)果造成形變奧氏體組織粗大，合金鋼珠光體相變過程往往被推遲，在冷床上珠光體相變還沒有完成，組織轉(zhuǎn)變進(jìn)入貝氏體相區(qū)。同時(shí)軋材組織心(附圖1)部和邊部(附圖2)差異很大，加之冷床上下溫度的差異，加劇棒材通條上下表面出現(xiàn)很大的組織應(yīng)力(附圖3)，冷剪后，棒材出現(xiàn)側(cè)向彎曲，出現(xiàn)這種問題，軋鋼車間往往要對(duì)棒材進(jìn)行矯直，增加工藝環(huán)節(jié)，效果不佳。關(guān)鍵問題是如何控制軋材心部和邊部組織差異，減少貝氏體組織和組織應(yīng)力，國(guó)內(nèi)一些軋鋼研究工作對(duì)此有過分析。唐鋼現(xiàn)場(chǎng)通過優(yōu)化軋鋼工藝，細(xì)化奧氏體晶粒，實(shí)現(xiàn)了合金鋼線材貝氏體組織的控制。東北大學(xué)劉相華教授，通過對(duì)合金齒輪鋼連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變過程的分析，提出了控制組織出現(xiàn)貝氏體的臨界工藝。在板帶生產(chǎn)中，一直也存在邊部冷卻和熱變形條件不當(dāng)，造成板帶出現(xiàn)波浪彎和邊浪等問題，眾多學(xué)者通過輥型控制，優(yōu)化軋制和冷卻工藝降低了彎鋼出現(xiàn)的幾率。東北大學(xué)王國(guó)棟院士也在解決板帶不均勻冷卻造成的板型方面做出了大量研究。眾多研究都將彎曲歸于冷卻過程的不均勻，認(rèn)為殘余應(yīng)力主要來源于熱應(yīng)力，以及冷卻過程差異造成板型出現(xiàn)彎曲和波浪，但是很少有對(duì)組織應(yīng)力進(jìn)行深入分析，尤其是在合金鋼棒材生產(chǎn)領(lǐng)域，解決冷剪后側(cè)向彎曲方面，一直沒有具體措施報(bào)道。
[0004]本研究采用合理的加熱爐生產(chǎn)技術(shù)，通過調(diào)整步進(jìn)速度和步進(jìn)節(jié)奏，合理控制鋼坯在加熱爐不同加熱段和保溫段的時(shí)間，在步進(jìn)周期30-45秒的情況下實(shí)現(xiàn)了在加熱爐在高溫1100-1130°C溫度區(qū)間的保溫40-60min的加熱要求，一方面保證鋼坯充分加熱均勻，合金元素充分?jǐn)U散，有保證加熱后的鋼坯的奧氏體晶粒度控制在200 μ m左右，防止加熱時(shí)間過長(zhǎng)和溫度過高造成的組織異常長(zhǎng)大，為后期軋制的組織細(xì)化奠定基礎(chǔ)。另外充分發(fā)揮粗軋過程發(fā)揮脫頭軋制輥道的作用，由于粗軋和中軋沒有連軋關(guān)系，粗晶采用大壓下，保證形變向心部組織的滲透，保證粗軋每道次心部變形量在50-60%左右，每道次心部組織充分動(dòng)態(tài)再結(jié)晶充分，實(shí)現(xiàn)軋制過程的晶粒的反復(fù)再結(jié)晶細(xì)化。粗軋后采用脫頭輥道上控制停留時(shí)間，控制在50s-60s之間，防止粗軋形變奧氏體的長(zhǎng)大。精軋前后合理控制每段水箱的冷卻強(qiáng)度，保證精軋溫度和軋后冷速的同時(shí)，防止由于冷卻水壓不穩(wěn)和湍流冷卻不均造成的圓鋼表面冷卻溫度的差異，精軋溫度采用低溫軋制和軋后適當(dāng)冷卻的方案，充分細(xì)化組織，形變?cè)俳Y(jié)晶晶粒尺寸控制在30-40 μ m,同時(shí)保證殘余變形量以位錯(cuò)和形變儲(chǔ)存能的方式保留在奧氏體中，為后期冷床上組織發(fā)生充分和珠光體相變提供前提。倍尺上冷床后，通過將軋后冷卻控制上冷床的溫度，同時(shí)通過控制冷床步進(jìn)周期和各圓鋼之間距離控制整個(gè)冷床溫度場(chǎng)的冷卻速率，不僅周期為8-15s，保證齒輪鋼這種高合金鋼在冷床上充分發(fā)生珠光體相變，防止冷剪定尺后殘余奧氏體發(fā)生貝氏體相變，造成的組織應(yīng)力的產(chǎn)生。合理控制冷剪定尺的溫度，一方面控制此時(shí)參與奧氏體提含量控制在5-8%，降低后期貝氏體相變
組織應(yīng)力，另一方面保證在350°C以上冷剪定尺，防止出現(xiàn)齒輪鋼硬度高造成冷剪定尺后端
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[0005]本研究充分利用了裝備的能力，并將高合金鋼組織細(xì)化和控制貝氏體相變組織應(yīng)力充分考慮，在梳理出齒輪鋼冷剪定尺后側(cè)向彎曲的物理冶金原理后，通過棒材軋線的工藝參數(shù)，有效的解決了現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際問題，保證的生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種解決齒輪鋼棒材冷剪后側(cè)向彎曲的方法，旨在解決了齒輪鋼棒材冷剪后側(cè)向彎曲的問題，使冷剪后幫才能夠順利的打捆，滿足用戶的使用要求。
[0007]本發(fā)明主要解決中小規(guī)格齒輪鋼棒材，由于組織應(yīng)力造成的棒材在冷床上發(fā)生側(cè)向彎曲，適用于棒材車間的生產(chǎn)，降低彎鋼造成的收集不暢。具體工藝步驟如下:
[0008]1、加熱爐均熱段溫度控制在1110-1130 V之間，均熱段保溫時(shí)間控制在40-60min，保證合金元素得到均勻化擴(kuò)散。
[0009]加熱爐均熱段保溫溫度和保溫時(shí)間，主要是保證連鑄坯合金的均勻化擴(kuò)散，降低由于枝晶偏析、中心偏析造成的組織轉(zhuǎn)變不均勻，提高相變的一致性。加熱段溫度太高，會(huì)導(dǎo)致晶粒粗大，尤其是大規(guī)格棒材壓縮比較小，造成軋制后晶粒粗大，相變過程被推遲。
[0010]2、精軋前 采用兩段水箱對(duì)棒材進(jìn)行冷卻，棒材紅鋼進(jìn)水箱溫度前控制在940-9800C，第一段水箱溫降控制在60-80°C，第二段水箱溫降控制在20_40°C。
[0011]兩段水冷的冷卻強(qiáng)度上又進(jìn)行優(yōu)化，第一段水箱強(qiáng)冷大溫降，第二段水箱弱冷保證棒材徑向溫度的均勻性，提高表面和心部在隨后軋制過程中組織細(xì)化和遺傳均勻性。通過調(diào)整冷卻器的參數(shù)，保證表面圓周溫度差在30°C以內(nèi)，降低由于冷卻不均造成的影響。低溫精軋，精軋溫度控制在880-920°C，增加組織形變儲(chǔ)存能，促進(jìn)軋后形變奧氏體發(fā)生珠光體相變，同時(shí)保證徑向溫度的均勻性，提高組織均勻性。
[0012]3、精軋后，控制水箱開度，溫降控制在60_70°C，上冷床溫度785-800°C，冷卻速率控制在1-1.50C /S，冷剪定尺溫度控制在350-400°C。
[0013]精軋后，采用強(qiáng)冷的水冷制度，保證形變儲(chǔ)存能保存在基體中，細(xì)化形變奧氏體晶粒，促進(jìn)組織轉(zhuǎn)變過程的發(fā)生。
[0014]表1不同冷卻速率下的相變溫度和相變時(shí)間
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種解決齒輪鋼棒材冷剪后側(cè)向彎曲的方法，其特征在于，工藝步驟如下: (1)加熱爐均熱段溫度控制在1110-1130°C之間，均熱段保溫時(shí)間控制在40-60min，保證合金元素得到均勻化擴(kuò)散； (2)精軋采用兩段水箱對(duì)棒材進(jìn)行冷卻，棒材紅鋼進(jìn)水箱溫度前控制在940-980°C，第一段水箱溫降控制在60-80°C，第二段水箱溫降控制在20-40°C ;880-920°C精軋，增加組織形變儲(chǔ)存能，促進(jìn)軋后形變奧氏體發(fā)生珠光體相變，同時(shí)保證徑向溫度的均勻性，提高組織均勻性； (3)精軋后，水箱溫降控制在60-70°C，上冷床溫度785-800°C，冷卻速率控制在1-1.50C /s,冷剪定尺溫度控制在350-400°C。
【文檔編號(hào)】B21B37/74GK104014594SQ201410250831
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】王猛, 崔京玉, 王立峰, 陳京生, 何勇, 王曉晨, 鄧素懷 申請(qǐng)人:首鋼總公司