直接軋制長型材的力學性能控制方法
【專利摘要】一種直接軋制長型材的力學性能控制方法，屬于長型材熱軋工藝【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明所述的直接軋制生產(chǎn)長型材的力學性能控制方法包括：方鋼坯或矩形鋼坯的化學成分選擇、連續(xù)鑄造后的無相變溫度均勻化控制、低溫控制軋制、長型材軋后的控制冷卻等工藝，通過高溫組織無相變和第二相彌散析出強化控制長型材的力學性能，生產(chǎn)高質(zhì)量的長型材。
【專利說明】直接軋制長型材的力學性能控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于長型材熱軋工藝【技術(shù)領(lǐng)域】。特別是涉及一種直接軋制長型材的力學性能控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)流程生產(chǎn)長型材的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)是鋼坯連鑄后冷卻到室溫再裝入加熱爐，或者連鑄后利用鋼坯的潛熱，直接裝入加熱爐加熱，在這個溫度變化過程中，鋼坯發(fā)生了一次相變，一些合金元素的碳、氮化物，如碳氮化鈮、碳氮化鈦等第二相粒子已經(jīng)在鋼坯中析出；由于連鑄鋼坯在空氣中冷卻速度緩慢，第二相粒子的析出相對粗大，使合金元素第二相粒子的強化作用沒有充分發(fā)揮；鋼坯加熱過程中，熱量通過傳導傳熱的方式由表面向內(nèi)部傳遞，出現(xiàn)了鋼坯的表面溫度高于內(nèi)部溫度的現(xiàn)象，靠加熱爐均熱段的停留時間來均勻溫度場，達到溫度差異小于50°C，這種溫度場不利于后續(xù)軋制過程中，實現(xiàn)鋼材中心大應變工藝。
[0003]常規(guī)的流程生產(chǎn)方式，如:發(fā)明專利201010126292.5 —種大規(guī)格芯棒組織性能控制方法是描述使用加熱爐和鍛造機械生產(chǎn)軋制無縫管用芯棒的方法；發(fā)明專利201110238168.2 Mnl8Crl8N鋼護環(huán)熱鍛組織性能控制方法是描述環(huán)形鋼圈使用加熱爐和鍛造機械的生產(chǎn)方法。
[0004]采用直接軋制工藝生產(chǎn)的長型材，由于鋼坯的溫度履歷不同于常規(guī)加熱爐加熱后軋制的鋼材，其力學性能的控制方法也不同于常規(guī)流程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種直接軋制長型材的力學性能控制方法，適用于普碳鋼、微合金鋼和低合金鋼。在直`接軋制過程中，鋼坯鑄造后到軋制之前沒有發(fā)生相變，晶粒尺寸和第二相粒子的析出過程不同于常規(guī)工藝。
[0006]本發(fā)明的工藝控制的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)包括:方鋼坯或矩形鋼坯的化學成分選擇、連續(xù)鑄造后的無相變溫度均勻化控制、低溫控制軋制、長型材軋后的控制冷卻等技術(shù)方法，通過高溫組織無相變的降溫過程和第二相彌散析出強化控制長型材的力學性能。
[0007]直接軋制長型材生產(chǎn)工藝流程如下:
[0008]選擇化學成分一溫度均勻化控制一低溫控制軋制一軋后控制冷卻。在工藝中控制的技術(shù)參數(shù)為:
[0009](I)根據(jù)長型材成品力學性能要求和各個化學元素在鋼中的作用，選擇熔煉鋼的化學成范圍為:c 0.10 ~1.10%, Si 0.10 ~1.00%,Mn 0.20 ~2.20%, P O ~0.03%, S O ~0.03%, Nb O ~0.10%, V O ~1.20%, Ti O ~0.10%, Ni O ~1.00%, Cr O ~1.00%, Cu O ~
0.50%, Mo O~1.50%, B O~0.01% ;余量為Fe，均為質(zhì)量百分數(shù)；
[0010](2)鋼坯連鑄之后進行均溫處理，保持鋼材溫度為800~1250°C，使鋼坯表面中部與鋼坯橫斷面芯部的溫度差異為O~50°C ；[0011](3)使用奧氏體再結(jié)晶控制軋制、未再結(jié)晶控制軋制、兩相區(qū)控制軋制和鐵素體區(qū)控制軋制，軋制溫度范圍為700~1200°C ；
[0012](4)鋼材熱軋后采用水冷卻或者汽化冷卻的方式，使鋼材表面的冷卻速度達到I ~300。。/S。
[0013]根據(jù)長型材產(chǎn)品力學性能的要求，化學成分的選擇主要考慮長型材中碳、硅、錳、磷、硫、鈮、釩、鈦、鎳、鉻、銅、鑰、硼等元素。碳是主要的強化和提高耐磨性的元素，其含量范圍是0.10~1.10%;錳可以有效地提高長型材的強度、改善熱加工性能，其含量范圍是
0.20~2.20% ;適量的硅可以提高長型材的強度，其含量范圍是0.10~1.00% ;硫可以引起長型材的熱脆，其含量為O~0.03% ;磷可以提高長型材的強度和抗銹性，但是降低塑性和韌性，其含量為O~0.03% ;鈮是有效的晶粒細化元素，強化效果顯著，其含量為O~0.10% ；釩可以細化組織晶粒，提高強度和韌性，其含量為O~1.20% ;鈦可以細化晶粒，提高強度和韌性的均勻性，其含量為O~0.10% ;鎳在長型材中具有耐蝕耐候的作用，其含量為O~
1.00% ;鉻具有耐腐蝕和提高長型材淬透性的作用，其含量為O~1.00% ;銅具有耐候性能，其含量為O~0.50% ;鑰是重要的提高淬透性元素，可以提高長型材的強度，其含量為O~
1.50% ;硼具有晶界強化和提高長型材淬透性的作用，其含量為O~0.01%。
[0014]所述的溫度均勻化控制是指鋼坯連鑄之后進行的均溫處理，保持鋼坯溫度為800~1250°C，使鋼坯表面中部與鋼坯橫斷面芯部的溫度差異小于等于50°C，為后續(xù)的熱軋制提供相對均勻的變性條件。
[0015]由于鋼坯連鑄之后的冷卻過程是由外向內(nèi)逐漸降溫的，經(jīng)過溫度均勻化鋼坯的表面溫度低于中心的溫度，在軋制過程中，中心的變形抗力要小于表面的變形抗力，因此，在中心部位能夠獲得比平均壓縮比大的應變比，所述的這種軋制方式可以最大限度地焊合鋼坯的中心疏松和縮孔等缺陷，提高了長型材的強度和韌性指標。軋制溫度范圍為700~1200°C，可以實現(xiàn)奧氏體再結(jié)晶控制軋制、未再結(jié)晶控制軋制、兩相區(qū)控制軋制和鐵素體區(qū)控制軋制，
[0016]所述的長型材熱軋后的控制冷卻是指長型材在熱軋后采用水冷卻或者汽化冷卻的方式，使鋼材表面的冷卻速度達到I~300°c /S。其主要作用是減小晶粒長大的幅度、控制合金元素碳氮化物的析出溫度、減少長型材表面氧化鐵皮的數(shù)量。
[0017]生產(chǎn)過程描述。連鑄坯經(jīng)過表面除鱗處理，進入粗軋機開軋溫度為900±30°C。通過粗軋和中軋機組的大壓下量軋制后，中間坯經(jīng)過中軋機組后面的水冷裝置。切頭后的中間坯保持溫度為850±20°C進入精軋機組軋制。軋制到成品尺寸的長型材經(jīng)過穿水冷卻裝置進行對流換熱冷卻，冷卻到終冷溫度。水冷卻后的長型材經(jīng)過返紅工藝段，進入分段剪切到適合上冷床的溫度。長型材輸送到冷床上進行吹風冷卻到室溫。在冷床上冷卻后的長型材進行矯直、定尺剪切、打包、入庫，完成生產(chǎn)過程。
[0018]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0019]1、化學成分的精準設計，根據(jù)目前的冶煉水平和長型材力學性能的需要，選擇長型材的化學成分在下限，實現(xiàn)了窄成分控制。
[0020]2、連鑄坯在進入軋制階段前，內(nèi)部組織沒有奧氏體向鐵素體的相變過程，這種溫度履歷使硫化錳的析出彌散細小，起到了合金元素的強化作用。
[0021]3、力能參數(shù)較高的高剛度軋機能夠?qū)崿F(xiàn)低溫軋制，能夠?qū)崿F(xiàn)700~1200°C的較大軋制溫度范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明長型材經(jīng)過低溫軋制和加速冷卻后的金相組織照片。
[0023]圖2為本發(fā)明方法得到的長型材冷彎斷裂后的三分之二韌性斷口照片。
【具體實施方式】
[0024]采用本發(fā)明所述的直接軋制長型材的力學性能控制方法，可以低成本地生產(chǎn)長型材?，F(xiàn)將本發(fā)明的具體實施例敘述如下。
[0025]實施例:本實施例中，采用的長型材組成成分及其重量百分比見表1。
[0026]表1實施例的化學成分(余量為Fe，均為質(zhì)量百分數(shù))
【權(quán)利要求】
1.一種直接軋制長型材的力學性能控制方法，其特征在于:在工藝中控制的技術(shù)參數(shù)為: (1)選擇熔煉鋼的化學成分范圍為:c0.10~1.10%, Si 0.10~1.00%, Mn 0.20~.2.20%, P O ~0.03%, S O ~0.03%, Nb O ~0.10%, V O ~1.20%, Ti O ~0.10%, Ni O ~.1.00%, Cr O ~L 00%, Cu O ~0.50%, Mo O ~L 50%, B O ~0.01% ;余量為 Fe，均為質(zhì)量百分數(shù)； (2)鋼坯連鑄之后進行均溫處理，保持鋼坯溫度為800~1250°C，使鋼坯表面中部與鋼坯橫斷面芯部的溫度差異為O~50°C ； (3)使用奧氏體再結(jié)晶控制軋制、未再結(jié)晶控制軋制、兩相區(qū)控制軋制和鐵素體區(qū)控制車L制，軋制溫度范圍為700~1200°C ； (4)鋼材熱軋后采用水冷卻或者汽化冷卻的方式，使鋼材表面的冷卻速度達到I~.3000C /S。
【文檔編號】C21D8/00GK103556080SQ201310507153
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】馮光宏, 張興中, 張宏亮 申請人:鋼鐵研究總院