CN108906884B - 一种高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金行业特殊钢生产加工领域，涉及一种高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法，以20CrMnTi连铸坯为原料，依次包括如下工序：加热、除鳞、粗轧、连轧、穿水冷却、棒材减定径机组精轧、冷床冷却，最终得到成品棒材。上述高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法，优化了加热炉加热工艺制度，降低了加热能耗，节约生产成本，保护环境；得到了高性能的20CrMnTi齿轮钢，其晶粒度控制、硬度控制和力学性能控制均优于常规轧制工艺，其金相组织为铁素体加珠光体，硬度体普遍为170‑220HBW，其晶粒度细小而均匀，轧制后的圆钢晶粒度至少可达9.0级，其综合力学性能均优于常规轧制工艺。

Description

一种高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法
技术领域
本发明属于冶金行业特殊钢生产加工领域，涉及一种轧制工艺，尤其涉及一种高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法。
背景技术
近年来，随着我国经济的快速发展，我国汽车制造工业和机械制造行业得到了迅猛发展，在这种背景下，齿轮钢的用量和品种也日益增长，对齿轮钢的质量要求也逐步提高。20CrMnTi齿轮钢具有淬透性良好、低温冲击韧性优良、抗疲劳性能良好等力学性能，20CrMnTi齿轮钢一直是我国齿轮用钢的主导品种，在我国广泛应用于齿轮、轴类、活塞类零配件。
公开号为CN106755869A，名称为“一种低能耗生产Q550D钢板的方法”的专利，介绍了一种将铸造好的连铸坯切断后直接放入加热炉中进行再次加热，将加热后的连铸坯进行控制轧制，该发明将连铸坯红送至加热炉中加热，红送温度达705℃以上。该方法采用热装热送技术降低加热能耗，但是没有从本质上降低加热炉加热温度，而且本发明针对的是普通碳素钢，对于齿轮钢的工艺生产并不适应。
文献《武钢1580mm生产线降温轧制工艺的实践》(徐希义，李传，谭文.武钢1580mm生产线降温轧制工艺的实践[J]轧钢，2014,31(1)：24-29)介绍了针对现行加热温度制度中加热温度过高而造成能耗较高、生产成本较高的压力，进行了降温轧制实践，部分商品材和供冷轧用带钢的热轧加热温度从1250℃降至1170℃。本文虽从加热温度制度上进行了优化工艺，但是钢种主要针对普通碳素钢，对于齿轮钢的工艺生产并未提及。
文献《42CrMo合金棒材降温轧制工艺研究》(魏立群，柳谋渊，陈汉辉，等.42CrMo合金棒材降温轧制工艺研究[J]钢铁，2009,44(9)：53-57)结合现场实测参数和理论计算模型，论证42CrMo钢的加热温度从1150℃降到1030℃，对轧机和主电机的力能参数影响，从而降低加热能耗。该论文具体介绍了合结钢的轧制工艺方法，但是没有具体讲解加热各段温度控制和加热时间，而且钢种是普通合结钢，对于齿轮钢的工艺生产并未提及。
现有技术对于降低加热能耗的20CrMnTi轧制生产方法，存在如下缺点：绝大多数钢铁企业对于20CrMnTi齿轮钢的加热工艺一直没有多大变化，采用高温加热(炉温1220-1280℃)、高温轧制方式(轧制温度1150-1250℃)，该工艺方法不但浪费加热能源消耗、增加生产成本，而且还不利于环境的保护，随着我国环境保护力度的加大，建设资源节约性、环境友好性是钢铁行业未来发展的必然趋势。
通过文献检索和专利查询，对于齿轮钢的低温轧制生产工艺目前并未提及。本技术领域内采用高温加热和高温轧制而没有采用低温轧制生产工艺生产齿轮钢的主要原因在于：(1)高温加热有利于金属塑性变形，减少轧机变形抗力，提高轧机生产稳定性；(2)高温加热有利于奥氏体组织均匀化，提高齿轮钢的晶粒度。采用低温加热低温轧制技术主要难点在于：(1)对主轧线轧机设备的抗变形能力要求高，普通轧机较难胜任；(2)低温轧制技术是冶金行业近些年掀起的一门技术，它的优势是提高材料的综合力学性能，但目前国内钢铁厂家还在摸索阶段。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种降低加热能耗的高性能20CrMnTi低温轧制生产方法。采用该工艺方法可以生产综合力学性能优良的20CrMnTi齿轮钢，同时也极大减少了加热炉能源消耗，既节约了生产成本又保护了自然环境。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法，以20CrMnTi连铸坯为原料，所述生产方法依次包括如下工序：加热、除鳞、粗轧、连轧、穿水冷却、棒材减定径机组精轧、冷床冷却，最终得到成品棒材。
本发明采用降低加热能耗，低温轧制生产20CrMnTi钢种的技术原理为：根据20CrMnTi齿轮钢种的TiN(N在高温冶炼过程中和Ti元素形成TiN氮化物)具有细化晶粒作用，在加热过程中，因TiN的高温熔点达1300℃以上，因此通过加热炉高温加热达不到TiN的充分固溶，为此采用降温加热工艺，TiN同样具有抑制奥氏体晶粒度长大趋势，在轧制过程中TiN弥散析出，具有阻止奥氏体再结晶的作用，与此同时，通过控制轧制和控制冷却技术，在轧制过程中，通过塑性变形，不但使晶粒度在晶界形核，而且可在变形带上形核，使晶粒度更加细化，不但可提高材料力学性能，而且也可提高材料的晶粒度等级，使材料综合性能优异。因此通过此机理，研究降低加热能耗，低温轧制生产20CrMnTi钢种，本发明不但可以降低加热能耗，而且可以生产出力学性能优良的20CrMnTi齿轮钢。
上述轧制生产方法中，作为一种优选实施方式，所述加热工序中，对所述连铸坯进行加热，均热段的温度为1100～1150℃(比如1105℃、1110℃、1115℃、1120℃、1125℃、1130℃、1135℃、1140℃、1145℃)，所述均热段的均热时间为30～80min(比如32min、35min、40min、45min、50min、55min、60min、70min、75min、78min)。
为进一步减少能源消耗并提高加热质量，更优选地，所述加热工序中，分为四段加热，依次为预热段、加热一段、加热二段和均热段；其中，
所述预热段的温度≤800℃(比如600℃、700℃、750℃、780℃、795℃)；如预热段的温度过高，则可能会因钢坯导热速率过快，进而导致最终轧材表面裂纹；
所述加热一段的温度1000～1050℃(比如1005℃、1010℃、1020℃、1030℃、1040℃、1145℃)；
所述加热二段的温度1050～1100℃(比如1055℃、1060℃、1070℃、1080℃、1090℃、1095℃)；所述加热一段和所述加热二段的主要作用在于：减少能源消耗，减少钢坯氧化烧损；
所述均热段的温度1100～1150℃(比如1105℃、1110℃、1115℃、1120℃、1125℃、1130℃、1135℃、1140℃、1145℃)；所述均热段的主要作用在于：减少能源消耗，减少钢坯氧化烧损，同时减少钢坯脱碳；
进一步优选地，所述加热工序中的总加热时间为3～5h(比如3.2h、3.5h、4h、4.5h、4.8h)，所述均热段的均热时间为30～80min(比如32min、35min、40min、45min、50min、55min、60min、70min、75min、78min)；如此更能更充分实现如下四个目标：(1)减少能源消耗；(2)减少钢坯氧化烧损；(3)减少钢坯脱碳；(4)减少因加热时间过长带来最终轧材表面裂纹；更优选地，所述加热工序在四段步进式加热炉内进行。
上述轧制生产方法中，作为一种优选实施方式，所述除鳞工序中，采用高压水除鳞以去氧化铁皮，所述高压水的压力25～30MPa(比如25.5MPa、26MPa、26.5MPa、27MPa、28MPa、28.5MPa、29MPa、29.5MPa)；优选为28～30MPa。
上述轧制生产方法中，作为一种优选实施方式，所述粗轧工序中，入口温度为980～1050℃(比如985℃、990℃、1000℃、1010℃、1020℃、1030℃、1040℃、1045℃)，粗轧道次为5～7道次；优选地，所述粗轧工序中使用的粗轧机共6架，粗轧道次为6道次。粗轧工序中采用低温轧制技术有利于提高齿轮钢综合力学性能，如温度过高，则齿轮钢晶粒度生长过大，不利于提高材料综合力学性能。
上述轧制生产方法中，作为一种优选实施方式，所述连轧工序包括中轧工序和预精轧工序，连轧后得到适合进入棒材减定径机组的来料，所述中轧工序的入口温度为900～950℃(比如905℃、910℃、920℃、930℃、940℃、945℃)，中轧道次为5～7道次；所述预精轧工序中，预精道次为3～5道次，预精轧出口温度为870-950℃(比如875℃、880℃、890℃、900℃、910℃、920℃、930℃、940℃、945℃)；优选地，所述中轧工序中共设置6架中轧机，所述预精轧工序中共设置4架预精轧机，所述中轧道次为6道次，所述预精轧道次为4道次。
上述轧制生产方法中，作为一种优选实施方式，所述穿水冷却工序中，将连轧后的来料穿水冷却至700～750℃(比如702℃、705℃、710℃、720℃、730℃、740℃、745℃、748℃)；将穿水冷却温度控制在此范围内，能给轧材留有足够的返红温度距离，如果温度不控制在此温度范围，可能导致后续轧制温度过高或过低，对齿轮钢种晶粒度、综合力学性能、硬度会带来一定程度的不利影响；优选地，所述穿水冷却的水冷速度为35～100℃/s(比如38℃/s、42℃/s、45℃/s、50℃/s、55℃/s、60℃/s、70℃/s、80℃/s、90℃/s、95℃/s、98℃/s)，水压为0.2～0.6MPa(比如0.25MPa、0.3MPa、0.35MPa、0.4MPa、0.45MPa、0.5MPa、0.55MPa)。所述穿水冷却工序的目的在于降低轧制温度，实现低温轧制，提高棒材的组织及综合力学性能。
上述轧制生产方法中，作为一种优选实施方式，所述棒材减定径机组精轧工序中，入口温度为800～830℃(比如802℃、805℃、810℃、815℃、820℃、825℃、828℃)；优选地，所述棒材减定径机组精轧是KOCKS轧制。采用棒材减定径机组精轧能更好地实施低温轧制，从而提高齿轮钢种晶粒度、综合力学性能、降低硬度，为齿轮钢的生产提供其优异性能。
上述轧制生产方法中，作为一种优选实施方式，所述冷床工序的具体方法为：首选将棒材减定径机组精轧后得到的棒材在冷床保温罩内缓慢冷却至600℃，然后出所述保温罩进行冷床空冷；采用罩内缓冷能更好地控制齿轮钢硬度值，减少后序热处理退火费用，缩短工序流程，节能环保；优选地，所述缓慢冷却的冷却速度为≤15℃/min(比如14℃/min、13℃/min、12℃/min、10℃/min、8℃/min、5℃/min、3℃/min、2℃/min、1℃/min)，之所以将罩内缓冷的冷却速度限制在15℃/min以下，主要目的是控制其齿轮钢硬度值，如果冷却过快，可能导致硬度值或金相组织不满足用户要求。
上述轧制生产方法中，作为一种优选实施方式，所述成品棒材规格为50～100mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明提供的高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法，优化了加热炉加热工艺制度，降低了加热能耗，节约生产成本，保护环境；
(2)本发明通过在线低温轧制技术工艺得到了高性能的20CrMnTi齿轮钢，其晶粒度控制、硬度控制和力学性能控制均优于常规轧制工艺，具体地，其金相组织为铁素体加珠光体，硬度体普遍为170-220HBW，其晶粒度细小而均匀，轧制后的圆钢晶粒度至少可达9.0级，其综合力学性能均优于常规轧制工艺。
附图说明
图1是本发明实施例1轧制的20CrMnTi钢种金相组织照片；
图2是本发明实施例1轧制的20CrMnTi钢种晶粒度照片；
图3是本发明实施例2轧制的20CrMnTi钢种金相组织照片；
图4是本发明实施例2轧制的20CrMnTi钢种晶粒度照片。
具体实施方式
以下结合附图通过实例对本发明的技术方案作进一步详细说明。
本发明制备的20CrMnTi材料，其化学成分的质量百分数含量为：C：0.17～0.23；Si：0.17～0.37；Mn：0.80～1.10；Cr：1.00～1.30；Ti：0.04～0.10；P≤0.025；S≤0.020；Al：0.02～0.05；N:0.0040～0.0060；其余为Fe，质量分数共计为100％。该材料中的铬、锰是20CrMnTi钢的主加元素，起到提高其体强度和增加淬透性的作用；而钛的加入使钢中晶粒细化，可防止渗碳时晶粒长大，并提高钢的强度和韧性；N在高温冶炼过程中和Ti元素形成TiN氮化物。
本发明提供的高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法，以20CrMnTi连铸坯为原料，本发明的原料连铸坯即通过常规冶炼、精炼、连铸工序获得，在此不再详细说明。
本发明提供的高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法依次包括如下工序：加热、除鳞、粗轧、连轧、穿水冷却、棒材减定径机组精轧、冷床冷却，最终得到成品棒材。该轧制方法的优选实施方式的具体步骤如下：
(1)钢坯加热：加热工序在四段步进式加热炉内进行，预热段的温度≤800℃；所述加热一段的温度1000～1050℃；所述加热二段的温度1050～1100℃；所述均热段的温度1100～1150℃；进一步优选地，所述加热工序中的总加热时间(即从入炉至出炉的时间)为3～5h，所述均热段的均热时间为30～80min；
(2)钢坯除鳞：将加热后的钢坯采用高压水除鳞以去氧化铁皮，所述高压水的压力25～30MPa；优选为28～30MPa。
(3)粗轧钢坯：将除鳞后的钢坯送入高刚度粗轧机6架进行粗轧得到粗轧坯；优选入口温度为980～1050℃，粗轧道次为6道次。
(4)连轧机组连轧：将步骤(3)得到的粗轧坯送入连轧机组，中轧入口温度为900～950℃，中轧道次为6道次，预精轧道次为4道次。
(5)穿水冷却：将预精轧后的轧材进行穿水冷却；优选地，上述穿水冷却将温度冷却至700～750℃；优选地，所述穿水冷却的水冷速度为35～100℃/s，水压为0.2～0.6MPa。在穿水冷却后让轧材返红以获得KOCKS轧制的温度。
(6)KOCKS轧制：将步骤(5)得到的轧材进行KOCKS轧制，得到棒材；优选地，KOCKS轧制的入口温度为800～830℃。
(7)冷床冷却：棒材在冷床保温罩内缓慢冷却至600℃，然后出所述保温罩进行冷床空冷；优选地，所述缓慢冷却的冷却速度为≤15℃/min。
实施例1
本实施例提供的高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法，所需成品20CrMnTi钢种的规格为50mm，包括以下步骤：
(1)钢坯加热：将300×400×9000mm连铸坯切断后采用冷送方式放入四段步进式加热炉中进行再次加热，其中，连铸坯中各含量成分的质量百分比为：C：0.191；Si：0.184；Mn：1.005；Cr：1.024；Ti：0.057；P：0.015；S：0.012；Al：0.023；N：0.0055；其余为Fe，质量分数共计为100％；
预热段的温度660℃，加热一段的温度1025℃，加热二段的温度1080℃，均热段的温度1128℃；该加热工序中的总加热时间为3.5h，均热段的均热时间为55min；
(2)钢坯除鳞：将加热后的钢坯采用高压水除鳞以去氧化铁皮，高压水的压力30MPa；
(3)粗轧钢坯：将除鳞后的钢坯送入高刚度粗轧机(6架)进行粗轧得到粗轧轧坯；粗轧入口温度为1020℃，粗轧道次为6道次。
(4)连轧机组连轧：将步骤(3)得到的粗轧坯送入连轧机组，中轧入口温度为930℃，中轧道次为6道次，预精轧出口温度为900℃，预精轧道次为4道次。
(5)穿水冷却：将预精轧后的轧材进行穿水冷却；温度冷却至735℃；水冷速度为60℃/s，水压为0.4MPa。
(6)KOCKS轧制：将预精轧后得到规格70mm的轧材进行KOCKS轧制，得到规格为50mm棒材；KOCKS轧制的入口温度为820℃。
(7)冷床冷却：将步骤(6)得到的规格为50mm棒材在冷床保温罩内以冷却速度10℃/min缓慢冷却至600℃，然后出所述保温罩进行冷床空冷，最终得到成品棒材。
该轧制生产工艺下，20CrMnTi热轧态组织为铁素体+珠光体(参见图1和图2)，其棒材产品力学性能如表1所示。
表1实施例1制备产品的机械性能
Figure BDA0001705365450000081
实施例2
本实施例提供的高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法，所需成品20CrMnTi钢种的规格为80mm，包括以下步骤：
(1)钢坯加热：将300×400×9000mm连铸坯切断后采用红送方式放入加热炉中进行再次加热，其中，连铸坯中各含量成分的质量百分比为：C：0.195；Si：0.219；Mn：1.041；Cr：1.103；Ti：0.049；P：0.012；S：0.008；Al：0.034；N：0.0050；其余为Fe，质量分数共计为100％；
预热段的温度620℃；加热一段的温度1030℃；加热二段的温度1065℃；均热段的温度1135℃；加热工序中的总加热时间为4.0h，均热段的均热时间为62min；
(2)钢坯除鳞：将加热后的钢坯采用高压水除鳞以去氧化铁皮，高压水的压力29.5MPa；
(3)粗轧钢坯：将除鳞后的钢坯送入高刚度粗轧机(6架)进行粗轧得到粗轧坯；粗轧入口温度为1015℃，粗轧道次为6道次。
(4)连轧机组连轧：将步骤(3)得到的粗轧坯送入连轧机组，中轧入口温度为925℃，中轧道次为6道次，预精轧出口温度为880℃，预精轧道次为4道次。
(5)穿水冷却：将预精轧后的轧材进行穿水冷却；温度冷却至720℃；水冷速度为55℃/s，水压为0.35MPa。
(6)KOCKS轧制：将预精轧后得到规格95mm的轧材进行KOCKS轧制，得到规格为80mm棒材；KOCKS轧制的入口温度为812℃。
(7)冷床冷却：将步骤(6)得到的规格为80mm棒材在冷床保温罩内以冷却速度7℃/min缓慢冷却至600℃，然后出所述保温罩进行冷床空冷，最终得到成品棒材。
该轧制生产工艺下，20CrMnTi热轧态组织为铁素体+珠光体(参见图3和图4)，其棒材产品力学性能如表2所示。
表2实施例2制备产品的机械性能
Figure BDA0001705365450000091
实施例3
本实施例提供的高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法，所需成品20CrMnTi钢种的规格为100mm，包括以下步骤：
(1)钢坯加热：将300×400×9000mm连铸坯切断后采用冷送方式放入加热炉中进行再次加热，其中，连铸坯中各含量成分的质量百分比为：C：0.201；Si：0.196；Mn：1.025；Cr：1.054；Ti：0.068；P：0.020；S：0.006；Al：0.033；N：0.0048；其余为Fe，质量分数共计为100％；
预热段的温度680℃；加热一段的温度1040℃；加热二段的温度1085℃；均热段的温度1125℃；加热工序中的总加热时间为4.2h，均热段的均热时间为60min；
(2)钢坯除鳞：将加热后的钢坯采用高压水除鳞以去氧化铁皮，高压水的压力29.5MPa；
(3)粗轧钢坯：将除鳞后的钢坯送入高刚度粗轧机6架进行粗轧得到粗轧坯；粗轧入口温度为1020℃，粗轧道次为6道次。
(4)连轧机组连轧：将步骤(3)得到的粗轧坯送入连轧机组，中轧入口温度为925℃，中轧道次为6道次，预精轧出口温度为870℃，预精轧道次为4道次。
(5)穿水冷却：将预精轧后的轧材进行穿水冷却；温度冷却至725℃；水冷速度为45℃/s，水压为0.40MPa。
(6)KOCKS轧制：将预精轧后得到规格125mm的轧材进行KOCKS轧制，得到规格为100mm棒材；KOCKS轧制的入口温度为807℃。
(7)冷床冷却：将步骤(6)得到的规格为100mm棒材在冷床保温罩内以冷却速度6℃/min缓慢冷却至600℃，然后出所述保温罩进行冷床空冷，最终得到成品棒材。
该轧制生产工艺下，20CrMnTi热轧态组织为铁素体+珠光体，其棒材产品力学性能如表3所示。
表3实施例3制备产品的机械性能
Figure BDA0001705365450000101
实施例4
本实施例提供的高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法，所需成品20CrMnTi钢种的规格为70mm，包括以下步骤：
(1)钢坯加热：将300×400×9000mm连铸坯切断后采用冷送方式放入加热炉中进行再次加热，其中，连铸坯中各含量成分的质量百分比为：C：0.201；Si：0.196；Mn：1.025；Cr：1.054；Ti：0.068；P：0.020；S：0.006；Al：0.033；N：0.0057；其余为Fe，质量分数共计为100％；
预热段的温度780℃；加热一段的温度1050℃；加热二段的温度1100℃；均热段的温度1145℃；加热工序中的总加热时间为4.8h，均热段的均热时间为80min；
(2)钢坯除鳞：将加热后的钢坯采用高压水除鳞以去氧化铁皮，高压水的压力27MPa；
(3)粗轧钢坯：将除鳞后的钢坯送入高刚度粗轧机6架进行粗轧得到粗轧坯；粗轧入口温度为1045℃，粗轧道次为6道次。
(4)连轧机组连轧：将步骤(3)得到的粗轧坯送入连轧机组，中轧入口温度为945℃，中轧道次为6道次，预精轧出口温度为885℃，预精轧道次为4道次。
(5)穿水冷却：将预精轧后的轧材进行穿水冷却；温度冷却至745℃；水冷速度为75℃/s，水压为0.55MPa。
(6)KOCKS轧制：将预精轧后得到规格95mm的轧材进行KOCKS轧制，得到规格为70mm棒材；KOCKS轧制的入口温度为828℃。
(7)冷床冷却：将步骤(6)得到的规格为70mm棒材在冷床保温罩内以冷却速度15℃/min缓慢冷却至600℃，然后出所述保温罩进行冷床空冷，最终得到成品棒材。
该轧制生产工艺下，20CrMnTi热轧态组织为铁素体+珠光体，其棒材产品力学性能如表4所示。
表4实施例4制备产品的机械性能
Figure BDA0001705365450000111
实施例5
本实施例提供的高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法，所需成品20CrMnTi钢种的规格为60mm，包括以下步骤：
(1)钢坯加热：将300×400×9000mm连铸坯切断后采用红送方式放入加热炉中进行再次加热，其中，连铸坯中各含量成分的质量百分比为：C：0.191；Si：0.184；Mn：1.005；Cr：1.024；Ti：0.057；P：0.015；S：0.012；Al：0.023；N：0.0052；其余为Fe，质量分数共计为100％；
预热段的温度600℃，加热一段的温度1000℃；加热二段的温度1050℃，均热段的温度1110℃；该加热工序中的总加热时间为3h，均热段的均热时间为40min；
(2)钢坯除鳞：将加热后的钢坯采用高压水除鳞以去氧化铁皮，高压水的压力26MPa；
(3)粗轧钢坯：将除鳞后的钢坯送入高刚度粗轧机(6架)进行粗轧得到粗轧轧坯；粗轧入口温度为985℃，粗轧道次为6道次。
(4)连轧机组连轧：将步骤(3)得到的粗轧坯送入连轧机组，中轧入口温度为905℃，中轧道次为6道次，预精轧出口温度为945℃，预精轧道次为6道次。
(5)穿水冷却：将预精轧后的轧材进行穿水冷却；温度冷却至700℃；水冷速度为80℃/s，水压为0.5MPa。
(6)KOCKS轧制：将预精轧后得到规格75mm的轧材进行KOCKS轧制，得到规格为60mm棒材；KOCKS轧制的入口温度为825℃。
(7)冷床冷却：将步骤(6)得到的规格为60mm棒材在冷床保温罩内以冷却速度12℃/min缓慢冷却至600℃，然后出所述保温罩进行冷床空冷，最终得到成品棒材。
该轧制生产工艺下，20CrMnTi热轧态组织为铁素体+珠光体，其棒材产品力学性能如表5所示。
表5实施例5制备产品的机械性能
Figure BDA0001705365450000121
实施例6
本实施例与实施例1相比除了钢坯加热制度不同之外，其他工艺条件都与实施例1相同。本实施例中步骤(1)钢坯加热制度参见表6；成品棒材20CrMnTi热轧态组织为铁素体+珠光体，其棒材产品力学性能如表7所示。
表6实施例6中的钢坯加热制度
Figure BDA0001705365450000131
表7实施例6制备产品的性能
Figure BDA0001705365450000132
实施例7
本实施例与实施例1相比除了穿水冷却制度不同之外，其他工艺条件都与实施例1相同。本实施例中步骤(5)穿水冷却制度如下：将预精轧后的轧材进行穿水冷却；温度冷却至765℃；水冷速度为30℃/s，水压为0.20MPa；
本实施例成品棒材20CrMnTi热轧态组织为铁素体+珠光体，其棒材产品力学性能如表8所示。
表8实施例7制备产品的力学性能
Figure BDA0001705365450000141
实施例8
本实施例与实施例1相比除了KOCKS轧制制度不同之外，其他工艺条件都与实施例1相同。本实施例中步骤(6)KOCKS轧制制度如表9所示。
表9实施例8的KOCKS轧制制度
KOCKS轧制的入口温度
实施例8-1 790℃
实施例8-2 840℃
本实施例得到的成品棒材20CrMnTi热轧态组织为铁素体+珠光体，其棒材产品力学性能如表10所示。
表10实施例8制备产品的力学性能
Figure BDA0001705365450000142
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术工程人员可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求应解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
本发明提供的高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法，其方法独特，采用该生产方法可以生产综合力学性能优良的20CrMnTi齿轮钢，同时也极大减少了加热炉能源消耗，既节约了生产成本又保护了自然环境。

Claims (14)

1.一种高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法，其特征在于，以20CrMnTi连铸坯为原料，所述生产方法依次包括如下工序：加热、除鳞、粗轧、连轧、穿水冷却、棒材减定径机组精轧、冷床冷却，最终得到成品棒材；
所述加热工序中，分为四段加热，依次为预热段、加热一段、加热二段和均热段；其中，
所述预热段的温度≤800℃；
所述加热一段的温度1000～1050℃；
所述加热二段的温度1050～1100℃；
所述均热段的温度1100～1150℃；
所述粗轧工序中，入口温度为980～1045℃，粗轧道次为5～7道次；
所述棒材减定径机组精轧工序中，入口温度为800～828℃。
2.根据权利要求1所述轧制生产方法中，其特征在于，所述加热工序中的总加热时间为3～5h，所述均热段的均热时间为30～80min。
3.根据权利要求2所述轧制生产方法中，其特征在于，所述加热工序在四段步进式加热炉内进行。
4.根据权利要求1所述轧制生产方法中，其特征在于，所述除鳞工序中，采用高压水除鳞以去氧化铁皮，所述高压水的压力25～30MPa。
5.根据权利要求4所述轧制生产方法中，其特征在于，所述高压水的压力为28～30MPa。
6.根据权利要求1所述轧制生产方法中，其特征在于，所述粗轧工序中使用的粗轧机共6架，粗轧道次为6道次。
7.根据权利要求1所述轧制生产方法中，其特征在于，所述连轧工序包括中轧工序和预精轧工序，连轧后得到适合进入棒材减定径机组的来料，所述中轧工序的入口温度为900～950℃，中轧道次为5～7道次；所述预精轧工序中，预精道次为3～5道次，预精轧出口温度为870-950℃。
8.根据权利要求7所述轧制生产方法中，其特征在于，所述中轧工序中共设置6架中轧机，所述预精轧工序中共设置4架预精轧机，所述中轧道次为6道次，所述预精轧道次为4道次。
9.根据权利要求1所述轧制生产方法中，其特征在于，所述穿水冷却工序中，将连轧后的来料穿水冷却至700～750℃。
10.根据权利要求9所述轧制生产方法中，其特征在于，所述穿水冷却的水冷速度为35～100℃/s，水压为0.2～0.6MPa。
11.根据权利要求1所述轧制生产方法中，其特征在于，所述棒材减定径机组精轧是KOCKS轧制。
12.根据权利要求1所述轧制生产方法中，其特征在于，所述冷床冷却工序的具体方法为：首选将棒材减定径机组精轧后得到的棒材在冷床保温罩内缓慢冷却至600℃，然后出所述保温罩进行冷床空冷。
13.根据权利要求12所述轧制生产方法中，其特征在于，所述缓慢冷却的冷却速度为≤15℃/min。
14.根据权利要求1所述轧制生产方法中，其特征在于，所述成品棒材规格为50～100mm。
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