CN110653276B - 大规格棒材的小压缩比压实焊合孔隙性缺陷的轧制方法 - Google Patents

大规格棒材的小压缩比压实焊合孔隙性缺陷的轧制方法 Download PDF

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Abstract

一种大规格棒材的小压缩比压实焊合孔隙性缺陷的轧制方法，属于钢铁材料加工技术领域。其工艺流程包括连铸圆坯加热、除磷、气雾冷却、初轧开坯、感应加热、剪头切尾、连轧、定尺、冷床处理、打包等。其主要技术特征在于，利用气雾冷却对铸坯进行强制冷却，使其表面与心部产生200～300℃的温差，之后对其进行压缩比不低于1.5的初轧开坯，然后再经感应加热均温后进入后续流程。其中，经过气雾冷却处理后的铸坯表层形成一层“硬壳”，温度低，变形抗力大，不易变形；而被硬壳包围的心部，温度高、变形抗力小，易变形，从而有利于在初轧开坯阶段实现压实焊合铸坯中心区域的孔隙性缺陷。该方法可以实现小压缩比轧制直径大于400mm以上连铸圆坯生产高质量大规格棒材。

Description

大规格棒材的小压缩比压实焊合孔隙性缺陷的轧制方法
技术领域
本发明涉及一种大规格棒材的小压缩比压实焊合孔隙性缺陷的轧制方法，属于钢铁材料加工技术领域。
背景技术
大规格棒材通常采用锻造或轧制的方法进行生产。一般来讲，锻造可以生产大规格的棒材，但是，锻件的形状、尺寸精度不高，生产效率低，生产成本高，因此这种单件小批量的生产方式难以适应大规格棒材的发展需求，于是以轧代锻的大规格棒材的轧制生产得到发展。
对于轧制生产的棒材来说，常以压缩比的大小来控制产品的质量，其数值以铸坯断面横截面积与成品断面截面积之比来表示。压缩比越大，其坯料的变形程度越大；如果压缩比小，就意味着铸坯的变形程度小，尤其是轧制大断面铸坯时，轧制变形基本上都在大断面铸坯表面和次表层，变形很难渗透到心部，这样最终获得的轧件心部组织难以改善，孔隙性等冶金缺陷也难以压实焊合，进而棒材产品的力学性能也难以稳定。因此，从提高钢材产品的性能来看，压缩比越大越好。
目前，为了获得稳定的力学性能，主要从提高冶金质量、铸坯的热送热装、优化孔型的轧制变形制度等，如文献(王忠英，陈子坤，国内大规格优特钢棒材生产工艺与装备分析，现代冶金，2013，41(5)：10-15)指出，在开坯时采用大压下量。然而，由于受连铸技术的影响，坯料的尺寸规格受到限制，这样对于大规格的棒材，开坯时无法采用大压下量的开坯轧制技术，也即大规格棒材初轧开坯、连轧的整个轧制变形过程中将难以实现大压缩比。
为此，本发明提出利用气雾冷却技术对加热、除磷处理后的大规格连铸圆坯进行强制冷却，以使坯料形成不均匀温度场，这样，开坯轧制时就不需要太大的压下量，即压缩比，也能将铸坯中心孔隙性等冶金缺陷压实焊合，进而实现小压缩比轧制生产大规格棒材。
发明内容
本发明主要是对以“初轧开坯+连轧”为工艺特征的轧制技术生产大规格棒材而提出的。
本发明通过以下技术措施实现：
一种大规格棒材的小压缩比压实焊合孔隙性缺陷的轧制方法，其特征在于：该方法的工艺流程包括连铸圆坯加热、除磷、气雾冷却、初轧开坯、剪头切尾、连轧、定尺、冷床处理、打包等。其中，气雾冷却是指对除磷后的连铸圆坯利用气雾进行强制冷却，使其表面与心部产生温差；初轧开坯是指对具有断面温差的连铸圆坯进行焊合心部孔隙性缺陷的轧制变形；感应加热是指对开坯后的轧材进行加热并使其温度均匀。
进一步地，对于所述的气雾冷却，其压缩空气与高压冷却水的比例为1.5:1～2.5:1，形成气雾的压力为0.6～0.9MPa，温度为15～25℃。在气雾冷却过程中，要保证气雾冷却时间为10～30s内将除磷后的连铸圆坯表面温度降低到750～800℃，即使其表面与心部产生200～300℃的温差，之后随即迅速进入初轧开坯过程。
进一步地，对于所述的初轧开坯过程，其压缩比控制在1.5以上。初轧开坯时，经过气雾冷却处理后的连铸圆坯表层形成一层“硬壳”，温度低，变形抗力大，不易变形；而被硬壳包围的心部，温度高、变形抗力小，易变形，因此当对连铸圆坯沿其轴线方向进行开坯轧制变形时，心部处在强烈的三向压应力作用下，易变形，即变形渗透到心部，且在心部可产生大变形，这样就使得连铸圆坯的中心孔隙性缺陷得以焊合。
进一步地，对于所述的连铸圆坯，其直径不小于400mm，连铸圆坯断面横截面积与棒材成品断面截面积之比的压缩比不低于2.25，即实现小压缩比轧制大规格棒材。
发明的有益效果：
经过上述方法生产的大规格棒材，只要保证初轧开坯时的压缩比不低于1.5，以及连铸圆坯断面横截面积与棒材成品断面截面积之比的压缩比不低于2.25，即可明显压实焊合连铸圆坯中心的孔隙性缺陷，本发明特别适合于受连铸圆坯尺寸限制，无法实现大压缩比来轧制大规格的棒材。
具体实施方式
现将本发明的实施例具体叙述于后。
实施例对本发明的技术方案做进一步描述。实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。
本发明是对以“初轧开坯+连轧”为工艺特征，并以直径不小于400mm连铸圆坯为原料轧制生产大规格棒材而提出的。该方法的工艺流程包括连铸圆坯加热、除磷、气雾冷却、初轧开坯、感应加热、剪头切尾、连轧、定尺、冷床处理、打包等。其中，气雾冷却时压缩空气与高压冷却水的比例为1.5:1～2.5:1，形成气雾的压力为0.6～0.9MPa，温度为15～25℃。在气雾冷却过程中，要保证气雾冷却时间为10～30s内将除磷后的连铸圆坯表面温度降低到750～800℃，即使其表面与心部产生200～300℃的温差，之后随即迅速进行压缩比为1.5以上的初轧开坯过程；然后再由感应加热是对其进行加热并使其温度均匀以满足后续工序要求。
以下结合实施例对本发明的技术方案做进一步描述。实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。
实施例1
本实施例选用直径为500mm连铸圆坯，对其按照加热、除磷、气雾冷却、初轧开坯、感应加热、剪头切尾、连轧、定尺、冷床处理、打包等工艺流程组织生产，得到直径为260mm的棒材，整个轧制过程的压缩比为3.7。其中，利用气雾冷却技术对除磷后的连铸圆坯进行强制冷却时，气雾冷却时的压缩空气与高压冷却水的比例为1.6:1，形成气雾的压力为0.65MPa，温度为20℃。当作用时间为15s时，铸坯表面温度降到750～800℃，之后随即对该铸坯进行压缩比为1.8的初轧开坯过程。
实施例2
本实施例选用直径为600mm连铸圆坯，对其按照加热、除磷、气雾冷却、初轧开坯、感应加热、剪头切尾、连轧、定尺、冷床处理、打包等工艺流程组织生产，得到直径为300mm的棒材，整个轧制过程的压缩比为4.0。其中，利用气雾冷却技术对除磷后的连铸圆坯进行强制冷却时，气雾冷却时的压缩空气与高压冷却水的比例为2.0:1，形成气雾的压力为0.8MPa，温度为20℃。当作用时间为20s时，铸坯表面温度降到760℃，之后随即对该铸坯进行压缩比为2.3的初轧开坯过程。
对按照上述方法生产的棒材进行超声波探伤，其结果显示，按照GB/T6402-2008，其3级探伤合格率≥99％。金相分析结果显示，轧件组织致密、均匀，且其中心区域无疏松、缩孔等缺陷，说明孔隙性缺陷得以压实焊合。
由实施例可见，利用本发明提出的方法，在小压缩比的情况下，可以压实焊合了棒材中孔隙性缺陷，并确保超声探伤具有较高的合格率，从而可以确定，该方法为大规格棒材的生产提出了一种行之有效的轧制方法。

Claims (1)

1.一种大规格棒材的小压缩比压实焊合孔隙性缺陷的轧制方法，其特征在于：工艺流程包括连铸圆坯加热、除磷、气雾冷却、初轧开坯、感应加热、剪头切尾、连轧、定尺、冷床处理、打包；其中，气雾冷却是指对除磷后的连铸圆坯利用气雾进行强制冷却，使其表面与心部产生温差；初轧开坯是指对具有断面温差的连铸圆坯进行焊合心部孔隙性缺陷的轧制变形；感应加热是指对开坯后的轧材进行加热并使其温度均匀；
所述的气雾冷却，其压缩空气与高压冷却水的比例为1.5:1~2.5:1，形成气雾的压力为0.6~0.9MPa，温度为15~25℃；在气雾冷却过程中，要保证气雾冷却时间为10~30s内将除磷后的连铸圆坯表面温度降低到750~800℃，即使其表面与心部产生200~300℃的温差，之后随即迅速进入初轧开坯过程；
所述的初轧开坯过程，其压缩比控制在1.5以上；初轧开坯时，经过气雾冷却处理后的连铸圆坯表层形成一层“硬壳”，温度低，变形抗力大，不易变形；而被硬壳包围的心部，温度高、变形抗力小，易变形，因此当对连铸圆坯沿其轴线方向进行开坯轧制变形时，心部处在强烈的三向压应力作用下，易变形，即变形渗透到心部，且在心部可产生大变形，这样就使得连铸圆坯的中心孔隙性缺陷得以焊合；
所述的连铸圆坯的直径不小于400mm，连铸圆坯断面横截面积与棒材成品断面截面积之比即压缩比不低于2.25，即实现小压缩比轧制大规格棒材。
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