CN111530942A - 一种优质碳素结构钢的热轧工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种优质碳素结构钢的热轧工艺，采用预热、加热、均热、轧制、冷却、精整、检验的工序，控制加热段的温度为1060～1250℃、均热段的温度为1040～1240℃避免加热段以及均热段温度过低而导致轧制力增加、轧机负荷过重，减少了设备损坏的风险；控制终轧温度为900～950℃，使终轧温度接近相变点，加速过冷奥氏体向珠光体+铁素体转变的速率，使优质碳素结构刚的布氏硬度降低，改善后续的冷剪切工艺中容易产生裂纹的现象；控制钢坯成分、冷却方式、卷曲温度等方式，进一步减少碳素结构钢生产过程中边裂现象的发生，控制难度小、可操作性强、方法简单，无需进行控冷工艺的高成本改造，成本低，可适用于各种规格的优质碳素结构钢的生产。

Description

一种优质碳素结构钢的热轧工艺
技术领域
本发明涉及热轧钢技术领域，特别涉及一种优质碳素结构钢的热轧工艺。
背景技术
碳素钢是碳的质量分数在0.2～2.06％之间，并含有少量Si、Mn、P、S等杂质的铁碳合金，按其用途，碳素钢可分为碳素结构钢、碳素工具钢和碳素铸钢。碳素结构钢按冶金质量又可分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。普通碳素结构钢冶炼方法简单，含有害杂质及非金属夹杂物角度，优质碳素结构钢是指含碳小于0.8％的碳素钢，所含的硫、磷及非金属夹杂物较少，均匀性及表面质量较好，机械性能较为优良。
现如今钢厂在制备优质碳素结构钢过程中会添入微量的Ti，Nb等合金元素，用以析出细小弥散的碳、氮化合物，对晶粒细化、析出强化和控制再结晶等方面均有良好效果，不仅有效提高了优质碳素结构钢的强度，而且改善了塑韧性，满足优质碳素结构钢综合性能的要求。为充分发挥合金元素晶粒细化和沉淀强化的作用，目前钢厂广泛采用控轧控冷工艺，生产线采用的冷床普遍为步进式冷床，要求冷却速度小于10℃/s以保证优质碳素结构钢中奥氏体向铁素体+珠光体(在550℃以上组织转变产物为铁素体+珠光体)的转变在该温度相变区全部完成，但钢坯在要求钢坯在精轧后需快速冷却至卷曲的温度条件，冷却速度过快会使过冷奥氏体未能完成向铁素体+珠光体的转变，产生上贝氏体组织，上贝氏体组织硬度高，钢坯在后续的冷剪切时经常产生裂纹，影响产品性能，因此研究一种可以有效降低优质碳素结构钢表面硬度、无需对工艺高成本改造、适用各规格优质碳素结构钢生产的热轧工艺十分重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种优质碳素结构钢的热轧工艺，用以降低优质碳素结构钢钢坯表面硬度，改善冷剪切时钢坯产生裂纹的问题，无需进行控冷工艺的高成本改造，可适用于各种规格的优质碳素结构钢的生产。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种优质碳素结构钢的热轧工艺，包括以下步骤：
(1)对优质碳素结构钢坯预热，控制预热段的温度≤800℃；
(2)预热完后钢坯进入加热段，控制加热段的温度为1060～1250℃；
(3)加热完后钢坯进入均热段，控制均热段的温度为1040～1240℃；
(4)对钢坯进行轧制，轧制过程控制终轧温度为900～950℃；
(5)对轧制后的钢坯进行冷却；
(6)冷却后对钢坯进行精整和检验，最终制得优质碳素结构钢。
进一步，所述优质碳素结构钢坯化学成分以重量百分比计为：C：0.42～0.50％、Si：0.20～0.35％、Mn：0.10～0.15％、P：0～0.035％、S：0～0.035％、Al：0.005～0.030％、Ti：0.009～0.015％、Cr：0.01～0.02％、Nb：0.015～0.019％，其余为Fe和不可避免的杂质。
进一步，步骤(2)所述加热段的温度为1140～1250℃；步骤(3)所述均热段的温度为1130～1240℃；步骤(4)所述终轧温度为920～940℃。
进一步，所述加热段分为加热一段和加热二段；所述加热一段的温度为880～1100℃；所述加热二段的温度为1060～1250℃；所述加热工艺的加热时间为135～200min。
进一步，所述钢坯进入轧制阶段前，需对钢坯表面进行高压水除鳞工序。
进一步，所述轧制采用3组粗轧机组、2组中轧机组和4组精轧机组连轧，控制开轧温度为960～980℃，轧制速度为0.5～3m/s，总压下率≥30％，最后道次压下率≤20％；所述多组粗、中、精轧机组采用平-立交替布置。
进一步，所述冷却采用水幕冷却装置，冷却速度为30～50℃/s。
进一步，所述精整包括对钢坯进行卷曲，控制卷曲温度为500～650℃。
本发明的有益效果在于：
1.本发明通过控制加热段以及均热段的温度，防止奥氏体晶粒粗大化，避免加热段以及均热段温度过低而导致轧制力增加、轧机负荷过重，减少了设备损坏的风险；控制轧制工艺的终轧温度，使终轧温度接近相变点，利用热形变诱导相变，使相变温度提高，缩短孕育期，加速过冷奥氏体向珠光体+铁素体转变的速率，确保轧制后的钢材组织为珠光体+铁素体，使优质碳素结构刚的布氏硬度降低，由217HBW左右降至172HBW左右，改善后续的冷剪切工艺中容易产生裂纹的现象。
2.本发明通过控制钢坯成分、冷却方式、卷曲温度等方式，进一步减少碳素结构钢生产过程中边裂现象的发生，控制难度小、可操作性强、方法简单，无需进行控冷工艺的高成本改造，成本低，可适用于各种规格的优质碳素结构钢的生产。
附图说明
图1为本发明所述优质碳素结构钢的热轧工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明提供了一种优质碳素结构钢的热轧工艺，包括加热工艺和轧制工艺，所述加热工艺包括加热段和均热段；降低所述优质碳素结构钢的布氏硬度需控制所述加热段温度为1060～1250℃，控制所述均热段温度为1040～1240℃，控制所述轧制工艺的终轧温度为900～950℃。
实施例1
本发明提供了一种优质碳素结构钢的热轧工艺，包括对钢坯进行预热、加热、均热、轧制、冷却和精整，所述加热分为加热一段和加热二段，所述精整包括对钢坯进行卷曲，具体包括以下步骤：
(1)预热段使用的钢坯的化学成分以重量百分比计为：C：0.45％、Si：0.20％、Mn：0.12％、P：0.015％、S：0.02％、Al：0.0025％、Ti：0.01％、Cr：0.01％、Nb：0.016％，其余为Fe和不可避免的杂质。
(2)预热段的温度750℃；所述加热一段的温度为920℃；所述加热二段的温度为1200℃；所述加热工艺的加热时间为135min；
(3)钢坯从加热工艺进入轧制工艺，所述轧制工艺的所述开轧温度为960℃，所述终轧温度为940℃；轧制工艺中采用3组粗轧机组、2组中轧机组和4组精轧机组连轧，轧制速度为2m/s，总压下率30％，最后道次压下率20％；所述多组粗、中、精轧机组采用平—立交替布置，全部为连续无扭轧制，避免轧件轧制过程中出现扭转，有效减少成品的表面缺陷。
(4)精轧完成后立即采用水幕冷却装置进行冷却，冷却速度为36℃/s，冷却至620℃进行卷曲，然后检验，最终制得优质碳素结构钢。
采用上述工艺得到的优质碳素结构钢布氏硬度为190HBW，改善冷剪切时钢坯产生裂纹的问题，无需进行控冷工艺的高成本改造，适用于各种规格的优质碳素结构钢的生产。
实施例2
本发明提供了一种优质碳素结构钢的热轧工艺，包括对钢坯进行预热、加热、均热、轧制、冷却和精整，所述加热分为加热一段和加热二段，所述精整包括对钢坯进行卷曲，具体包括以下步骤：
(1)加热段使用的钢坯的化学成分以重量百分比计为：C：0.45％、Si：0.20％、Mn：0.12％、P：0.015％、S：0.02％、Al：0.0025％、Ti：0.01％、Cr：0.01％、Nb：0.016％，其余为Fe和不可避免的杂质。
(2)预热段的温度800℃；所述加热一段的温度为1040℃；所述加热二段的温度为1160℃；所述加热工艺的加热时间为180min；
(3)钢坯从加热工艺进入轧制工艺，所述轧制工艺的所述开轧温度为960℃，所述终轧温度为900℃；轧制工艺中采用3组粗轧机组、2组中轧机组和4组精轧机组连轧，轧制速度为3m/s，总压下率30％，最后道次压下率20％；所述多组粗、中、精轧机组采用平—立交替布置，全部为连续无扭轧制，避免轧件轧制过程中出现扭转，有效减少成品的表面缺陷。
(4)精轧完成后立即采用水幕冷却装置进行冷却，冷却速度为48℃/s，冷却至620℃进行卷曲，然后检验，最终制得优质碳素结构钢。
采用上述工艺得到的优质碳素结构钢布氏硬度为182HBW，改善冷剪切时钢坯产生裂纹的问题，无需进行控冷工艺的高成本改造，适用于各种规格的优质碳素结构钢的生产。
实施例3
本发明提供了一种优质碳素结构钢的热轧工艺，包括对钢坯进行预热、加热、均热、轧制、冷却和精整，所述加热分为加热一段和加热二段，所述精整包括对钢坯进行卷曲，具体包括以下步骤：
(1)加热段使用的钢坯的化学成分以重量百分比计为：C：0.45％、Si：0.20％、Mn：0.12％、P：0.015％、S：0.02％、Al：0.0025％、Ti：0.01％、Cr：0.01％、Nb：0.016％，其余为Fe和不可避免的杂质。
(2)预热段的温度800℃；所述加热一段的温度为1040℃；所述加热二段的温度为1160℃；所述加热工艺的加热时间为180min；
(3)钢坯从加热工艺进入轧制工艺，所述轧制工艺的所述开轧温度为960℃，所述终轧温度为900℃；轧制工艺中采用3组粗轧机组、2组中轧机组和4组精轧机组连轧，轧制速度为2m/s，总压下率40％，最后道次压下率20％；所述多组粗、中、精轧机组采用平—立交替布置，全部为连续无扭轧制，避免轧件轧制过程中出现扭转，有效减少成品的表面缺陷。
(4)精轧完成后立即采用水幕冷却装置进行冷却，冷却速度为50℃/s，冷却至650℃进行卷曲，然后检验，最终制得优质碳素结构钢。
采用上述工艺得到的优质碳素结构钢布氏硬度为168HBW，改善冷剪切时钢坯产生裂纹的问题，无需进行控冷工艺的高成本改造，适用于各种规格的优质碳素结构钢的生产。
对比例1
本对比例提供了一种优质碳素结构钢的热轧工艺，所述方法除了步骤(2)的加热段温度以及均热段温度为1240℃外，其他条件均与实施例1相同。
采用上述方法得到的优质碳素结构钢布氏硬度为216HBW。
对比例2
本对比例提供了一种优质碳素结构钢的热轧工艺，所述方法除了步骤(3)的终轧温度为980℃外，其他条件均与实施例2相同。
采用上述方法得到的优质碳素结构钢布氏硬度为210HBW。
通过实施例1-3以及对比例1-2可以看出，本发明提供的一种优质碳素结构钢布氏硬度的方法中，加热段、均热段以及终轧温度的控制十分重要，只有保证加热段、均热段以及终轧温度在本发明权利要求所给出的范围内，才能有效降低优质碳素结构钢的布氏硬度。
本发明提供的一种优质碳素结构钢的热轧工艺可有效降低优质碳素结构钢布氏硬度至168HBW，明显低于对比例1和2采用现有技术加工的优质碳素结构钢布氏硬度216HBW和210HBW。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种优质碳素结构钢的热轧工艺，其特征在于，所述热轧工艺包括以下步骤：
(1)对优质碳素结构钢坯预热，控制预热段的温度≤800℃；
(2)预热完后钢坯进入加热段，控制加热段的温度为1060～1250℃；
(3)加热完后钢坯进入均热段，控制均热段的温度为1040～1240℃；
(4)对钢坯进行轧制，轧制过程控制终轧温度为900～950℃；
(5)对轧制后的钢坯进行冷却；
(6)冷却后对钢坯进行精整和检验，最终制得优质碳素结构钢。
2.根据权利要求1所述的热轧工艺，其特征在于，所述优质碳素结构钢坯化学成分以重量百分比计为：C：0.42～0.50％、Si：0.20～0.35％、Mn：0.10～0.15％、P：0～0.035％、S：0～0.035％、Al：0.005～0.030％、Ti：0.009～0.015％、Cr：0.01～0.02％、Nb：0.015～0.019％，其余为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的热轧工艺，其特征在于，步骤(2)所述加热段的温度为1140～1250℃；步骤(3)所述均热段的温度为1130～1240℃；步骤(4)所述终轧温度为920～940℃。
4.根据权利要求1所述的热轧工艺，其特征在于，所述加热段分为加热一段和加热二段；所述加热一段的温度为880～1100℃；所述加热二段的温度为1060～1250℃；所述加热工艺的加热时间为135～200min。
5.根据权利要求1所述的热轧工艺，其特征在于，所述钢坯进入轧制阶段前，需对钢坯表面进行高压水除鳞工序。
6.根据权利要求1所述的热轧工艺，其特征在于，所述轧制采用3组粗轧机组、2组中轧机组和4组精轧机组连轧，控制开轧温度为960～980℃，轧制速度为0.5～3m/s，总压下率≥30％，最后道次压下率≤20％；所述多组粗、中、精轧机组采用平—立交替布置。
7.根据权利要求1所述的热轧工艺，其特征在于，所述冷却采用水幕冷却装置，冷却速度为30～50℃/s。
8.根据权利要求1所述的热轧工艺，其特征在于，所述精整包括对钢坯进行卷曲，控制卷曲温度为500～650℃。
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