CN112090958A - 一种控制低碳深冲钢实际晶粒度的轧制工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制低碳深冲钢实际晶粒度的轧制工艺,包括以下工序:加热、轧制、冷却;其中,加热包括低温区加热和高温区加热,高温区加热的保温温度为1201~1260℃,保温时间为2~4h;轧制工序中,开轧温度为1150~1200℃,终轧温度为930~960℃,通过提速生产控制终轧温度,轧制速度为5~10m/s;冷却工序依次包括冷床预热、轧件上预热后的冷床后在保温罩内冷却600~900s,当温度≤550℃时轧件出保温罩在冷床上自然冷却。本发明通过控制铸坯加热温度、高温区保温时间、轧制温度、轧制速度和轧后冷却工艺,将低碳深冲钢的晶粒度控制在5~8级,满足客户对低碳深冲钢的晶粒度要求。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域,涉及一种控制低碳深冲钢实际晶粒度的轧制工艺。
背景技术
低碳深冲钢一般要求具有良好的冲压性能。目前,国内低碳深冲钢的生产工艺流程包括钢坯—加热—轧制—冷却,其中,加热温度为1150~1200℃,轧制温度≥850℃,冷却方式采用空冷。以18A低碳深冲钢为例,材料规格一般为Φ23mm~40mm,化学成分(质量百分数)为:C:0.12~0.24%、Si:≤0.15%、Mn:0.20~0.70%、P:≤0.025%、S:≤0.020%、Cr:≤0.30%、Ni:≤0.30%、Cu≤0.20%、Al:≤0.03~0.10%,其余为基体Fe和不可避免的杂质。为了达到最佳的深冲性能,用户要求钢材实际晶粒度5~8级。
但是,因该材料轧制规格小(Φ23~40mm),轧件轧后冷却快,按常规工艺轧制,轧制压缩比大,采取常规轧制工艺,实际晶粒度达9~10级,不能满足标准5~8级的要求。
因此,开发一种能够控制低碳深冲钢实际晶粒度的轧制工艺,对于实现低碳深冲钢的深冲性能显得尤为重要。
发明内容
为了使低碳深冲钢的晶粒度达到5~8级,达到最佳的深冲性能,本发明提供一种控制低碳深冲钢实际晶粒度的轧制工艺,通过控制铸坯加热温度、高温区保温时间、轧制温度、轧制速度和轧后冷却工艺,将低碳深冲钢的晶粒度控制在5~8级,满足客户对低碳深冲钢的晶粒度要求。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种控制低碳深冲钢实际晶粒度的轧制工艺,所述轧制工艺包括以下工序:加热、轧制、冷却;所述加热包括低温区加热和高温区加热。
在上述轧制工艺中,所述低碳深冲钢为本领域任何牌号的深冲用的低碳钢钢种,作为一种优选实施方式,所述低碳深冲钢的规格为Φ23~40mm。
在上述轧制工艺中,作为一种优选实施方式,所述加热工序中,所述低温区加热的保温温度为1140~1190℃,保温时间为1.5~3h。
在上述轧制工艺中,作为一种优选实施方式,所述加热工序中,所述高温区加热的保温温度为1201~1260℃(例如,1210℃、1220℃、1230℃、1240℃、1250℃),所述高温区加热的保温时间为2~4h(例如,2.5h、3h、3.5h),所述高温区的加热目的在于粗化钢坯晶粒度,为轧制成材期间控制钢材的实际晶粒度创造有利条件。
在上述轧制工艺中,所述轧制包括粗轧、中轧和精轧,作为一种优选实施方式,所述轧制工序中,开轧温度(即粗轧开始温度)为1150~1200℃(例如,1160℃、1170℃、1180℃、1190℃),开轧具体温度根据钢坯的加热温度及钢坯从出加热炉到开轧的温降确定。
在上述轧制工艺中,作为一种优选实施方式,所述轧制工序中,终轧温度(即精轧结束温度)为930~960℃(例如,935℃、940℃、945℃、950℃、955℃)。为保证低碳深冲钢达到最佳的深冲性能,本发明采用较高的终轧温度,使轧后晶粒尽可能***,确保轧后晶粒度达到用户要求钢材实际晶粒度5~8级。
在上述轧制工艺中,作为一种优选实施方式,所述轧制工序中,为了减少轧件在输送辊道上的热温降,即热损失,在中轧和精轧过程中,放下中轧和精轧沿线辊道的保温罩,确保轧件温度在轧制过程中缓慢下降。
在上述轧制工艺中,所述轧制工序中,轧制时,在设备能力范围内,通过提高轧制速度方式进行提速生产进而控制终轧温度,使终轧温度提高;由于轧制速度越高,轧件变形温升增加,轧制时间越短,轧件的温降越少。因此,提速生产一方面可减少轧制时间,另一方面可增加轧件变形产生的温升,在轧制时间减少和轧件变形温升的共同作用下,提速生产使终轧温度提高。
在上述轧制工艺中,作为一种优选实施方式,所述轧制工序中,轧制速度为5~10m/s(例如,6m/s、7m/s、8m/s、9m/s),而且根据低碳深冲钢的规格不同,轧制速度有所差异,例如,对于轧制生产Φ26mm规格的深冲钢,轧制速度为8.5~10m/s(例如,8.7m/s、9m/s、9.2m/s、9.5m/s、9.8m/s),对于轧制生产Φ32mm规格的深冲钢,轧制速度为6~7.5m/s(例如,6.3m/s、6.5m/s、6.8m/s、7.0m/s、7.2m/s)。
在上述轧制工艺中,作为一种优选实施方式,所述冷却工序依次包括冷床预热、保温罩内冷却和冷床上自然冷却。
在上述轧制工艺中,作为一种优选实施方式,所述冷却工序中,在终轧后的轧件上冷床冷却之前,需对冷床进行预热,以提高冷床齿条及保温罩与齿条空间内的温度,为生产低碳深冲钢期间的控制冷却速度做准备。采用这种处理方式,在降低产品晶粒度的同时还不会导致低碳深冲钢的其他性能降低。
在上述轧制工艺中,作为一种优选实施方式,所述冷却工序中,所述冷床预热是将冷床放下保温罩后进行预热。为了降低成本,在冷床预热前可以将不需要控制晶粒度在8级以下的轧件放入冷床上,但本发明需要控制晶粒度在8级以下的轧件需要等到冷床预热完成后再将其放入冷床上。
在上述轧制工艺中,作为一种优选实施方式,所述冷却工序中,冷床经过预热后,保温罩内的温度为560~900℃(例如,600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃)。
在上述轧制工艺中,作为一种优选实施方式,所述冷却工序中,所述保温罩内冷却是指,为了降低终轧后轧件的冷却速度,使轧件的晶粒在缓慢冷却过程中长大,轧件上预热后的冷床后,放下冷床保温罩使轧件在保温罩内进行冷却。
在上述轧制工艺中,作为一种优选实施方式,所述冷却工序中,所述冷床上自然冷却是指轧件出保温罩后在冷床上自然冷却;此时,轧件的冷却速度不能人为地进行控制,因而所述冷却速度不影响轧件的晶粒度。
在上述轧制工艺中,作为一种优选实施方式,所述冷却工艺中,轧件上预热的冷床后,确保轧件在保温罩下的停留时间,所述停留时间为600~900s(例如,630s、660s、720s、780s、840s)。在保温罩中,钢材停留的时间长,钢材的冷却速度就慢,这样有利于钢材的晶粒长大,使钢材的晶粒粗化。
在上述轧制工艺中,作为一种优选实施方式,所述冷却工序中,必须严格控制轧件出保温罩的温度;轧件出保温罩的温度≤550℃,此时,钢材完成组织转变,由奥氏体转变为铁素体+珠光体。
本发明方法中未详细描述的步骤和工艺为本领域常规工艺。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1.本发明通过提高铸坯加热温度及高温区保温时间,粗化钢坯的初始晶粒度,同时,钢坯出炉温度越高,开轧和终轧温度也会增加。
2.本发明通过控制轧制温度,实现轧件终轧后晶粒度的控制;通过控制轧后冷却工艺,终轧后钢材的冷却速度,使轧件的晶粒在缓慢冷却过程中长大,从而实现钢材实际晶粒度控制在5~8级,使钢材获得最佳的深冲性能,达到深冲用钢的质量要求。
附图说明
图1是本发明实施例1中获得的低碳深冲钢的微观组织图。
图2是本发明对比例中获得的低碳深冲钢的微观组织图。
具体实施方式
下面将结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上,本领域的技术人员将清楚,在不脱离本发明的范围或精神的情况下,可在本发明中进行修改和变型。例如,示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例,以产生又一个实施例。因此,所期望的是,本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
根据本发明的实施例,提供了一种控制低碳深冲钢实际晶粒度的轧制工艺,本发明的低碳深冲钢可以是本领域任何牌号的深冲用的低碳钢钢种,比如18A、15A、20A、25A等;所述低碳深冲钢的规格为Φ23~40mm。
一种控制低碳深冲钢实际晶粒度的轧制工艺,所述轧制工艺包括以下工序:加热、轧制、冷却;其中,
加热工序中,加热工序包括低温区加热和高温区加热;所述低温区的温度为1140~1190℃,保温时间为1.5~3h;所述高温区的温度为1201~1260℃,所述高温区的加热时间为2~4h,所述高温区的加热目的在于粗化钢坯晶粒度,为轧制成材期间控制钢材的实际晶粒度创造有利条件。
轧制工序中,开轧温度为1150~1200℃,终轧温度为930~960℃;为了减少轧件在输送辊道上的热温降,即热损失,在中轧和精轧过程中,放下中轧和精轧沿线辊道的保温罩,确保轧件温度在轧制过程中缓慢下降;轧制时,在设备能力范围内,通过提高轧制速度方式进行提速生产进而控制终轧温度,使终轧温度提高;根据低碳深冲钢的规格不同,轧制速度有所差异。
在上述轧制工序中,开轧温度根据钢坯的加热温度及钢坯从出炉到开轧的温降确定。为保证低碳深冲钢达到最佳的深冲性能,本发明采用较高的终轧温度,使轧后晶粒尽可能***,确保轧后晶粒度达到用户要求钢材实际晶粒度5~8级;同时为了尽量提高终轧温度,本发明采用提速生产对终轧温度进行控制,这是由于轧制速度越高,轧件变形温升增加,轧制时间越短,轧件的温降越少。因此,提速生产一方面可减少轧制时间,另一方面可增加轧件变形产生的温升,在轧制时间减少和轧件变形温升的共同作用下,提速生产使终轧温度提高。
冷却工序中,冷却工序依次包括冷床预热、保温罩内冷却和冷床上自然冷却。
(1)冷床预热:在终轧后的轧件上冷床冷却之前,需对冷床进行预热,以提高冷床齿条及保温罩与齿条空间内的温度,为生产低碳深冲钢期间的控制冷却速度做准备;冷床预热采用将不要求控制晶粒度的轧件上冷床并放下保温罩的方法进行。冷床经过预热后,保温罩内的温度为560~900℃。
(2)保温罩内冷却:轧件上预热的冷床后,放下冷床保温罩使轧件在保温罩内进行冷却,这样可以降低终轧后轧件的冷却速度,使轧件的晶粒在缓慢冷却过程中长大;轧件上预热的冷床后,确保轧件在保温罩下的停留时间,所述停留时间为600~900s;在保温罩中,钢材停留的时间长,钢材的冷却速度就慢,这样有利于钢材的晶粒长大,使钢材的晶粒粗化。
(3)冷床上自然冷却:轧件出保温罩后,在冷床上自然冷却。冷却工序必须严格控制轧件出保温罩的温度;轧件出保温罩的温度≤550℃。此时,钢材的冷却速度不能人为地进行控制,因而所述冷却速度不影响钢材的晶粒度。
本发明方法中未详细描述的步骤和工艺为本领域常规工艺。
实施例1-9
本实施例以18A钢坯为原料,采用本发明实施方式中的技术方案设计轧制生产规格为Φ26mm的低碳深冲钢3批,规格为Φ32mm的低碳深冲钢6批,通过加热——粗轧——辊道保温——中轧——辊道保温——精轧——冷却(冷床保温罩保温)——剪切——收集——打捆,最终得到所需规格的低碳深冲钢。其中,
加热工序中,加热工序包括低温区加热和高温区加热;低温区的温度为1140~1190℃,加热时间为1.5~3h;高温区的温度为1201~1260℃,所述高温区的加热时间为2~4h;
轧制工序中,开轧温度为1150~1200℃,终轧温度为930~960℃;在中轧和精轧过程中,放下中轧和精轧沿线辊道的保温罩;轧制时,在设备能力范围内,通过提高轧制速度方式进行提速生产进而控制终轧温度,使终轧温度提高;根据低碳深冲钢的规格不同,轧制速度有所差异;
冷却工序中,在终轧后的轧件上冷床冷却之前,需对冷床进行预热;冷床预热采用将其他不要求控制晶粒度的钢坯轧件,如生产18A前的6支钢坯放在冷上床并放下保温罩的方法进行。由于钢材上冷床的齿条上方有保温罩,通过使用保温罩,降低钢材在冷床上的冷却速度。生产18A前的6支坯(即,不要求降低晶粒度级别的钢坯)上冷床,放下保温罩,是为了提高冷床齿条及保温罩与齿条空间内的温度,为生产18A在冷床控制冷却速度做准备。
冷床预热后,将需要降低晶粒度级别的轧件上冷床后,放下冷床保温罩使轧件在保温罩内进行冷却,确保轧件在保温罩下的停留时间为600~900s;严格控制轧件出保温罩的温度≤550℃;轧件出保温罩后,在冷床上自然冷却。
表1列出了实施例1-9中轧制生产18A深冲钢实际轧制工艺的主要参数,其中,终轧速度为精轧过程的终轧工序的速度。表2列出了实施例1-9中得到的深冲钢的实际晶粒度及其力学性能。图1示出了实施例1中获得的深冲钢的微观组织图。
由图1可以看出,采用本发明技术方案得到的轧制生产得到的18A深冲钢的实际晶粒度非常均匀,晶粒比较粗。由表2可以看出,采用本发明的技术方案轧制工艺生产的低碳深冲钢,其实际晶粒度均满足标准5-8级要求,而且,其力学性能也符合低碳深冲钢所需的力学性能标准要求,满足用户所需的要求。
表1实施例1-9中低碳深冲钢实际轧制工艺的主要参数
表2实施例1-9中得到的深冲钢的实际晶粒度及其力学性能
对比例1
本对比例为以18A钢材为原料,采用常规轧制工艺进行深冲钢的生产,得到规格为26mm的低碳深冲钢。具体轧制工艺如下:
加热——粗轧——中轧——精轧——冷却——剪切——收集——打捆。
其中,加热温度为1140~1190℃;开轧温度为1000~1150℃;终轧温度830~880℃;轧后钢材在冷床上空冷。
本对比例获得的低碳深冲钢的微观组织图如图2所示。由图2可以看出,本对比例获得的低碳深冲钢的实际晶粒度为10级,由于晶粒非常细小,该低碳深冲钢的深冲性能不好。
因此,采用常规轧制工艺进行深冲钢的生产,得到的低碳深冲钢的实际晶粒度不能满足用户对深冲钢实际晶粒度的标准要求(5~8级),由于钢材的深冲性能与钢材的实际晶粒度有关,晶粒度越细小,钢材的深冲性能越不好,因而,采用常规轧制工艺进行深冲钢的生产,得到的低碳深冲钢的也不能满足用户对钢材的深冲性能的要求。
综上所述,本申请公开的控制低碳深冲钢实际晶粒度的轧制工艺,通过控制铸坯加热温度、高温区保温时间、轧制速度和轧后冷却工艺,将低碳深冲钢的晶粒度控制在5~8级,满足客户对低碳深冲钢的晶粒度要求。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。本领域内的技术工程人员在不违背本发明的精神及范畴下,可对这些实施例作出变更和修改。因此,凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种控制低碳深冲钢实际晶粒度的轧制工艺,包括以下工序:加热、轧制、冷却;其特征在于,所述加热包括低温区加热和高温区加热。
2.根据权利要求1所述的轧制工艺,其特征在于,所述加热工序中,所述低温区加热的保温温度为1140~1190℃,保温时间为1.5~3h。
3.根据权利要求1所述的轧制工艺,其特征在于,所述加热工序中,所述高温区加热的保温温度为1201~1260℃,所述高温区加热的保温时间为2~4h。
4.根据权利要求1所述的轧制工艺,其特征在于,所述轧制工序中,开轧温度为1150~1200℃,终轧温度为930~960℃。
5.根据权利要求1所述的轧制工艺,其特征在于,所述轧制工序中,在中轧和精轧过程中,放下中轧和精轧沿线辊道的保温罩。
6.根据权利要求1所述的轧制工艺,其特征在于,所述轧制工序中,精轧过程的轧制速度为5~10m/s。
7.根据权利要求1所述的轧制工艺,其特征在于,所述冷却工序依次包括冷床预热、保温罩内冷却和冷床上自然冷却;
优选地,所述冷床预热是将冷床放下保温罩后进行预热;
优选地,所述保温罩内冷却是指,轧件上预热后的冷床后,放下冷床保温罩使轧件在保温罩内进行冷却;
再优选地,冷床经过预热后,保温罩内的温度为560~900℃。
8.根据权利要求1所述的轧制工艺,其特征在于,所述冷却工序中,轧件出保温罩的温度≤550℃。
9.根据权利要求1所述的轧制工艺,其特征在于,所述冷却工序中,轧件上冷床后,确保轧件在保温罩下的停留时间,所述停留时间为600~900s。
10.根据权利要求1所述的轧制工艺,其特征在于,所述低碳深冲钢的规格为Φ23~40mm。
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