CN112238140A - 一种改善高碳钢棒线材心部组织的电脉冲处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种改善高碳钢棒线材心部组织的电脉冲处理方法,属于高线轧钢技术领域。该工艺采用多段电脉冲和粗轧相结合的方法,其中每一段的加热过程均采用电脉冲处理手段,工艺步骤如图1所示。具体的技术要求为:电脉冲的频率为0.85‑0.50Hz,脉冲电压为2800‑3200V,电容器容量为100‑500μF;首次粗轧前的加热温度为850‑900℃,电脉冲时间为300‑360s,等效应变控制在0.30‑0.35;第二次粗轧前的加热温度为1000‑1050℃,电脉冲时间为240‑300s,等效应变控制在0.25‑0.40;第三次粗轧前的加热温度为1050‑1100℃,电脉冲时间为120‑180s,等效应变控制在0.45‑0.65;其中,每一次电脉冲处理前,要求铸坯心部和表面温差控制在20℃以内。该工艺的优点在于,提高了高碳钢棒线材的综合力学性能和质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过电脉冲和粗轧相结合的处理工艺,提供了一种改善高碳钢棒线材心部组织的电脉冲处理方法,属于高线轧钢技术领域。
背景技术
我国是高碳钢棒线材生产大国,但和发达国家相比,我国的线材深加工比还比较低,不足30%。以SWRH82B为代表的高碳钢热轧盘条主要用作生产预应力钢丝、高强度钢丝绳、高强度低松驰预应力钢绞线等,是金属制品中高强度、高韧性的主要钢种之一。广泛应用于公路、铁路、高层建筑、大跨度桥梁及水利设施等重要工程。高碳钢热轧盘条特点是高碳含量、高强度,并要求具有良好的强韧性配合。
高碳类高级工业用线材的工艺需要采用拉拔加工,同时为进一步提高生产能力和降低成本,盘条拉拔道次会不断增加和盘条的规格也会不断增大,这要求盘条具有良好的均匀性和通条性,盘条的任何缺陷和质量问题都有可能导致盘条的断裂。高碳钢盘条的金相组织必须为索氏体,这种组织具有优良的拉拔性能。盘条规格的增大,导致盘条心部冷却能力不足,不利于索氏体的形成,对C偏析的敏感性极大,极易形成网状渗碳体而导致拔断。因而需要提高连铸坯的内部质量,从而提高高碳类高级工业用线材的工艺性能。
目前,国内外改善高碳钢线材心部质量的方法一般分为两种:一是提高粗轧工艺;二是增加高温的保温时间。发明专利CN103846286A提出了一种改善高碳钢线材心部组织的粗轧方法,其特征在于从粗轧孔型、延伸系数、变形系数、坯料尺寸等工艺方面进行优化。发明专利CN108555022A公开一种提高轧制线材通条性能均匀性的方法,其特征在于通过控制吐丝温度及初始段辊道速度,确保相变发生在保温罩内部,且相变充分,即延长了高温保温时间。
粗轧工艺前所进行的电脉冲处理,可以使钢中碳含量分布均匀,消除偏析,使钢中魏氏体的含量增多;另外,电脉冲处理还具有细化晶粒的效果。因此对于高碳钢棒线材心部组织质量和综合力学性能的提高,具有巨大的帮助。
发明内容
本发明的目的在于通过电脉冲和粗轧相结合的处理工艺,提供了一种改善高碳钢棒线材心部组织的电脉冲处理方法,从而达到改善高碳钢棒线材心部组织的异常问题,提高盘条的拉拔性能;适合钢厂通过增加盘条拉拔次数和增大盘条规格,以提高生产能力和降低成本的品种开发方向。
本发明的关键点在于通过电脉冲和粗轧相结合的工艺优化,从加热温度、脉冲电压、脉冲频率、脉冲处理时间、粗轧形变系数等方面,提出改善棒线材心部组织的方法,实现消除线材心部异常组织的同时,提高了索氏体的含量和索氏体组织质量,有利于高线厂高碳钢线材综合力学性能和品种质量的提升。工艺步骤及工艺技术参数如下:
1)方坯在加热炉中加热,加热温度为850-900℃,保温1.0-1.2h,方坯进行电脉冲处理,电脉冲处理时间为300-360s,然后首次粗轧,轧制速度控制在0.20-0.25m/s,等效应变控制在0.3-0.35;
2)方坯在加热炉中加热,加热温度为1000-1050℃,保温1.2-1.4h,方坯进行电脉冲处理,电脉冲处理时间为240-300s,然后粗轧,轧制速度控制在0.28-0.32m/s,等效应变控制在0.25-0.40;
3)方坯在加热炉中加热,加热温度为1050-1100℃,保温1.4-1.6h,方坯进行电脉冲处理,电脉冲处理时间为120-180s,然后粗轧,轧制速度控制在0.28-0.32m/s,等效应变控制在0.45-0.65;
4)进行电脉冲方法处理前,加热炉中的铸坯接近达到均热状态,即要求铸坯的心部和表面温差控制在20℃以内;
然后对方坯进行中轧、预精轧、精轧和拉拔等工艺,最终制备成高质量的高碳钢棒线材。
进一步地,在进行电脉冲处理过程中,电脉冲的频率为0.85-0.50Hz,脉冲电压为2800-3200V。
本发明电脉冲和粗轧次数不仅限于3次,可以少于3次,也可以多于3次。
本发明的应用效果:本发明是通过电脉冲和粗轧相结合的处理工艺,获得了高索氏体率、高心部组织质量和高综合力学性能的高碳钢棒线材。与不添加电脉冲处理的生产工艺相比,有两个特点,一是电脉冲处理手段的应用,既增大了线材中的索氏体含量,又降低了线材心部异常组织的影响;二是电脉冲和粗轧相结合的处理工艺,适合高线厂线材的高拉拔次数和大规格盘条的生产,提高了生产能力和降低了生产成本。另外,该发明为解决高碳钢棒线材心部质量问题,提供一种新的思路和方法。
附图说明
图1为改善高碳钢线材心部组织的部分生产工艺示意图。
图2为经电脉冲处理后高碳钢线材最终成品的微观组织SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明,但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
(a)方坯加热温度为900℃,保温1.2h,方坯进行电脉冲处理,电脉冲处理时间为300s,然后首次粗轧,轧制速度控制在0.22m/s,等效应变控制在0.30;
(b)方坯在加热炉中加热,加热温度为1050℃,保温1.4h,方坯进行电脉冲处理,电脉冲处理时间为240s,然后粗轧,轧制速度控制在0.28m/s,等效应变控制在0.30;
(c)方坯在加热炉中加热,加热温度为1100℃,保温1.6h,方坯进行电脉冲处理,电脉冲处理时间为180s,然后粗轧,轧制速度控制在0.32m/s,等效应变控制在0.45;
(d)在进行电脉冲处理过程中,电脉冲的频率为0.85Hz,脉冲电压为3000V;
再进行中轧、预精轧、精轧和拉拔等工艺,最终制备高碳钢成品线材。与未进行电脉冲处理的样品相对比,通过电脉冲处理,有效的解决了82B钢心部质量问题,没有出现心部疏松和心部偏析等问题,同时也细化了82B钢的心部组织,心部组织的晶粒度控制在9-10级,索氏体团等轴化达到95%以上,而未进行电脉冲处理的样品索氏体团等轴化为89%。
实施例2
(a)方坯加热温度为900℃,保温1.4h,方坯进行电脉冲处理,脉冲频率为0.60Hz,脉冲电压为3100V,脉冲处理时间为400s,然后首次粗轧,轧制速度控制在0.22m/s,等效应变控制在0.33;
(b)方坯在加热炉中加热,加热温度为1050℃,保温1.6h,方坯进行电脉冲处理,脉冲频率为0.65Hz,脉冲电压为3000V,电脉冲处理时间为300s,然后粗轧,轧制速度控制在0.28m/s,等效应变控制在0.33;
(c)方坯在加热炉中加热,加热温度为1100℃,保温1.8h,方坯进行电脉冲处理,脉冲频率为0.70Hz,脉冲电压为2800V,电脉冲处理时间为300s,然后粗轧,轧制速度控制在0.32m/s,等效应变控制在0.48;
再进行中轧、预精轧、精轧和拉拔等工艺,最终制备高碳钢成品线材。与未进行电脉冲处理的样品相对比,通过电脉冲处理,心部组织的晶粒度控制在9-10级,索氏体团等轴化也达到95%以上,而未进行电脉冲处理的样品晶粒度在7-8级,索氏体团等轴化为90%。
实施例3
本发明在实验室中开发线材为φ10mm规则82A钢中得到应用,工艺过程如下:
(a)方坯加热温度为900℃,保温1.2h,方坯进行电脉冲处理,脉冲频率为0.70Hz,脉冲电压为2900V,脉冲处理时间为350s,然后首次粗轧,轧制速度控制在0.22m/s,等效应变控制在0.30;
(b)方坯在加热炉中加热,加热温度为1050℃,保温1.0h,方坯进行电脉冲处理,脉冲频率为0.60Hz,脉冲电压为3100V,电脉冲处理时间为280s,然后粗轧,轧制速度控制在0.28m/s,等效应变控制在0.33;
(c)方坯在加热炉中加热,加热温度为1100℃,保温1.0h,方坯进行电脉冲处理,脉冲频率为0.75Hz,脉冲电压为3200V,电脉冲处理时间为250s,然后粗轧,轧制速度控制在0.32m/s,等效应变控制在0.45;
再进行中轧、预精轧、精轧和拉拔等工艺,最终制备高碳钢成品线材。与未进行电脉冲处理的样品相对比,通过电脉冲处理,没有出现心部疏松和心部偏析等问题,索氏体团等轴化也达到94%以上,而未进行电脉冲处理的样品心部存在网碳和疏松,心部存在网碳索氏体团等轴化为89%。
Claims (2)
1.一种改善高碳钢棒线材心部组织的电脉冲处理方法,其特征在于,工艺步骤及工艺技术参数如下:
1)首次粗轧前的加热温度为850-900℃,电脉冲时间为300-360s,轧制等效应变控制在0.30-0.35;
2)第二次粗轧前的加热温度为1000-1050℃,电脉冲时间为240-300s,轧制等效应变控制在0.25-0.40;
3)第三次粗轧前的加热温度为1050-1100℃,电脉冲时间为120-180s,轧制等效应变控制在0.45-0.65;
4)加热炉中的方坯,进行电脉冲处理前,要求铸坯均热,即其心部和表面温差控制在20℃以内;
然后对方坯进行中轧、预精轧、精轧和拉拔工艺,最终制备成高质量的高碳钢棒线材。
2.根据权利要求1所述的电脉冲和粗轧相结合的处理工艺,其特征在于,
在进行电脉冲处理过程中,要求电脉冲的频率为0.85-0.50Hz,脉冲电压为2800-3200V。
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