CN115652212A - 一种低碳含铜钢及提高低碳含铜钢表面质量的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金行业钢铁制造技术领域,公开了一种低碳含铜钢及提高低碳含铜钢表面质量的生产工艺。本发明通过在炼钢过程控制钢中Si元素含量,使钢在高温氧化后形成内氧化产物2FeO·SiO2,提高钢的抗氧化性。添加Ti、Al等微合金元素以细化晶粒,并配合轧钢适宜的加热制度,有效解决含铜钢表面“铜致”裂纹问题,无需添加Ni贵重合金或改造生产装备,仅通过添加微量细化晶粒元素及调整生产工艺,圆钢即可具备良好的表面质量。
Description
技术领域
本发明属于冶金行业钢铁制造技术领域,涉及一种低碳含铜钢及提高低碳含铜钢表面质量的生产工艺。
背景技术
合金元素铜添加到钢中,可以显著提高钢的耐腐蚀性能,从而提升钢铁结构的可靠性及耐久性,因此含铜钢广泛应用于耐酸蚀钢、船体钢、耐候钢等具有腐蚀性的恶劣工况系列产品中。但由于Cu的熔点较低(仅1085℃),而含铜钢在生产及加工工程中,一般加热温度会高于Cu的熔点,从而钢中的Cu处于熔融状态,转变为液态铜,这种液态铜会沿奥氏体晶界向内部渗透,削弱晶粒间的联系,导致含铜钢轧制及加工变形时出现大量裂纹,即“铜脆”现象。“铜脆”问题是含铜钢生产的常见问题,其根本原因是:铜元素的熔点较低(1083℃)且具有比铁更强的氧化性,在高温及氧化气氛条件下进行轧制时,铜产生偏聚形成富铜液相。另外,由于铁比铜更易氧化,钢在高温轧制时形成氧化铁皮会挤压富铜相,从而进一步促进铜的偏聚。
为了解决含铜钢表面质量问题,目前钢厂一般通过添加贵重合金Ni、对钢材表面车削、剥皮等手段。然而这些方法会大大增加生产成本或延长生产周期,因此如何在控制生产成本的同时,高效地提高含铜钢的表面,是钢铁行业的一大难题。
发明内容
针对现有技术中存在不足,本发明的技术思路是:1)在炼钢过程在钢中添加0.30%~0.40%的Si元素,使钢在高温氧化后形成内氧化产物2FeO·SiO2,改变其氧化层的组成,提高钢的抗氧化性,阻止铜在Fe-氧化铁皮界面形成液态铜相,从而抑制铜的偏聚;2)添加微量Al(0.05%~0.015%)、Ti(0.020~0.030%)等元素,细化奥氏体晶粒,抑制液态铜相向奥氏体晶界的渗透;3)轧制加热采用低温加热工艺,以低于铜熔点的温度加热,即控制均热段温度在1050±30℃,避免Cu的偏聚。
本发明的目的在于提供一种提高低碳含铜钢表面质量的生产工艺,通过一种创新的含铜钢热轧圆钢表面质量控制方法,以一种易操作、高效的方式使得含铜钢表面漏磁探伤合格率达到92%以上,表面裂纹缺陷深度由0.5mm减少至0.055mm,实现圆钢黑皮态交货。同时在进行热穿孔时,钢管表面无外折叠缺陷。
本发明提供了一种低碳含铜钢,由下列重量百分比的成分组成:C:≤0.12%,Mn:0.35~0.65%,Si:0.20~0.40%,Cr:0.70~1.10%,P≤0.015%,S≤0.010%,Cu:0.25~0.45%,Sb:0.04~0.10%,Al:≤0.050%,Ti≤0.030%;余量为Fe及不可避免杂质。
一种提高低碳含铜钢表面质量的生产工艺,步骤如下:
1)炼钢过程如下:
按照各成分控制要求,经过转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、方坯连铸,得到220×220mm连铸坯,连铸坯随后进缓冷坑,缓冷时间36~72小时,待连铸坯表面温度≤150℃,由保温车运送到轧钢车间钢坯堆场,待入炉轧制;
2)加热和轧制过程如下:
采用步进梁式加热炉,四段式加热连铸坯。控制加热炉预热段温度≤650℃,一加加热段温度900~960℃,二加加热段温度1015~1075℃,均热段温度1020~1080℃;连铸坯出加热炉后,开高压水除鳞去除钢坯表面氧化铁皮,控制开轧温度950~1000℃。
其中,二加加热段和均热段的加热时间和控制在60~90min;预热段、一加加热段、二加加热段和均热段总加热时间180~240min;除鳞水压力为23~27Mpa;
3)圆钢下冷床后收集、打包,避风堆冷24h以上;
4)漏磁过程如下:
圆钢经过冷却后,对表面进行漏磁探伤,探伤标准执行深度×宽度×长度:0.3mm×0.2mm×25mm;
5)圆钢热穿孔过程如下:
圆钢进斜底炉加热1200~1260℃保温1h,随后出炉进行热穿孔和冷拔机加工,获得所需的钢管制品。
与现有技术相比,本发明的优点是:
(1)含铜钢采用本发明所述的生产工艺后,表面质量良好,圆钢表面黑皮态漏磁探伤合格率由13.8%提高至92%,裂纹深度由0.7mm降低到0.055mm。同时圆钢在进行热穿孔和冷拔时,钢管表面未出现外折叠缺陷。
(2)与常规工艺相比,本发明无需向钢中添加贵重合金Ni,省去了圆钢表面的剥皮/车削工艺,降低了合金及工序成本,缩短了生产周期,同时在穿管加工过程中无表面缺陷产生。
附图说明
图1为对比例和实施例1的漏磁探伤图谱,a-对比例,b-实施例1。
图2为对比例和实施例1的圆钢表面裂纹形貌图,a-对比例的缺陷形貌,b-对比例的腐蚀后金相,c-实施例1的缺陷形貌,d-实施例1的腐蚀后金相。
图3为对比例和实施例1的圆钢热穿孔后钢管表面质量照片。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的保护范围并不限于此。
对比例
成分见表1
C | Mn | Si | Cr | P | S | Cu | Sb | Al | Ti | 其它 |
0.09 | 0.42 | 0.15 | 0.98 | 0.009 | 0.002 | 0.27 | 0.05 | - | - | Fe |
步骤:转炉炼钢、LF精炼、VD真空处理、方坯连铸,得到220*220mm铸坯;然后连铸坯进缓冷坑缓慢冷却、进加热炉加热、高压水除鳞、轧制Ф80mm规格、收集打包、人工精整、漏磁探伤、天然气加热、穿孔、冷拔。
1)炼钢:按照各成分控制要求,经过转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、方坯连铸,得到220×220mm连铸坯。
2)连铸坯随后进缓冷坑,缓冷时间42小时。连铸坯表面温度121℃,由保温车运送到轧钢车间钢坯堆场,待入炉轧制。
3)连铸坯装炉加热及轧制:采用步进梁式加热炉,四段式加热。预热段温度625℃,停留时间42min;一加加热段温度930℃,停留时间63min;二加加热段温度1045℃,36mim;均热段温度1050℃,停留时间43min;总加热时间184min。
4)连铸坯出加热炉后,进行高压水除鳞去除表面氧化铁皮,除鳞水压力24.5MPa,开轧温度978℃。
5)圆钢下冷床后收集,采用避风堆冷32小时。
6)圆钢进行表面漏磁探伤检测(探伤标准0.3*0.2*25mm),合格率13.8%。
7)圆钢进斜底炉加热1230℃保温1h,随后出炉进行热穿孔和冷拔机加工,获得所需的钢管制品。
实施例1
成分见表2
C | Mn | Si | Cr | P | S | Cu | Sb | Al | Ti | 其它 |
0.08 | 0.40 | 0.38 | 0.95 | 0.008 | 0.003 | 0.28 | 0.06 | 0.033 | 0.027 | Fe |
步骤:转炉炼钢、LF精炼、VD真空处理、方坯连铸,得到220*220mm铸坯;然后连铸坯进缓冷坑缓慢冷却、进加热炉加热、高压水除鳞、轧制Ф80mm规格、收集打包、人工精整、漏磁探伤、天然气加热、穿孔、冷拔。
1)炼钢:按照各成分控制要求,经过转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、方坯连铸,得到220×220mm连铸坯。
2)连铸坯随后进缓冷坑,缓冷时间42小时。连铸坯表面温度118℃,由保温车运送到轧钢车间钢坯堆场,待入炉轧制。
3)连铸坯装炉加热及轧制:采用步进梁式加热炉,四段式加热。预热段温度625℃,停留时间42min;一加加热段温度930℃,停留时间63min;二加加热段温度1045℃,36mim;均热段温度1050℃,停留时间43min;总加热时间184min。
4)连铸坯出加热炉后,进行高压水除鳞去除表面氧化铁皮,除鳞水压力24.5MPa,开轧温度978℃。
5)圆钢下冷床后收集,采用避风堆冷32小时。
6)圆钢进行表面漏磁探伤检测(探伤标准0.3*0.2*25mm),合格率92.9%。
7)圆钢进斜底炉加热1230℃保温1h,随后出炉进行热穿孔和冷拔机加工,获得所需的钢管制品。
以实施例1和对比例的圆钢漏磁探伤进行结果对比:
表3圆钢漏磁探伤结果对比(标准0.3*0.2*25mm)
示例 | 圆钢检测支数 | 合格支数 | 小缺陷支数 | 大缺陷支数 | 漏磁合格率 |
对比例 | 152 | 21 | 100 | 31 | 13.8% |
实施例1 | 154 | 143 | 11 | 0 | 92.9% |
如图1所示,a中对比例探伤图谱噪声很高,表明圆钢表明有大量裂纹并且深度较大;b中实施例1探伤图谱曲线平缓,圆钢表面缺陷较少、深度较浅。
图2为对比例和实施例1的圆钢表面裂纹形貌图,a-对比例的缺陷形貌,b-对比例的腐蚀后金相,c-实施例1的缺陷形貌,d-实施例1的腐蚀后金相。如图2所示,对比例圆钢表面裂纹深度达到0.52mm,且其晶粒粗大。实施例1圆钢表面裂纹深度仅0.055mm,晶粒较细小。
图3为对比例和实施例1的圆钢热穿孔后钢管表面质量照片。对比例钢管表面出现外折叠缺陷,实施例1钢管表面无缺陷问题。
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)
1.一种低碳含铜钢,其特征在于,由下列重量百分比的成分组成:C:≤0.12%,Mn:0.35~0.65%,Si:0.20~0.40%,Cr:0.70~1.10%,P≤0.015%,S≤0.010%,Cu:0.25~0.45%,Sb:0.04~0.10%,Al:≤0.050%,Ti≤0.030%;余量为Fe及不可避免杂质。
2.一种提高低碳含铜钢表面质量的生产工艺,其特征在于,步骤如下:
1)炼钢:
按照各成分控制要求,经过转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、方坯连铸,得到连铸坯,连铸坯随后进缓冷坑缓冷,待连铸坯表面温度≤150℃,由保温车运送到轧钢车间钢坯堆场,待入炉轧制;
2)加热和轧制:
采用步进梁式加热炉,四段式加热连铸坯:控制加热炉预热段温度≤650℃,一加加热段温度900~960℃,二加加热段温度1015~1075℃,均热段温度1020~1080℃;连铸坯出加热炉后,开高压水除鳞去除钢坯表面氧化铁皮,控制开轧温度950~1000℃;
3)圆钢下冷床后收集、打包,避风堆冷;
4)漏磁过程如下:
圆钢经过冷却后,对表面进行漏磁探伤,
5)圆钢热穿孔过程如下:
圆钢进斜底炉加热一段时间,随后出炉进行热穿孔和冷拔机加工,获得所需的钢管制品。
3.如权利要求2所述的生产工艺,其特征在于,步骤1)中,连铸坯的尺寸为220×220mm;缓冷时间36~72小时。
4.如权利要求2所述的生产工艺,其特征在于,步骤2)中,二加加热段和均热段的加热时间和控制在60~90min;预热段、一加加热段、二加加热段和均热段总加热时间180~240min。
5.如权利要求2所述的生产工艺,其特征在于,步骤2)中,除鳞水压力为23~27MPa。
6.如权利要求2所述的生产工艺,其特征在于,步骤3)中,避风堆冷时间为24h以上。
7.如权利要求2所述的生产工艺,其特征在于,步骤4)中,漏磁探伤标准执行深度×宽度×长度:0.3mm×0.2mm×25mm。
8.如权利要求2所述的生产工艺,其特征在于,步骤5)中,进斜底炉加热1200~1260℃保温1h。
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