專利名稱：一種含Cu低合金鋼生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含Cu低合金鋼生產(chǎn)方法，屬于軋鋼技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
向含Cu低合金鋼中加入Ni元素，將Ni/Cu比控制在1/2 2/3范圍，形成穩(wěn)定的 高熔點(diǎn)Cu-Ni合金相是抑制含Cu鋼表面銅脆缺陷的主要技術(shù)措施，但加M導(dǎo)致合金成本 顯著增加。因此，有效實(shí)現(xiàn)不加M的含Cu低合金高表面質(zhì)量鋼材的穩(wěn)定生產(chǎn)，對(duì)降低含Cu 鋼材生產(chǎn)成本具有重要意義。含Cu鋼材在加熱和高溫變形過程中，Cu在鐵皮和鋼基體界面富集主要發(fā)生在 1080°C以下，而富銅相向奧氏體晶界滲透并導(dǎo)致鋼材表面出現(xiàn)沿晶開裂主要發(fā)生在1080°C 以上。為提高不加Ni的含Cu鋼的表面質(zhì)量，國內(nèi)外采取的主要技術(shù)措施是在1080°C以 上加熱時(shí)采用弱還原性氣氛，增加開軋前的除鱗道次，并減少粗軋道次變形量和增加應(yīng)變 速率。該技術(shù)措施以減輕或抑制已有富銅相的危害為重點(diǎn)，而未控制1080°C以下富銅相的 產(chǎn)生過程。采用該技術(shù)生產(chǎn)的不加M的Cu含量高于0.50%的鋼時(shí)，需要特殊的加熱設(shè)備 或復(fù)雜的除鱗工藝，其操作性和實(shí)用性受到較大限制。因此，需要開發(fā)出一種高表面質(zhì)量的 不加Ni的含Cu鋼制造方法。中國專利申請(qǐng)?zhí)?3825411. 5公開了 “表面性狀優(yōu)良的含Cu鋼材及其制造方法”， 該專利抑制銅脆缺陷的重點(diǎn)是消除已經(jīng)產(chǎn)生的大量富銅相的有害影響，而不是避免大量富 Cu相的產(chǎn)生。中國專利申請(qǐng)?zhí)?00710200906. 8公開了 “含銅鋼加熱方法及其生產(chǎn)的含銅鋼”， 該專利沒考慮控制合適的加熱氣氛，而僅強(qiáng)調(diào)加熱溫度控制，且在1000 1050°C進(jìn)行長(zhǎng)達(dá) 30 60min的保溫非常不利于減少Cu在鐵皮與鋼基體界面的富集數(shù)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種含Cu低合金鋼生產(chǎn)方法，解決了傳統(tǒng)熱軋工藝流程生 產(chǎn)不加M的含Cu低合金鋼表面質(zhì)量問題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明一種含Cu低合金鋼生產(chǎn)方法，鋼的化學(xué)成分 按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(wt% )為C 彡 0. 20%，Si 彡 0. 75%，Mn 彡 2. 00%，P 彡 0. 15%，S 彡 0. 035%,Cu 0. 05 1. 50%,Cr 彡 5. 00%,Mo 彡 0. 30%,Nb 彡 0. 15%,V 彡 0. 15%, Ti ·.( 0. 15%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。采用“鋼坯一加熱爐一粗軋一精軋一卷取”的 生產(chǎn)工藝流程，其特征在于(1)加熱爐內(nèi)加熱分別按預(yù)熱段、加熱一段、加熱二段和均熱段進(jìn)行；預(yù)熱段出口 溫度控制在300 400°C ；加熱一段的升溫速率為9 IPC /min,出口溫度控制在700 8000C ；加熱二段的升溫速率為12 15°C /min,出口溫度控制在1220 1260°C ；均熱段保 溫時(shí)間40 50min，出口溫度控制在1240 1280°C ；鋼坯總的在爐時(shí)間為150 180min ； 加熱一段采用氧化性氣氛，加熱二段和均熱段均采用弱還原性氣氛；利用熱值為2300 2400kcal/Nm3燃?xì)饧訜釙r(shí)，除預(yù)熱段外，加熱一段、加熱二段和均熱段的空燃比分別為 2. 5 2. 7,2. 0 2. 2 和 1. 8 2. 0。(2)粗軋采用6道次，每道次均除鱗；第一道次應(yīng)變量控制在0. 18以下，其余道次 應(yīng)變量均控制在0. 45以下；除第一道次外，其余道次變形溫度均控制在1080°C以下。本發(fā)明的發(fā)明思路是減少1080°C以下低溫加熱過程中Cu向鐵皮與鋼基體界面 的富集數(shù)量，增加1080°C以上高溫加熱過程中界面富集Cu向鋼基體和鐵皮內(nèi)部擴(kuò)散數(shù)量， 并抑制粗軋變形過程中Cu向奧氏體晶界滲透。具體思路如下1)加熱爐預(yù)熱段充分利用煙氣余熱將鋼坯加熱到300 400°C，以減少后續(xù)加熱 升溫過程的燃料消耗。2)加熱爐加熱一段在氧化性氣氛下，以9 IPC /min升溫速率將鋼坯快速加 熱至700 800°C，以利于爐內(nèi)燃?xì)獬浞秩紵⒔档脱趸F皮生成速率。氧化性氣氛下加 熱可將加熱二段和均熱段弱還原性氣氛加熱時(shí)未充分燃燒的燃?xì)馊紵?；含Cu鋼在氧化性 氣氛下加熱至800°C以下時(shí)氧化鐵皮生成速率較為緩慢，因此，將加熱一段出口溫度控制在 700 800°C可減少該段氧化鐵皮生成數(shù)量，從而減少Cu在鐵皮和鋼基體界面的富集數(shù)量。3)加熱爐加熱二段在弱還原性氣氛下，以12 15°C /min升溫速率將鋼坯由 700 800°C快速加熱至1220 1260°C，減少Cu向鐵皮與鋼基體界面富集的數(shù)量。含Cu 鋼在氧化性氣氛下加熱至800°C以上時(shí)氧化鐵皮生成速率迅速增加，而在弱還原性氣氛下 加熱可顯著降低氧化鐵皮生成速率。加熱溫度在800 1080°C時(shí)，Cu向鐵皮和鋼基體界面 富集的速度大于界面富集Cu向鐵皮和鋼基體的擴(kuò)散速度。以12 15°C /min的升溫速度 進(jìn)行快速升溫，減少鋼坯在800 1080°C停留時(shí)間，有利于抑制Cu在鐵皮與鋼基體界面的 _集。4)加熱爐均熱段在弱還原性氣氛下，提高出爐溫度至1240 1280°C并延長(zhǎng)均熱 時(shí)間至40 50min，增加鐵皮與鋼基體界面富集Cu向鐵皮和鋼基體擴(kuò)散數(shù)量。提高出爐溫 度和延長(zhǎng)均熱時(shí)間，均有利于鐵皮與鋼基體界面已經(jīng)富集的Cu有足夠時(shí)間和動(dòng)力學(xué)條件 向鋼基體內(nèi)部擴(kuò)散或向氧化亞鐵表面擴(kuò)散。5)粗軋階段粗軋采用6道次，每道次均除鱗；第一道次應(yīng)變量控制在0. 18以下， 其余道次應(yīng)變量均控制在0. 45以下；除第一道次外，其余道次變形溫度均控制在1080°C以 下，抑制界面富集液態(tài)Cu在粗軋階段向奧氏體晶界滲透。粗軋道次控制在6道次，以避免 單道次變形量過大；第一道次變形溫度偏高，適宜采用較小的變形量；采用每道次除鱗，在 改善除磷效果的同時(shí)，控制第一道次以外的鋼坯表面溫度小于1080°C。本發(fā)明一種含Cu低合金鋼生產(chǎn)方法的有益效果1)采用本發(fā)明一種含Cu低合金鋼生產(chǎn)方法，通過嚴(yán)格控制加熱工藝制度、粗軋除 鱗和變形溫度制度，可省去價(jià)格昂貴的Ni合金，以較低成本生產(chǎn)出含Cu低合金高表面質(zhì)量 的鋼材。2)采用本發(fā)明一種含Cu低合金鋼生產(chǎn)方法，可極大增加耐候鋼、耐磨鋼、艦艇鋼 等含Cu鋼材成分設(shè)計(jì)的靈活性，可應(yīng)用于水泥攪拌罐體、通訊電力塔架和艦艇板等領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種含Cu低合金鋼生產(chǎn)方法，可廣泛應(yīng)用于含Cu低合金鋼的生產(chǎn)。
兩種鋼的化學(xué)成分如表1所示，實(shí)施例1和實(shí)施例2的銅質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為
0.30%和 1. 20%。 兩種鋼的加熱工藝制度和粗軋道次應(yīng)變量如表2和表3所示實(shí)施例1采用熱值為2400kCal/Nm3燃?xì)饧訜?，鋼坯?00°C入加熱爐，經(jīng)64min預(yù) 熱至390°C ；然后進(jìn)入加熱一段，在空燃比為2. 7的氧化性氣氛下，以10. 250C /min的升溫 速率，經(jīng)40min時(shí)間快速升溫至800°C ；進(jìn)入加熱二段后，在空燃比為2. 1的弱還原性氣氛 下，以13. O0C /min的升溫速率，經(jīng)35min快速升溫至1255°C ；進(jìn)入均熱段后，在空燃比為
1.9的更弱還原性氣氛下，經(jīng)40min的高溫保溫后出加熱爐，出爐溫度1280°C。鋼坯出加熱 爐后，經(jīng)過粗除鱗后粗軋，粗軋采用6道次軋制，每道次均除鱗；各道次應(yīng)變量分別為0. 16、 0. 32,0. 28,0. 30,0. 36和0. 44 ；除第一道次外，后5道次軋制溫度分別為1049°C、1037°C、 1044°C、1030°C和1025°C。實(shí)例1粗軋后的中間坯經(jīng)精軋后，得到表面質(zhì)量?jī)?yōu)良的鋼板，鋼 板邊部未見因銅脆引起的翹皮或結(jié)疤缺陷。實(shí)例2采用熱值為2300kCal/Nm3燃?xì)饧訜?，鋼坯?40°C入加熱爐，經(jīng)42min預(yù) 熱至310°C ；然后進(jìn)入加段一段，在空燃比為2. 5的氧化性氣氛下，以11. O0C /min的升溫 速率，經(jīng)40min時(shí)間快速升溫至750°C ；進(jìn)入二加段后，在空燃比為2. 0的弱還原性氣氛下， 以15.0°C /min的升溫速率，經(jīng)32min快速升溫至1230°C ；進(jìn)入均熱段后，在空燃比為1.8 的更弱還原性氣氛下，經(jīng)50min的高溫保溫后出加熱爐，出爐溫度1240°C。鋼坯出加熱爐 后，經(jīng)過粗除鱗后粗軋，粗軋采用6道次軋制，每道次均除鱗；各道次應(yīng)變量分別為0. 14、 0. 33,0. 31,0. 31,0. 37和0. 40 ；除第一道次外，后5道次軋制溫度分別為1018°C、1015°C、 1004°C、1010°C和1012°C。實(shí)例2粗軋后的中間坯經(jīng)精軋后，得到表面質(zhì)量?jī)?yōu)良的鋼板，鋼 板邊部未見因銅脆引起的翹皮或結(jié)疤缺陷。表1鋼的化學(xué)成分
CSiMnPSCuTiNbAlCa實(shí)例10.180.081.400.0100.0050.300.015-0.0360.0012實(shí)例20.030.250.600.0120.0031.200.0300.0200.0400.0010表2加熱工藝參數(shù)
加熱參數(shù)入爐溫預(yù)熱段出預(yù)熱時(shí)間加熱一加熱一加熱一加熱二度/°c口溫度/"C/min段空燃段出口段加熱段空燃比溫度"C時(shí)間比/min實(shí)例1100390642.7800402.1實(shí)例2140310422.5750402.0加熱參數(shù)加熱二加熱二段均熱段空燃均熱段均熱時(shí)在爐時(shí)段出口加熱時(shí)間比出口溫間/min間/min溫度/"C/min度/°c實(shí)例11255351.9128040179實(shí)例21230321.8124050164 表3粗軋各道次應(yīng)變量
權(quán)利要求
一種含Cu低合金鋼生產(chǎn)方法，鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(wt％)為C＜0.20％，Si≤0.75％，Mn≤2.00％，P≤0.15％，S≤0.035％，Cu0.05～1.50％，Cr≤5.00％，Mo≤0.30％，Nb≤0.15％，V≤0.15％，Ti≤0.15％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。采用“鋼坯→加熱爐→粗軋→精軋→卷取”的生產(chǎn)工藝流程，其特征在于(1)加熱爐內(nèi)加熱分別按預(yù)熱段、加熱一段、加熱二段和均熱段進(jìn)行；預(yù)熱段出口溫度控制在300～400℃；加熱一段的升溫速率為9～11℃/min，出口溫度控制在700～800℃；加熱二段的升溫速率為12～15℃/min，出口溫度控制在1220～1260℃；均熱段保溫時(shí)間40～50min，出口溫度控制在1240～1280℃；鋼坯總的在爐時(shí)間為150～180min；加熱一段采用氧化性氣氛，加熱二段和均熱段均采用弱還原性氣氛；利用熱值為2300～2400kcal/Nm3燃?xì)饧訜釙r(shí)，除預(yù)熱段外，加熱一段、加熱二段和均熱段的空燃比分別為2.5～2.7、2.0～2.2和1.8～2.0。(2)粗軋采用6道次，每道次均除鱗；第一道次應(yīng)變量控制在0.18以下，其余道次應(yīng)變量均控制在0.45以下；除第一道次外，其余道次變形溫度均控制在1080℃以下。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含Cu低合金鋼生產(chǎn)方法，對(duì)不加Ni的Cu質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.05～1.50％的低合金鋼在加熱爐內(nèi)加熱分別按預(yù)熱段、加熱一段、加熱二段和均熱段進(jìn)行；各段出口溫度控制分別為300～400℃、700～800℃、1220～1260℃和1240～1280℃；加熱一段、二段的升溫速率分別為9～11℃/min、12～15℃/min，均熱段保溫時(shí)間40～50min，鋼坯總的在爐時(shí)間為150～180min；粗軋采用6道次，每道次均除鱗。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可以在不采用昂貴金屬鎳的情況下，實(shí)現(xiàn)高表面質(zhì)量含Cu鋼的生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C22C38/28GK101956138SQ201010235930
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者于浩淼, 劉錕, 吳耐, 張鵬程, 王魁周, 郭佳 申請(qǐng)人:首鋼總公司;河北省首鋼遷安鋼鐵有限責(zé)任公司