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一種控制42CrMo鋼大方坯熱軋盤條脫碳的軋制工藝的制作方法

文檔序號:3315937閱讀:689來源:國知局
一種控制42CrMo鋼大方坯熱軋盤條脫碳的軋制工藝的制作方法
【專利摘要】一種控制42CrMo鋼大方坯熱軋盤條脫碳的軋制工藝,屬冶金【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明按照以下步驟進行:將42CrMo鋼大方坯進行開坯,控制開坯加熱爐的溫度、時間及殘氧量;開坯后的鋼坯進行修磨,修磨表面及角部;再進行軋制,軋制加熱爐控制溫度、時間、殘氧量及每根鋼坯停留時間;軋制時粗軋溫度為980~1020℃,精軋溫度為900℃,吐絲溫度為850℃;軋后以大于5~15℃/S的冷卻速率快速冷卻600℃~650℃,保溫到300~350℃左右集卷,輥道速度控制在0.4~0.5m/s。本發(fā)明基本消除了42CrMo鋼大方坯熱軋盤條脫碳的脫碳層,使其脫碳層厚度控制≤0.5%D,95%以上脫碳層厚度達到或接近于0。
【專利說明】一種控制42CrM〇鋼大方坯熱軋盤條脫碳的軋制工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬冶金【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種控制42CrMo鋼大方坯熱軋盤條脫碳的軋 制工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國鋼鐵行業(yè)目前產(chǎn)能嚴重過剩,同時我國大量進口高附加值鋼材,尤其高端發(fā) 動機螺栓用鋼,國內(nèi)乘用車、高端商用車、飛機、輪船、火車等12. 9級高端發(fā)動機螺栓用鋼 一直由國外個別廠商壟斷。我國鋼鐵產(chǎn)能過剩、高端產(chǎn)品不足,中國汽車、飛機等工業(yè)發(fā)展 與國防、社會、經(jīng)濟效益的提升需要對42CrMo等高強度螺栓鋼進行系統(tǒng)詳細的研究。
[0003] 在實際生產(chǎn)中,盤條表面的脫碳對后續(xù)螺栓的生產(chǎn)帶來了巨大危害。由于脫碳, 42CrMo等冷鐓鋼的表面脫碳區(qū)易形成鐵素體組織,其與基體組織犬牙交錯,在實際使用中, 由于腐蝕、磨損等原因,其表面將產(chǎn)生凸凹不平的凹坑或帶棱角的裂紋,因此,脫碳對表面 硬度、表面裂紋形成、疲勞壽命、耐延遲斷裂都有一定程度的影響。而生產(chǎn)中又不可避免的 產(chǎn)生由碳的擴散導(dǎo)致的脫碳現(xiàn)象,這種鋼對脫碳的要求近乎苛刻,屬于有特殊要求的高級 冷鐓鋼,故有必要對高端螺栓鋼的軋制過程中的脫碳層厚度進行嚴格控制。
[0004] 因此應(yīng)盡可能的降低熱軋盤條的脫碳層厚度,最好是完全消除脫碳現(xiàn)象,但往往 有一定困難,因此,國標中要求脫碳層厚度< 1. 5% D,高端用戶一般要求< 1% D,D為熱軋 盤條直徑。
[0005] 目前對于鋼鐵領(lǐng)域固相防脫碳技術(shù),研究較多的為高碳鋼的防脫碳技 術(shù),如彈簧鋼、簾線鋼、重軌鋼等鋼種的防脫碳技術(shù)。高碳鋼連鑄坯、鋼坯的防脫 碳技術(shù)如ZL200710115641. 1號專利,公開了 一種防止高碳帶鋼坯脫碳的加熱方 法;ZL201110151239.5號專利,公開了一種彈簧鋼盤條用連鑄坯脫碳的控制方法; CN102534155B號專利,公開了一種改善簾線鋼小方坯脫碳層厚度的方法;CN102399959A號 專利,公開了一種減小鋼軌脫碳層厚度的方法。關(guān)于彈簧鋼、簾線鋼、重軌鋼等高碳鋼鋼 種軋制過程的防脫碳技術(shù)如CN102962267A號專利,公開了一種防止小規(guī)格彈簧鋼脫碳的 控制冷卻工藝;CN103506380A號專利,公開了一種降低高碳彈簧帶鋼脫碳層厚度的生產(chǎn)方 法;CN101967541B號專利,公開了一種控制重軌鋼坯爐內(nèi)脫碳的加熱方法;CN102002624B 號專利,公開了一種高碳錳鐵合金的固相脫碳方法;CN103045935A號專利,公開了一種彈 簧鋼盤條表面脫碳和鐵素體分布的控制方法。
[0006] 綜上所述,42CrMo鋼大方坯的軋制過程,對于控制盤條脫碳的控制技術(shù)方面上未 有公開的研究報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對上述問題,本發(fā)明的目的在于提供一種控制42CrMo鋼大方坯熱軋盤條脫碳 的軋制工藝。本發(fā)明一種控制42CrMo鋼大方坯熱軋盤條脫碳的軋制工藝,按照以下步驟進 行:
[0008] (1)將42CrMo鋼280mmX325mm大方坯進行開坯,在開坯過程中開坯加熱爐參數(shù) 為:加熱溫度1150?1200°C,加熱時間8?9h,殘氧量控制在2. 5%?4. 5% ;
[0009] (2)開述后160_X 160mm的鋼述進行2?4mm的修磨,切去頭尾100?200mm,角 部修磨3?5mm,角部不能存在直角,角部弧度半徑10?25mm,角度60?100°,不足部分 予以修磨;
[0010] ⑶將開坯后的鋼坯進行軋制前加熱,加熱溫度控制在980?1040°C,加熱時間 100?120min,殘氧量控制在1%?1. 5%,出爐溫度980?1020°C,每根鋼坯在軋制加熱爐 內(nèi)每步停留時間不得大于lOmin ;
[0011] (4)將開坯后的鋼坯進行軋制,在軋制過程中,粗軋溫度為980?1020°C,精軋溫 度為900°C,吐絲溫度為850°C ;
[0012] (5)軋后以大于5?15°C /S的冷卻速率快速冷卻600°C?650°C,隨后在輥道冷 卻線上一直保溫到300?350°C集卷。輥道速度控制在0. 4?0. 5m/s。
[0013] 所選用的42CrMo鋼,其成分按重量百分比含C :0. 38?0. 45 %,Si :0. 17? 0· 37%,Mn :0· 50 ?0· 80%,S :彡 0· 030%,P 彡 0· 030%,Cr :0· 90 ?1. 20%,Ni :彡 0· 25%, Cu :彡 0· 030, Mo :0· 15 ?0· 25%,余量為 Fe。
[0014] 對于開坯處加熱溫度控制,其原理是通過控制加熱時間與加熱溫度,避免溫度過 高與時間過長的同時,均勻鑄坯1/2R處與中心處的宏觀偏析與微觀偏析,以便降低軋制處 的加熱溫度與保溫時間來控制軋制處脫碳量。
[0015] 對于開坯后的修磨,其原理是通過修磨去除開坯過程產(chǎn)生的脫碳層,由于角部存 在2面或3面同時脫碳,因此應(yīng)避免直角的出現(xiàn)或通過一定的頭尾切除量,去除開坯過程產(chǎn) 生的脫碳層,修磨具體情況見圖1。圖2為實際生產(chǎn)中開坯樣的脫碳情況。
[0016] 對于軋制處加熱溫度控制,其原理是通過控制加熱時間、加熱溫度、殘氧量,避免 鋼坯表面的嚴重脫碳。圖3為大氣環(huán)境下,保溫90min、40min該鋼種950?1100°C時的脫 碳層厚度,根據(jù)圖3設(shè)定出鋼溫度在1000°C左右,其大氣環(huán)境下的脫碳層厚度最少。
[0017] 對于每根鋼坯在軋制加熱爐內(nèi)每步停留時間的控制,其原理是由于加熱爐內(nèi)的溫 度與殘氧量存在波動,或噴嘴位置布置的原因?qū)е乱欢ǖ膮^(qū)域內(nèi)溫度較高,生產(chǎn)中又不可 避免的出現(xiàn)更換軋輥、導(dǎo)衛(wèi)、偶然發(fā)生堆鋼等情況,導(dǎo)致鋼坯長時間停留不動,其軋后表面 出現(xiàn)局部脫碳層嚴重超標,因此需要限制每根鋼坯在軋制加熱爐內(nèi)每步停留時間。
[0018] 對于軋后冷卻過程的控制,其原理是通過軋后的快速冷卻到600°C?650°C,在不 影響貝氏體組織轉(zhuǎn)變的前提下消除這一過程中的脫碳。通過實驗確定出650°C以下保溫, 標準大氣壓下,空氣中脫碳層基本為零。隨后在輥道冷卻線上一直保溫到300?350°C集 卷。為確保搭接處與非搭接處冷速的均勻性,將輥道速度控制在0.4?0.5m/s。圖4為大 氣環(huán)境下,保溫90min、40min該鋼種650?850°C時的脫碳層厚度。大氣環(huán)境下650°C保溫 90min時的脫碳層金相照片如圖5所示。
[0019] 通過以上綜合控制,基本消除了 42CrMo鋼大方坯熱軋盤條脫碳的脫碳層,使其脫 碳層厚度控制< 0. 5% D,95%以上脫碳層厚度達到或接近于0。技術(shù)實施前后實際對比如 圖6所示。
[0020] 本發(fā)明具有下列優(yōu)點和效果:⑴通過開坯處溫度與時間的調(diào)節(jié),有效的降低了 1/2R處、中心處的偏析,使軋制處可以降低加熱溫度。(2)通過開坯后的修磨,完全解決了 開坯過程的脫碳問題。(3)通過開坯后鋼坯角部修磨及弧度的控制,避免了角部存在嚴重 脫碳的可能;(4)通過控制鋼坯在軋制加熱爐內(nèi)每步停留時間,有效解決了偶然性局部的 脫碳超標問題。(5)通過軋制加熱制度及開軋溫度的控制,有效降低了軋制過程中的脫碳。 (6)通過吐絲溫度及輥道冷卻溫度的控制,有效降低了冷卻過程中的脫碳。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為開坯樣修磨示意圖;
[0022] 圖2為實際生產(chǎn)中開坯樣脫碳層的金相照片;
[0023] 圖3為950?1KKTC下保溫90min、40min時的脫碳層厚度曲線圖;
[0024] 圖4為650?850°C下保溫90min、40min時的脫碳層厚度曲線圖;
[0025] 圖5為650°C保溫90min時開述樣脫碳層的金相照片;
[0026] 圖6為熱軋盤條的金相照片(a)為技術(shù)實施前(b)為技術(shù)實施后;
[0027] 圖7為Φ 13mm熱軋盤條金相照片;
[0028] 圖8為Φ 10mm熱軋盤條金相照片;
[0029] 圖9為Φ8πιπι熱軋盤條金相照片;

【具體實施方式】
[0030] 下面將通過不同實施例來描述本發(fā)明,本發(fā)明實施例中冷酸腐蝕使用3%的硝酸 酒精腐蝕40-60s,以下實施例中使用的42CrM 〇鋼其化學(xué)成份按質(zhì)量百分比為:C :0. 38? 0· 45%,Si :0· 17 ?(λ 37%,Μη :0· 50 ?(λ 80%,S :彡(λ 030%,P 彡(λ 030%,Cr :0· 90 ? 1. 20%,Ni :彡 0· 25%,Cu :彡 0· 030, Mo :0· 15 ?0· 25%,余量為 Fe。
[0031] 實施例1
[0032] 采用325mm X 280mm大方述加熱-開述-坑冷-加熱-線材乳制-棍道冷卻工藝流 程生產(chǎn)高強螺栓用Φ 13mm盤條,采用的42CrMo鋼其化學(xué)成份按質(zhì)量百分比為:C :0. 38? 0· 45%,Si :0· 17 ?(λ 37%,Μη :0· 50 ?(λ 80%,S :彡(λ 030%,P 彡(λ 030%,Cr :0· 90 ? 1. 20%,Ni :彡 0· 25%,Cu :彡 0· 030,M〇 :0· 15 ?0· 25%,余量為 Fe,一種控制 42CrMo 鋼大 方坯熱軋盤條脫碳的軋制工藝,按照以下步驟進行:
[0033] (1)將上述成分的42CrMo鋼280mmX325mm大方坯進行開坯,在開坯過程中開坯加 熱爐參數(shù)為:加熱溫度1200°C,加熱時間8h,殘氧量控制在2. 5% ;
[0034] (2)將開坯后160mmX 160mm的鋼坯進行修磨,修磨4臟,切去頭尾200mm,角部修磨 5mm,角部不能存在直角,為此角部修磨弧度半徑25mm,角度60° ;
[0035] (3)將開坯后的鋼坯進行軋制前加熱,加熱溫度控制在1040°C,加熱時間lOOmin, 殘氧量控制在1 %左右,出爐溫度1020°C,每根鋼坯在加熱爐內(nèi)每步停留時間不得大于 lOmin ;
[0036] (4)將開坯后的鋼坯進行軋制,在軋制過程中,粗軋溫度為1020°C,精軋溫度為 900°C,吐絲溫度為850°C ;
[0037] (5)軋后以大于5°C /S的冷卻速率快速冷卻650°C,隨后在輥道冷卻線上一直保溫 到350°C左右集卷,將輥道速度控制在0. 5m/s,不同規(guī)格的輥道冷卻設(shè)定如表1所示,風(fēng)機 打開處保溫罩打開,風(fēng)機關(guān)閉處保溫罩關(guān)閉。
[0038] 表1輥道冷卻設(shè)定
[0039]

【權(quán)利要求】
1. 一種控制42CrMo鋼大方坯熱軋盤條脫碳的軋制工藝,其特征在于按照以下步驟進 行: (1) 選用的42CrMo鋼為熱軋線材,將42CrMo鋼280mmX325mm大方坯進行開坯,在開 坯過程中開坯加熱爐參數(shù)為:加熱溫度1150?1200°C,加熱時間8?9h,殘氧量控制在 2. 5%?4. 5% ; (2) 開述后160mmX 160mm的鋼述進行2?4mm的修磨,切去頭尾100?200mm,角部修 磨3?5_,角部不能存在直角,角部弧度半徑10?25_,角度60?100°,不足部分予以 修磨; (3) 將開坯后的鋼坯進行軋制前加熱,加熱溫度控制在980?1040°C,加熱時間100? 120min,殘氧量控制在1 %?1. 5%,出爐溫度980?1020°C,每根鋼坯在軋制加熱爐內(nèi)每步 停留時間不得大于l〇min ; (4) 將開坯后的鋼坯進行軋制,在軋制過程中,粗軋溫度為980?1020°C,精軋溫度為 900°C,吐絲溫度為850°C ; (5) 軋后以大于5?15°C /S的冷卻速率快速冷卻600°C?650°C,隨后在輥道冷卻線 上一直保溫到300?350°C集卷。輥道速度控制在0. 4?0. 5m/s。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制42CrMo鋼大方坯熱軋盤條脫碳的軋制工藝,其特 征在于選用的42CrMo鋼,其成分按重量百分比含C :0.38?0.45 %,Si :0. 17?0.37%, Μη :0· 50 ?(λ 80%,S :彡(λ 030%,P 彡(λ 030%,Cr :0· 90 ?L 20%,Ni :彡(λ 25%,Cu : 彡 0· 030, Mo :0· 15 ?0· 25%,余量為 Fe。
【文檔編號】C22C38/22GK104141039SQ201410298490
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】徐東, 鄭冰 申請人:河北工程大學(xué)
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