本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種中碳冷鐓鋼盤條魏氏組織的控制方法。

背景技術(shù)：

中碳冷鐓鋼盤條中的魏氏組織是指粗大的呈針片狀析出的先共析的鐵素體，其間存在著珠光體的組織。魏氏組織遺傳性強(qiáng)，客戶在后續(xù)加工過程中無法消除，粗大的魏氏組織嚴(yán)重，切割基體時(shí)，使冷鐓鋼的強(qiáng)度和沖擊韌性顯著降低，冷鐓時(shí)加速了材料在冷鐓過程中的應(yīng)力集中，促使材料過早在魏氏組織周圍發(fā)生開裂，開裂率高達(dá)30%。

雖然有些資料與文獻(xiàn)、專利對(duì)魏氏組織的成因與控制措施有所闡述，但都是基于書本理論或模擬試驗(yàn)得出，對(duì)現(xiàn)場的應(yīng)用有很大的局限性。但絕大部分都認(rèn)可魏氏組織形成與鋼中含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、奧氏體晶粒度及奧氏體冷卻速度（轉(zhuǎn)變溫度）有關(guān)；對(duì)于中碳鋼，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，奧氏體晶粒越細(xì)，形成魏氏組織的上限溫度越低，即在較大過冷度下才能形成魏氏組織；而奧氏體晶粒越粗大，魏氏組織形成的溫度越高，產(chǎn)生傾向越大。

中國專利cn103572021a公開了一種c-mn升級(jí)鋼魏氏組織的控制方法，通過對(duì)過程關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行控制，以期減少魏氏組織發(fā)生，適用于板材；中國專利cn101082076a公開了一種消除亞共析鋼中粗大魏氏組織的強(qiáng)磁場真空退火方法，屬于零件加工熱處理領(lǐng)域。對(duì)于盤條方面，中國專利號(hào)cn103290187a公開了一種細(xì)化低碳鋼線材組織的方法，其利用低碳合金鋼中鈦、釩、氮鋼碳氮化物不同析出溫度和作用，并優(yōu)化控制軋制工藝參數(shù)，控制碳氮化物的析出，細(xì)化原奧氏體晶粒、促進(jìn)鐵素體形核、細(xì)化線材的組織，成本相對(duì)較高；中國專利cn102560253a公開了一種組織性能均勻的優(yōu)質(zhì)冷鐓鋼的制造方法，屬于中碳冷鐓鋼線材生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，通過成分、軋鋼工藝的優(yōu)化，得到理想的貝氏體組織而非鐵素體+珠光體組織。不同的鋼種、不同工藝條件下，不可能有完全可以覆蓋的方法來解決鋼中魏氏組織的出現(xiàn)，而就本發(fā)明所涉及的中碳冷鐓鋼而言，其在軋鋼過程中魏氏組織極易出現(xiàn)，尤其是φ5.5mm-φ10mm規(guī)格盤條表面普遍存在3級(jí)以上魏氏組織，因此需要對(duì)全過程關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行控制，尤其是防止鑄坯遺傳，以減少盤條魏氏組織產(chǎn)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種中碳冷鐓鋼盤條魏氏組織的控制方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種中碳冷鐓鋼盤條魏氏組織的控制方法，所述控制方法包括連鑄、鋼坯加熱、控制軋制、盤條冷卻工序；所述連鑄工序，所得連鑄鋼坯化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.32-0.45%，si：0.15-0.25%，mn：0.65-0.75%，al：0.010-0.040%，s≤0.015%，p≤0.015%，cr≤0.10%，ni≤0.10%，cu≤0.10%，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明所述連鑄工序，在連鑄坯矯直完畢后，在切前輥道在線安裝三次冷卻裝置，使用三次冷卻裝置實(shí)現(xiàn)鑄坯表面在線淬火，淬火前鑄坯溫度≥800℃，淬火后鑄坯表面溫度≤200℃。淬火層厚度20-25mm，淬火層組織主要是馬氏體高溫回火產(chǎn)物-回火索氏體，但最表層為回火馬氏體，鑄坯表層組織更加致密。

本發(fā)明所述鋼坯加熱工序，鑄坯進(jìn)入加熱爐中首先預(yù)熱到1105-1135℃，然后加熱到1130-1150℃保溫，鑄坯在加熱爐內(nèi)的總時(shí)間≤120min，爐內(nèi)氧含量≤6%。

本發(fā)明所述控制軋制工序，鑄坯進(jìn)入精軋機(jī)的溫度為905-935℃，進(jìn)入吐絲機(jī)的溫度為870-890℃。

本發(fā)明所述盤條冷卻工序，線材經(jīng)過吐絲工序后，保溫罩全部關(guān)閉，冷卻風(fēng)機(jī)全部關(guān)閉，平均輥道速度為0.30m/s~1.0m/s，經(jīng)過集卷器后盤卷在pf鏈上自然空冷。

本發(fā)明所述控制方法生產(chǎn)的中碳冷鐓鋼盤條硬度≤90hrb，魏氏組織≤1級(jí)；組織為鐵素體+珠光體。

本發(fā)明所述控制方法生產(chǎn)的中碳冷鐓鋼盤條在后期使用過程中，冷鐓開裂率≤3%，大幅提高了加工效率和成品質(zhì)量。

本發(fā)明所述控制方法適用于生產(chǎn)規(guī)格為φ5.5-10mm的中碳冷鐓鋼盤條。

本發(fā)明設(shè)計(jì)思路：通過增加三次冷卻裝置對(duì)連鑄坯進(jìn)行在線淬火處理，鑄坯三次冷卻工藝是指在鑄坯經(jīng)過二次冷卻出拉矯機(jī)后，對(duì)鑄坯進(jìn)行強(qiáng)冷，使鑄坯表層冷卻后形成很細(xì)的馬氏體組織，而鑄坯心部仍將保持較高溫度，對(duì)表層馬氏體組織起到回火作用；經(jīng)過三次冷卻后，鑄坯表面溫度可以快速冷卻到300℃以下，使鐵素體沒有足夠的時(shí)間析出而形成一層碳過飽和的馬氏體組織，在鑄坯經(jīng)過輥道、冷床過程中，鑄坯中心會(huì)向外層傳熱，這樣表層溫度會(huì)有所回升，回升至一定溫度后，內(nèi)外熱量達(dá)到平衡，鑄坯在空氣中逐漸冷卻到室溫，整個(gè)過程近似為一個(gè)淬火+回火的熱處理過程；經(jīng)過這樣的處理，鑄坯在經(jīng)過合適的加熱工藝后，形成較細(xì)的晶粒尺寸；再通過控軋控冷，降低盤條表面魏氏組織級(jí)別，達(dá)到提高材料組織均勻性，降低后續(xù)冷鐓加工開裂率，減少材料浪費(fèi)，節(jié)約成本。

中碳冷鐓鋼盤條魏氏組織檢測方法參考gb/t13299。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：1、本發(fā)明通過增加三次冷卻裝置對(duì)連鑄坯進(jìn)行在線淬火處理，對(duì)鑄坯進(jìn)行強(qiáng)冷，使鑄坯表層冷卻后形成很細(xì)的馬氏體組織，而鑄坯心部仍將保持較高溫度，對(duì)表層馬氏體組織起到回火作用；再通過控軋控冷，消除魏氏組織，提高材料組織均勻性，降低材料硬度，大幅度降低了后續(xù)冷鐓加工開裂率，提高了加工效率和成品質(zhì)量。2、本發(fā)明減少材料浪費(fèi)，節(jié)約生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1中碳冷鐓鋼盤條的顯微組織圖；

圖2為實(shí)施例2中碳冷鐓鋼盤條的顯微組織圖；

圖3為實(shí)施例3中碳冷鐓鋼盤條的顯微組織圖；

圖4為實(shí)施例4中碳冷鐓鋼盤條的顯微組織圖；

圖5為實(shí)施例5中碳冷鐓鋼盤條的顯微組織圖；

圖6為實(shí)施例6中碳冷鐓鋼盤條的顯微組織圖；

圖7為對(duì)比例1中碳冷鐓鋼盤條的顯微組織圖；

圖8為對(duì)比例2中碳冷鐓鋼盤條的顯微組織圖；

圖9為對(duì)比例3中碳冷鐓鋼盤條的顯微組織圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中碳冷鐓鋼盤條魏氏組織的控制方法包括連鑄、鋼坯加熱、控制軋制、盤條冷卻工序，具體工藝步驟如下：

1）連鑄工序：連鑄過程中使用三次冷卻裝置實(shí)現(xiàn)鑄坯表面在線淬火，淬火前鑄坯溫度825℃，淬火后鑄坯表面溫度185℃，淬火層厚度20mm；鋼坯化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.32%，si：0.15%，mn：0.65%，al：0.01%，s：0.015%，p：0.015%，cr：0.03%，ni：0.01%，cu：0.010%，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)；

2）鋼坯加熱工序：鑄坯進(jìn)入加熱爐中首先預(yù)熱到1110℃，然后加熱到1130℃保溫，鑄坯在加熱爐內(nèi)的總時(shí)間120min，爐內(nèi)氧含量6%；

3）控制軋制工序：鑄坯進(jìn)精軋機(jī)溫度905℃，進(jìn)吐絲機(jī)溫度870℃；

4）盤條冷卻工序：線材經(jīng)過吐絲工序后，保溫罩全部關(guān)閉，冷卻風(fēng)機(jī)全部關(guān)閉，平均輥道速度為0.30m/s，經(jīng)過集卷器后盤卷在pf鏈上自然空冷。

盤條組織和性能：盤條規(guī)格φ6.5mm，硬度85hrb，魏氏組織<1級(jí)，組織為鐵素體+珠光體；客戶后期使用過程中，冷鐓開裂率2.58%。

本實(shí)施例中碳冷鐓鋼盤條的顯微組織見圖1。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中碳冷鐓鋼盤條魏氏組織的控制方法包括連鑄、鋼坯加熱、控制軋制、盤條冷卻工序，具體工藝步驟如下：

1）連鑄工序：連鑄過程中使用三次冷卻裝置實(shí)現(xiàn)鑄坯表面在線淬火，淬火前鑄坯溫度803℃，淬火后鑄坯表面溫度168℃，淬火層厚度24mm；鋼坯化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.45%，si：0.25%，mn：0.75%，al：0.04%，s：0.006%，p：0.012%，cr：0.05%，ni：0.01%，cu：0.010%，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)；

2）鋼坯加熱工序：鑄坯進(jìn)入加熱爐中首先預(yù)熱到1135℃，然后加熱到1150℃保溫，鑄坯在加熱爐內(nèi)的總時(shí)間100min，爐內(nèi)氧含量6%；

3）控制軋制工序：鑄坯進(jìn)精軋機(jī)溫度935℃，進(jìn)吐絲機(jī)溫度890℃；

4）盤條冷卻工序：線材經(jīng)過吐絲工序后，保溫罩全部關(guān)閉，冷卻風(fēng)機(jī)全部關(guān)閉，平均輥道速度為1.00m/s，經(jīng)過集卷器后盤卷在pf鏈上自然空冷。

盤條組織和性能：盤條規(guī)格φ8.0mm，硬度88hrb，魏氏組織<1級(jí)，組織為鐵素體+珠光體；客戶后期使用過程中，冷鐓開裂率1.96%。

本實(shí)施例中碳冷鐓鋼盤條的顯微組織見圖2。

實(shí)施例3

本實(shí)施例中碳冷鐓鋼盤條魏氏組織的控制方法包括連鑄、鋼坯加熱、控制軋制、盤條冷卻工序，具體工藝步驟如下：

1）連鑄工序：連鑄過程中使用三次冷卻裝置實(shí)現(xiàn)鑄坯表面在線淬火，淬火前鑄坯溫度816℃，淬火后鑄坯表面溫度190℃，淬火層厚度23mm；鋼坯化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.39%，si：0.20%，mn：0.70%，al：0.03%，s：0.009%，p：0.014%，cr：0.02%，ni：0.01%，cu：0.010%，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)；

2）鋼坯加熱工序：鑄坯進(jìn)入加熱爐中首先預(yù)熱到1120℃，然后加熱到1140℃保溫，鑄坯在加熱爐內(nèi)的總時(shí)間90min，爐內(nèi)氧含量4%；

3）控制軋制工序：鑄坯進(jìn)精軋機(jī)溫度920℃，進(jìn)吐絲機(jī)溫度880℃；

4）盤條冷卻工序：線材經(jīng)過吐絲工序后，保溫罩全部關(guān)閉，冷卻風(fēng)機(jī)全部關(guān)閉，平均輥道速度為0.50m/s，經(jīng)過集卷器后盤卷在pf鏈上自然空冷。

盤條組織和性能：盤條規(guī)格φ10.0mm，硬度85hrb，魏氏組織<1級(jí)，組織為鐵素體+珠光體；客戶后期使用過程中，冷鐓開裂率1.24%。

本實(shí)施例中碳冷鐓鋼盤條的顯微組織見圖3。

實(shí)施例4

本實(shí)施例中碳冷鐓鋼盤條魏氏組織的控制方法包括連鑄、鋼坯加熱、控制軋制、盤條冷卻工序，具體工藝步驟如下：

1）連鑄工序：連鑄過程中使用三次冷卻裝置實(shí)現(xiàn)鑄坯表面在線淬火，淬火前鑄坯溫度808℃，淬火后鑄坯表面溫度185℃，淬火層厚度22mm；鋼坯化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.35%，si：0.25%，mn：0.70%，al：0.04%，s：0.009%，p：0.015%，cr：0.06%，ni：0.01%，cu：0.01%，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)；

2）鋼坯加熱工序：鑄坯進(jìn)入加熱爐中首先預(yù)熱到1110℃，然后加熱到1132℃保溫，鑄坯在加熱爐內(nèi)的總時(shí)間115min，爐內(nèi)氧含量5%；

3）控制軋制工序：鑄坯進(jìn)精軋機(jī)溫度930℃，進(jìn)吐絲機(jī)溫度870℃；

4）盤條冷卻工序：線材經(jīng)過吐絲工序后，保溫罩全部關(guān)閉，冷卻風(fēng)機(jī)全部關(guān)閉，平均輥道速度為0.70m/s，經(jīng)過集卷器后盤卷在pf鏈上自然空冷。

盤條組織和性能：盤條規(guī)格φ9.0mm，硬度83hrb，魏氏組織<1級(jí)，組織為鐵素體+珠光體；客戶后期使用過程中，冷鐓開裂率1.08%。

本實(shí)施例中碳冷鐓鋼盤條的顯微組織見圖4。

實(shí)施例5

本實(shí)施例中碳冷鐓鋼盤條魏氏組織的控制方法包括連鑄、鋼坯加熱、控制軋制、盤條冷卻工序，具體工藝步驟如下：

1）連鑄工序：連鑄過程中使用三次冷卻裝置實(shí)現(xiàn)鑄坯表面在線淬火，淬火前鑄坯溫度820℃，淬火后鑄坯表面溫度190℃，淬火層厚度21mm；鋼坯化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.42%，si：0.22%，mn：0.67%，al：0.03%，s：0.011%，p：0.009%，cr：0.05%，ni：0.01%，cu：0.01%，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)；

2）鋼坯加熱工序：鑄坯進(jìn)入加熱爐中首先預(yù)熱到1120℃，然后加熱到1145℃保溫，鑄坯在加熱爐內(nèi)的總時(shí)間100min，爐內(nèi)氧含量4%；

3）控制軋制工序：鑄坯進(jìn)精軋機(jī)溫度930℃，進(jìn)吐絲機(jī)溫度890℃；

4）盤條冷卻工序：線材經(jīng)過吐絲工序后，保溫罩全部關(guān)閉，冷卻風(fēng)機(jī)全部關(guān)閉，平均輥道速度為0.70m/s，經(jīng)過集卷器后盤卷在pf鏈上自然空冷。

盤條組織和性能：盤條規(guī)格φ6.0mm，硬度86hrb，魏氏組織<1級(jí)，組織為鐵素體+珠光體；客戶后期使用過程中，冷鐓開裂率1.82%。

本實(shí)施例中碳冷鐓鋼盤條的顯微組織見圖5。

實(shí)施例6

本實(shí)施例中碳冷鐓鋼盤條魏氏組織的控制方法包括連鑄、鋼坯加熱、控制軋制、盤條冷卻工序，具體工藝步驟如下：

1）連鑄工序：連鑄過程中使用三次冷卻裝置實(shí)現(xiàn)鑄坯表面在線淬火，淬火前鑄坯溫度800℃，淬火后鑄坯表面溫度200℃，淬火層厚度25mm；鋼坯化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.40%，si：0.20%，mn：0.69%，al：0.02%，s：0.012%，p：0.011%，cr：0.10%，ni：0.10%，cu：0.10%，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)；

2）鋼坯加熱工序：鑄坯進(jìn)入加熱爐中首先預(yù)熱到1105℃，然后加熱到1140℃保溫，鑄坯在加熱爐內(nèi)的總時(shí)間105min，爐內(nèi)氧含量3%；

3）控制軋制工序：鑄坯進(jìn)精軋機(jī)溫度925℃，進(jìn)吐絲機(jī)溫度885℃；

4）盤條冷卻工序：線材經(jīng)過吐絲工序后，保溫罩全部關(guān)閉，冷卻風(fēng)機(jī)全部關(guān)閉，平均輥道速度為0.80m/s，經(jīng)過集卷器后盤卷在pf鏈上自然空冷。

盤條組織和性能：盤條規(guī)格φ5.5mm，硬度90hrb，魏氏組織1級(jí)，組織為鐵素體+珠光體；客戶后期使用過程中，冷鐓開裂率3.0%。

本實(shí)施例中碳冷鐓鋼盤條的顯微組織見圖6。

對(duì)比例1

本對(duì)比例與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于煉鋼工序：連鑄后鑄坯表面未使用三次冷卻工藝，軋制工序：進(jìn)精軋溫度950℃，吐絲溫度920℃，盤條冷卻速度1.5℃/s。

本對(duì)比例中碳冷鐓鋼盤條的顯微組織見圖7。

對(duì)比例2

本對(duì)比例與實(shí)施例2的區(qū)別僅在于煉鋼工序：連鑄后鑄坯表面未使用三次冷卻工藝，軋制工序：進(jìn)精軋溫度938℃，吐絲溫度931℃，盤條冷卻速度1.3℃/s。

本對(duì)比例中碳冷鐓鋼盤條的顯微組織見圖8。

對(duì)比例3

本對(duì)比例與實(shí)施例3的區(qū)別僅在于煉鋼工序：連鑄后鑄坯表面未使用三次冷卻工藝，軋制工序：進(jìn)精軋溫度948℃，吐絲溫度927℃，盤條冷卻速度1.3℃/s。

本對(duì)比例中碳冷鐓鋼盤條的顯微組織見圖9。

通過對(duì)比附圖1-9可以看出，圖1-6應(yīng)用本發(fā)明方法生產(chǎn)的中碳冷鐓鋼魏氏組織級(jí)別、含量明顯低于圖7-9；圖1-6中魏氏組織級(jí)別1級(jí)，且僅存在與盤條邊部，含量少；而圖7-9魏氏組織級(jí)別3級(jí)，含量多，盤條橫截面全部為魏氏組織。

以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。