[發明專利]一種特殊鋼和合金的坯料生產方法

無效

• 申請號: 200910092406.6
• 申請日: 2009-09-11
• 公開（公告）號: CN101691011A
• 公開（公告）日: 2010-04-07
• 發明（設計）人: 韓靜濤;解國良;韓煦
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B23P23/04
• 分類號: B23P23/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種特殊鋼和合金的坯料生產方法，主要用于合金結構鋼、合金工具鋼、精密合金、高溫合金等坯料的制備，可生產出厚度20mm～800mm之間的板坯、方坯、矩形坯等坯料。

背景技術

特殊鋼和合金材料是采用特殊的生產工藝、具有特殊的化學成分、具備特殊的組織和性能、能夠滿足特殊需要的鋼種，包括：碳素結構鋼、碳素工具鋼、合金結構鋼、合金工具鋼、彈簧鋼、滾珠軸承鋼、高合金工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼和耐熱鋼、高溫合金、精密合金和電熱合金等很多種類。

目前，特殊鋼和合金材料的生產工藝主要有兩種：一是將鋼水冶煉后采用模型鑄造方法澆鑄成鑄錠，經初軋開坯后切除尾部水口端與頭部冒口端，經再次加熱后軋制成形；干勇，王忠英，在國內特殊鋼連鑄生產技術的現狀與發展，特殊鋼，2005，5中，敘述了另一種特殊鋼坯料的生產工藝-特殊鋼連鑄工藝，即將鋼水冶煉后采用連續鑄造方法制成連鑄坯，經少量補熱或加熱后軋制成形。前者(模鑄流程)的成材率低，能源消耗大；后者(連鑄流程)的成材率高，大大降低了能源消耗，但僅適用于低碳鋼和低合金鋼種，中高碳鋼和高合金鋼的連鑄質量還難于保證，合金則基本上不可行。由于傳統凝固過程的局限，模鑄坯水口端A偏析，冒口端V偏析、縮孔、疏松缺陷密布；連鑄坯頭尾偏析、縮孔、疏松缺陷等大大降低，但表面缺陷、裂紋、氣孔等問題則更為嚴重，也是限制高碳鋼、高合金鋼、合金材料難于連鑄的主要原因。更為嚴重的問題是，由于凝固順序的影響，低熔點金屬、夾雜物等易于集中在模鑄坯和連鑄坯的心部，造成金屬板材板厚方向性能遠遠低于寬度和長度方向，型材、線棒材橫向性能遠低于軸向性能。

發明內容

為了克服特殊鋼和合金材料產品因坯料心部成分偏析嚴重、夾雜物密集等導致的板材厚度方向性能和長材橫向性能過低，大斷面或小批量連鑄坯無法生產和生產成本高等缺點，本發明提供了一種特殊鋼和合金坯料的生產方法，可以用來制備各種特殊鋼和合金材料的板坯、方坯和矩形坯，并且大大縮短了生產工藝流程。

本發明所采用的技術方案如下：

1)采用間隔式的鋼水澆鑄方法，鋼水澆鑄時的過熱度為50℃～100℃；鑄坯分成3～10次澆鑄；先將總鋼液重量的1/10～1/3澆入離心機鑄模，同時保持離心機轉速為250～400轉/分鐘，待其內表面過冷度達到10℃～80℃時，再繼續澆入占鋼液總重量1/10～1/3的鋼水，重復這一過程，直至所有的鋼水澆鑄完畢，調解離心機轉速300～700轉/分鐘，使整個鋼坯凝固，最后脫模，生產出的鑄坯外徑為200mm～3500m，厚度40mm～1500mm的特殊鋼和合金的圓柱形空心鑄坯；

所述的圓柱形空心鑄坯應進行內外表層切削加工，內層切削量為3mm～6mm；外層切削量為2mm～4mm；

2)將所述的空心鑄坯沿縱軸方向切割成3～20個扇形截面坯料，切割后的坯料，寬度方向上兩個側邊之間的夾角α應小于30；

3)將所述的扇形截面坯料通過鍛造或者熱軋的方式進行平整矯直，對于α小于5～10的扇形截面坯料，直接進行熱軋；對于α大于5～10的坯料，則必須經過鍛造或者立輥軋機軋制，進行側邊平整，鍛造時的始鍛溫度為1000℃～1200℃之間，終鍛溫度為700℃～950℃之間，鍛造的變形量約為30％～50％，將坯料的扇形截面壓平，并且改善其組織性能；熱軋平整的軋制溫度在1250℃～900℃之間，軋制溫度在1250℃～850℃之間，道次壓下量控制在20％以下；

4)將平整后的坯料直接進行軋制，得到不同規格的特殊鋼鋼坯，軋制溫度在1250℃～850℃之間；其中：

①第一道次壓下量控制在20％以下；

②后續的道次可以加大變形量，采用30％-50％的壓下量反復軋制。

本發明的另一個技術方案是上述鑄坯的厚度為20mm～150mm，分成3～5次澆鑄。

本發明的再一個技術方案是上述鑄坯的厚度大于150mm～800mm，分成5～10次澆鑄。

本發明的優點

本發明提出了一種過程簡單、流程短的特殊鋼以及合金的坯料生產方法，可以生產厚度為20mm～800mm的板坯、方坯等。本發明利用了離心澆鑄的特點，通過間隔式澆鑄法，減少了坯料厚度方向上的成分偏析；采用切割管坯+平整+熱軋的生產方式，從根本上降低了成分偏析和坯料心部的缺陷，提高了坯料組織的均勻性。因此，與傳統的特殊鋼鑄坯相比，本發明改善了坯料質量，提高了成材率和生產效率；與連鑄連軋方式相比，本發明可以生產厚度大于400mm的大尺寸鋼坯，減少鋼坯內部的夾雜物等缺陷，提高鋼坯質量。

具體實施方式：