[發明專利]一種非調質鋼的生產工藝

有效

• 申請號: 201310443693.7
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN104043660A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 甄玉;徐益峰;李浩情;宋群生
• 申請（專利權）人: 北大方正集團有限公司;蘇州蘇信特鋼有限公司;江蘇蘇鋼集團有限公司
• 主分類號: B21B45/02
• 分類號: B21B45/02;B21B37/74;C21C5/52;C21C7/06;B22D11/18
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 周美華

技術領域

本發明涉及一種非調質鋼的生產工藝，屬于鋼鐵冶金技術領域。

背景技術

目前，國內機械加工行業切削用棒材多數使用45、40Cr及42CrMo等普通調質鋼，這些棒材在作為機加工切削用原料時需進行調質熱處理，調質成本高，而且由于調質過程會增加能耗并污染環境，同時還有一些廢品損耗，不符合現今的節能環保要求。因此，不需要調質處理的可直接切削用非調質鋼必將逐步代替普通調質鋼，成為未來發展趨勢。非調質鋼是指不經過調質處理就可以達到性能要求的機械結構鋼，采用此類鋼制造零件，可省去調質熱處理工序，具有節省能源、材料、工藝簡單等優點，可以減少環境污染、避免氧化、脫碳、變形、開裂。

國內生產易切削非調質鋼傳統工藝為:電爐冶煉-精煉-模鑄-控軋控冷。該種工藝在生產中的難點為：鑄坯低倍組織的控制。現有國內外生產廠家大多通過改善非調質鋼的化學成分來達到對鑄坯低倍組織的控制，然而，研究證明，單純通過成分設計很難使得非調質鋼達到性能上的要求。

為此，首鋼總公司提出了一種新的非調質鋼的生產工藝，主要包括：轉爐冶煉、擋渣出鋼、鋼包脫氧合金化、LF鋼包精煉、喂S線、鋼包底吹氫全保護澆鑄、鑄坯控溫、控冷以及軋制等步驟，其中，在軋制步驟中，加熱溫度1100-1180℃，開軋溫度1020-1100?℃，終軋溫度850-920?℃，相對變形量為15-35%，軋后控冷到600℃后緩慢冷卻到室溫。上述工藝生產的非調質鋼，通過緩慢冷卻方式在短時間內很難保證鋼材芯部和表面的溫度趨于一致，短時間內很容易導致鋼材表面和芯部的強度、韌性波動很大，力學性能嚴重不均勻，采用上述工藝生產大尺寸非調質鋼時（例如φ70-φ145棒材），棒材表面和棒材芯部力學性能不均勻的現象更加明顯。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有非調質鋼生產工藝生產出的鋼材的表面力學性能和芯部力性能不均勻的缺陷，從而提供一種非調質鋼的生產工藝，確保成品的表面力學性能和芯部力學性能的均勻性。

為此，本發明提供一種非調質鋼的生產工藝，包括至少在精軋步驟后進行的冷卻步驟，在所述冷卻步驟中，采用強弱冷卻交替的方式使所述鋼材至少經過兩段穿水冷卻，以使得在特定時間內鋼材的芯部溫度與表面溫度趨于一致。

本發明提供的非調質鋼的生產工藝，在所述冷卻步驟中，使所述鋼材經過三段穿水冷卻，其中，第一段穿水冷卻采用強冷，第二段穿水冷卻采用弱冷，第三段穿水冷卻采用強冷。

本發明提供的非調質鋼的生產工藝，在所述冷卻步驟中，通過控制穿水冷卻裝置的閥門開啟程度控制冷卻的強弱。

本發明提供的非調質鋼的生產工藝，在所述冷卻步驟中，所述鋼材經過穿水冷卻后，在4-7秒內降低100℃～400℃，待鋼材回溫后再次降溫50℃～200℃。

本發明提供的非調質鋼的生產工藝，在所述冷卻步驟中，控制第一段閥門開度為30%～40%，第二段閥門開度為20%，第三段閥門開度為30%～40%，以確保在4-7秒使所述鋼材表面溫度降低100℃～400℃。

本發明提供的非調質鋼的生產工藝，在所述冷卻步驟中，待鋼材回溫后采用噴霧冷卻的方式對所述鋼材進行降溫冷卻。

本發明提供的非調質鋼的生產工藝，在所述降溫冷卻后，將所述鋼材分散放置到冷床上進行10-12分鐘的空冷。

本發明提供的非調質鋼的生產工藝，在所述空冷后，將所述鋼材疊放后進行罩冷。

本發明提供的非調質鋼的生產工藝，還包括位于冷卻步驟前的精軋步驟，在所述精軋步驟中，控制所述鋼材進入精軋步驟時的溫度≤950℃，在鋼材溫度處于780℃～900℃條件下進行低溫軋制。

本發明提供的非調質鋼的生產工藝，還包括位于精軋步驟之前的冶煉步驟，所述冶煉步驟包括依次進行的電爐冶煉步驟、鋼包爐冶煉步驟以及精煉步驟。

本發明提供的非調質鋼的生產工藝，在所述電爐冶煉中采用全鐵水冶煉，終點磷含量≤0.015%，終點碳含量0.03%～0.10%，終點溫度1620℃～1700℃。

本發明提供的非調質鋼的生產工藝，在所述鋼包爐冶煉步驟和/或所述精煉步驟中采用碳化硅、硅鐵粉脫氧。

本發明提供的非調質鋼的生產工藝，在所述鋼包爐冶煉步驟和/或所述精煉步驟中，造白渣，并使得白渣保持時間不少于20分鐘。

本發明提供的非調質鋼的生產工藝，在精煉步驟中，確保精煉時間不少于45分鐘，將含氫量控制在1.5ppm以下。