CN102876868A - 一种能提高低碳锰钢组织和性能均匀性的轧制工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能提高低碳锰钢组织和性能均匀性的轧制工艺，具体要求如下：控制装钢和出钢节奏，钢坯总加热时间210～240分钟，并在1220～1250℃的炉气温度下均热90～110分钟，保证碳、锰元素扩散充分且均匀，并使奥氏体晶粒尺寸超过原始带状的条带宽度；对轧材进行风冷，使轧材在两相区加快冷却速度，抑制碳在原始带状基础上的长距离扩散，控制铁素体—珠光体带状组织。可以在冷床入口处设置风扇对轧材进行风冷。采用该轧制工艺能够将低碳锰钢棒材的带状组织稳定控制在2.0级以下，钢的横向与纵向性能一致，满足使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁行业中的低碳锰钢，具体地说是一种能提高低碳锰钢组织和性能均匀性的轧制工艺。
背景技术
带状组织是影响钢的组织和性能均匀性的重要原因。带状组织的存在会使钢的力学性能呈各向异性，影响钢的横向塑性，因此降低了钢的冲击韧性和断面收缩率。SA-210C、20MnG、25MnG等低碳锰钢，为生产高压锅炉用无缝钢管的坯料，主要用于工业蒸汽锅炉的制造，其工作压力达到10MPa，工作温度达到450℃，由于高压锅炉管用途的特殊性及高安全性的要求，对钢的横向和纵向性能要求较高。因此，材料的带状组织级别的控制非常重要，要求棒材的带状组织控制在2.0级以下，因此，普通的轧制工艺已经不能满足要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种能提高低碳锰钢组织和性能均匀性的轧制工艺，采用该轧制工艺能够将低碳锰钢棒材的带状组织稳定控制在2.0级以下，钢的横向与纵向性能一致，满足使用要求。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种能提高低碳锰钢组织和性能均匀性的轧制工艺，其特征在于该轧制工艺具体要求如下：
1）在加热过程中，控制装钢和出钢节奏，钢坯总加热时间210～240分钟，并在1220～1250℃的炉气温度下均热90～110分钟，保证碳元素扩散充分且均匀，并使奥氏体晶粒尺寸超过原始带状的条带宽度；可以是按照130～150秒/支节奏装钢和出钢。钢坯在高温段均热时间可以为100分钟。
2）在冷却过程中，对轧材进行风冷，使轧材在两相区加快冷却速度，抑制碳在原始带状基础上的长距离扩散，控制铁素体—珠光体带状组织。可以在冷床入口处设置风扇对轧材进行风冷。
下面具体说明本发明技术方案制定的理由。
1、带状组织的定义
低碳锰钢的带状组织是指沿钢材轧制方向形成的，以先共析铁素体为主的带与以珠光体为主的带彼此堆叠而成的组织形态。
2、带状组织形成的原因
由于钢液在连铸结晶过程中选择性结晶形成化学成分呈不均匀分布的枝晶组织，连铸坯中的粗大枝晶在轧制时沿变形方向被拉长，并逐渐与变形方向一致，从而形成碳及锰元素的贫化带和贫化带彼此交替堆叠。
在冷却过程中，先在碳及合金元素贫化带(过冷奥氏体稳定性较低)析出先共析铁素体，将多余的碳排入两侧的富化带，最终形成以铁素体为主的带；而碳及锰元素富化带(过冷奥氏体稳定性较高)，在其后形成以珠光体为主的带，因而形成了以铁素体为主的带与以珠光体为主的带彼此交替的带状组织。
按照本发明轧制工艺生产的低碳锰钢棒材的带状组织级别小于2.0级，钢的横向与纵向性能一致。
本发明具有以下优点：采用控制装钢和出钢节奏，保证每支钢坯加热的均匀性，同时保证钢坯的总加热时间；采用高温均热的方法，钢坯在高温下均热一定的时间，保证碳、锰元素扩散充分且均匀，同时使得奥氏体晶粒尺寸超过原始带状的条带宽度；采用轧材风冷，使轧材在两相区加快冷却速度，抑制碳在原始带状基础上的长距离扩散，控制铁素体—珠光体带状组织。
具体实施方式：
实施例1
一种能提高低碳锰钢组织和性能均匀性的轧制工艺，该轧制工艺具体要求如下：
1）在加热过程中，加热炉有效尺寸为34.4×10.9米；燃料为高炉煤气；加热能力为180t/h；坯料断面为220×260mm2；坯料长度8.8～10.25米。控制装钢和出钢节奏，按照130秒/支节奏装钢和出钢。钢坯总加热时间220分钟，钢坯在1240℃的温度下均热100分钟，保证碳、锰元素扩散充分且均匀，并使奥氏体晶粒尺寸超过原始带状的条带宽度。
13架连轧机组：800×3、700×2、610×4、430×4二辊短应力线轧机，将钢坯轧制成圆钢。4台热锯:1台固定锯、3台移动锯，按照用户要求锯切定尺。
2）在冷却过程中，对轧材进行风冷，冷床为步进齿条式，冷床宽度：38.5m；冷床长度：22m；在冷床入口处架风扇对棒材进行风冷。使轧材在两相区加快冷却速度，抑制碳在原始带状基础上的长距离扩散，控制铁素体—珠光体带状组织。
得到的高压锅炉管用SA-210C低碳锰钢棒材为∮70mm，钢的带状组织最高为1.0级，最低为0级，平均为0.5级。
实施例2
高压锅炉管用SA-210C低碳锰钢棒材为∮90mm，钢的带状组织最高为2.0级，最低为0.5级，平均为1.0级
其余实施如实施例1。
实施例3
高压锅炉管用SA-210C低碳锰钢棒材为∮110mm，钢的带状组织最高为2.0级，最低为0.5级，平均为1.5级
其余实施如实施例1。
本发明生产的低碳锰钢，如SA-210C、20MnG等钢种经过高压锅炉管生产企业的检验及使用，其生产的高压锅炉管的横向和纵向的塑性和韧性基本一致，满足了使用要求。
Claims (4)
1.一种能提高低碳锰钢组织和性能均匀性的轧制工艺，其特征在于该轧制工艺具体要求如下：
1）在加热过程中，控制装钢和出钢节奏，钢坯总加热时间210～240分钟，并在1220～1250℃的炉气温度下均热90～110分钟，保证碳、锰元素扩散充分且均匀，并使奥氏体晶粒尺寸超过原始带状的条带宽度；
2）在冷却过程中，对轧材进行风冷，使轧材在两相区加快冷却速度，抑制碳在原始带状基础上的长距离扩散，控制铁素体—珠光体带状组织。
2.根据权利要求1所述的能提高低碳锰钢组织和性能均匀性的轧制工艺，其特征在于：步骤1）中，按照130～150秒/支节奏装钢和出钢。
3.根据权利要求1所述的能提高低碳锰钢组织和性能均匀性的轧制工艺，其特征在于：步骤1）中，在1240℃的炉气温度下均热100分钟。
4.根据权利要求1所述的能提高低碳锰钢组织和性能均匀性的轧制工艺，其特征在于：步骤2）中，在冷床入口处设置风扇对轧材进行风冷。
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