[发明专利]低合金高强度桥索钢连铸方坯热处理生产工艺有效

专利信息
申请号: 201811280975.9 申请日: 2018-10-30
公开(公告)号: CN109136773B 公开(公告)日: 2019-12-31
发明(设计)人: 蒋跃东;齐江华;张剑君;陈子宏;张弦;张帆;鲁修宇;彭著钢;杨成威;朱万军;陈俊孚 申请(专利权)人: 武汉钢铁有限公司
主分类号: C22C38/02 分类号: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/24;C22C38/26;C22C38/28;C22C38/32;B22D11/22;C21D8/02;C21D1/42
代理公司: 42104 武汉开元知识产权代理有限公司 代理人: 胡镇西;张继巍
地址: 430083 湖北省*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 奥氏体 氮化钛粒子 热处理生产 低合金 钢连铸 方坯 细化 电磁感应线圈 粗大柱状晶 针状铁素体 重量百分比 析出 奥氏体化 连铸方坯 凝固过程 连铸坯 形核点 钉扎 加热 粒子 生产
【说明书】:

发明公开了一种低合金高强度桥索钢连铸方坯热处理生产工艺,按重量百分比包括C0.90~1.20、Si0.90~1.10、Mn0.60~0.90、P≤0.01、S≤0.01、Cr0.20~0.40、Nb+V0.60~0.80、Ti0.010~0.015、N0.005~0.015、B0.0005~0.0015。本发明通过连铸方坯凝固过程中析出的氮化钛粒子,在电磁感应线圈加热的奥氏体化过程中氮化钛粒子和针状铁素体作为新奥氏体的形核点,以及粒子的“钉扎”奥氏体边界的作用细化奥氏体,减少或消除连铸坯中的粗大柱状晶组织,为后工序的生产提供了细化的组织,可以进一步提高最终产品的组织和性能。

技术领域

本发明涉及高强钢热处理技术领域,具体涉及一种低合金高强度桥索钢连铸方坯热处理生产工艺。

背景技术

连铸坯中的低倍组织从外向内由三个晶带组成:细小等轴晶带(激冷层)、柱状晶带、中心等轴晶区(见附图1)。对于一般的钢铁产品来讲钢铁铸坯塑性较差,这是因为相邻柱状晶的晶界比较平直,晶粒间彼此结合的不如等轴晶牢固,特别是沿不同方向延伸的柱状晶交接处往往出现脆弱界面,因此,在轧制时容易开裂。柱状晶在铸坯中也易产生内部裂纹,并且,粗大的柱状晶还会延续影响产品的组织和性能。随着国家大型桥梁建设的发展,桥梁缆索钢丝的强度级别已经由以往的1670MPa、1770MPa和1860MPa等级发展到1960MPa和2000MPa等级,并且已经开展了2500MPa等级桥梁缆索钢丝的研发。由于桥梁缆索钢丝要求具备高强度的同时,还要具备高韧性的要求(钢丝的扭转、弯曲次数大于14次),这对桥索钢线材产品的化学成分、金相组织和力学性能都提出来更高的要求。为了满足用户“高强度高韧性”的要求,目前以日本神户、新日铁、中国宝钢、鞍钢、兴澄特钢等国内外钢铁企业都采用大方坯连铸(铸坯横断面边部尺寸在200mm~600mm范围),开坯轧制成小方坯(铸坯横断面边部尺寸在100mm~200mm范围)后再进行桥索钢线材的轧制,这即可以改善了铸坯中的成分偏析,还可以将连铸坯的铸态组织(细小等轴晶+柱状晶+等轴晶)转变为轧态组织,减少了柱状晶对后工序的组织和性能的影响,细化了晶粒尺寸,提高了桥索钢线材性能等质量指标。

目前,各家钢厂生产桥索钢线材时都采用了连铸大方坯的开坯轧制工艺:钢包中的钢水通过中间包进入结晶器凝固成连铸大方坯,拉矫辊将大方坯拉出结晶器,通过连铸机扇形段的二次冷却区后,将铸坯按照定尺切割。在开坯轧制前,将连铸大方坯装入加热炉,加热到钢中的组织奥氏体化后,轧制成小方坯的尺寸。该生产工艺存在大方坯冷却后再次装入加热炉升温的过程,延长了生产时间(加热时间至少在100min以上),也增加了能源的消耗。目前,线材市场竞争日趋白日化,产品同质化严重,因此如何更好地满足用户需求,提升用户效率、降低用户成本,是钢铁生产企业不得不面对的问题。

为减少连铸与高线工序之间坯料再加热的能源消耗,目前,国内外一些钢厂采用热送热装和直接轧制技术,提高生产率和节能降耗。但是,不论是热送热装,还是直接轧制技术,在加热连铸坯奥氏体化的生产工序,传统的方法是用煤、气、油、电作为电源,通过辐射、对流和传导等方式将热量传给连铸坯。加热装置有井式炉、罩式炉贯通式连续炉等,通称为外热式炉。外热式加热存在三个主要缺点:(1)加热时间比较长,对于连续加热炉,连铸坯加热时间多为100min以上,井式炉和罩式炉等周期性加热炉的时间达几小时,生产效率低,并有表面氧化与脱碳现象发生;(2)外热式炉的效率低,燃料炉的效率低于40~50%,电阻炉的效率为70%左右,并且,热惰性大,需要较长的启动预热时间。(3)较长的加热时间会存在脱碳层深度增加、奥氏体晶粒尺寸异常长大、过烧的异常组织(如魏氏体)产生等。所以,外热式加热炉的生产效率、节能降耗和加热工艺还可以进一步提高和改进。

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