一種48MnV圓鋼的生產工藝的製作方法

2023-06-13 00:51:06 1

專利名稱：一種48MnV圓鋼的生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於冶金軋制領域，涉及一種將連鑄動態輕壓下和大壓下軋制工藝合併在一起的48MnV圓鋼的生產工藝。
背景技術：
48MnV為熱鍛用非調質鋼，主要用於製造柴油機曲軸，48MnV鋼為Mn — V系珠光體 +鐵素體型非調質鋼，為了獲得較好的綜合力學性能，採用了連鑄大方坯凝固末端動態輕壓下技術。凝固末端動態輕壓下技術始於20世紀70年代末、80年代初，是在輥縫收縮技術的基礎上發展起來的，其基本原理是在連鑄坯液相穴末端對連鑄坯實施一定的壓下量 G 14mm)，補償或抵消鑄坯凝固收縮量，抑止凝固收縮引起的富含偏析元素的殘餘鋼液向鑄坯中心流動，從而達到改善鑄坯中心偏析和中心疏鬆的目的。這項技術首先在日本新日鐵公司得到成功應用，目前，凝固末端輕壓下技術在板坯連鑄、大方坯連鑄中得到了較為廣泛的應用，並認為輕壓下技術是迄今為止進一步消除連鑄大方坯宏觀偏析的最佳方法，是提高產品質量和開發高附加值產品的重要手段，已成為連鑄關鍵技術的重要組成部分。此外連鑄坯在1300°C以上時應避免強冷，防止鑄坯出現表面和內部裂紋，這主要是通過二冷水流量及振動頻率的實時自動調節技術來保證。鋼水中碳、硫、磷、鋁、氮、鈮、釩等微合金元素是影響鋼裂紋敏感性的重要因素，鑄坯冷卻到1000°C以下奧氏體溫度區域矯直時，鑄坯中微細的Nb、V的化合物沿奧氏體晶界析出，使鋼的延塑性變差，導致鑄坯表面易產生裂紋。弱冷能減小鑄坯的熱應力，避免在900°C左右脆性區發生矯直裂紋，防止坯殼中已經存在的微小裂紋進一步擴展，同時還可改善坯表面溫度的不均勻性。中心疏鬆和中心偏析是高中碳鋼連鑄大方坯典型的內部缺陷，它是由於鋼在凝固過程中樹枝晶發達，容易在鑄坯芯部形成樹枝晶「搭橋」，再加上凝固過程選分結晶的作用使枝晶間富集了大量低熔點的溶質，在凝固末期，鑄坯凝固末端固液兩相區的凝固收縮產生的強大抽吸力引起樹枝晶間富集雜質的殘餘液體向中心流動並充填於其中，從而產生鑄坯中心偏析，並伴隨有中心疏鬆和殘餘縮孔等缺陷。動態輕壓下技術即是準確確定鑄坯凝固末端位置，並通過在凝固末端區域對鑄坯施加均勻外力，形成一定的壓縮量來補償因鑄坯凝固收縮而形成的內部孔隙。這一方面可消除或減少鑄坯收縮形成的內部孔隙，防止晶間富集溶質的鋼液向鑄坯中心橫向流動；另一方面輕壓下產生的擠壓作用還可以使液芯中富集的溶質鋼液沿拉坯方向反向流動，使溶質元素在鋼液中重新分配。從而使鑄坯的凝固組織更加均勻、緻密，達到改善中心偏析和減少中心疏鬆的目的。相關研究表明當鑄坯中心固相率fs<30%時，中心疏鬆和中心偏析幾乎不會發生， 如果此時採用輕壓下或較大的收縮輥縫量，反而容易漏鋼或鑄坯產生鼓肚，增加內部裂紋的發生率。而當鑄坯中心固相率fs=100%時，中心疏鬆和中心偏析已經形成，則輕壓下不能對其進行控制，起不到應有的改善效果。因此，國內外採用輕壓下的鋼廠，其輕壓下作用區在fs=30% 100%的範圍內。連鑄機控制系統靈活的控制功能完全可以滿足以上工藝要求，可以在鑄機鑄流導向系統中的任何部位，收縮量從零逐漸增加，直到最理想的效果。連鑄過程是連續動態的過程，因鋼水溫度、鑄坯尺寸、鋼種、拉速、噴水量等因素不斷變化，使鑄坯的凝固終點位置也在不斷變化。找準凝固點並實施輕壓下是實現動態輕壓下的關鍵環節。連鑄機系統根據澆注速度、鋼種、鑄坯厚度和鋼水溫度等參數，計算出鑄坯內部液芯率和凝固率分布。然後通過二級過程機給出理想的輥縫收縮曲線，並在輥縫收縮區域實施輕壓下，以減輕鑄坯由液態變為固態時產生的中心疏鬆、中心偏析和內部裂紋等缺陷。動態輕壓下的控制系統由一級系統和二級系統組成。一級系統功能一是位置測量及電信號傳輸，二是液壓系統操作；二級系統功能一是模式選擇，二是根據鑄機的運行參數計算出理想的輥縫參數送到一級PLC系統，一級系統根據二級系統送來的數據指令及位置傳感器的實測值，通過液壓閥組調整，控制SMART扇形段調整輥縫，適應不同鋼種、不同拉速等不同連鑄工藝的需求，以達到理想的狀態，其系統功能如下
(1)根據實際過程數據和鑄流信息進行鑄流跟蹤。(2)自動校準扇形段。(3)設定值計算，它源於每個扇形段的輥縫設定值，取決於鑄流跟蹤收集的數據和輥縫的實測值。(4)根據實際情況可以採用靜態控制或動態控制。在連鑄方面，採用了不易捲入的中低碳專用保護渣和結晶器液面自動控制技術， 維持了結晶器液面的穩定，防止結晶器保護渣的卷渣。大方坯大壓下軋制技術表面質量和內部缺陷的根源往往在連鑄，通過軋制特別是大壓下軋制能夠使軋件內部質量得到改善甚至消除，如疏鬆壓實、裂紋壓合、改善偏析、 分散夾雜。內部裂紋是一種危險的質量缺陷，可通過探傷等方式發現。通常內部裂紋是在連鑄中孕育的，疏鬆和微裂紋有可能在軋制中發展為裂紋，也有可能被壓合、壓實，裂紋演變趨勢的決定因素
應力狀態拉應力一裂紋擴展、足夠壓應力一癒合，其它溫度提高，壓下率提高，軋制速度降低，有利於癒合。針對產品探傷合格率不合的問題開展研究，影響探傷不合原因分析；中心裂紋、中心疏鬆、內夾雜物，問題根源在連鑄，優化軋制規程可緩解，優化規程的一個重要參數變形區形變參數L/h，L / h小，厚件，雙鼓變形，L / h大，薄件，單鼓變形。東北大學劉相華教授給介紹了東北大學趙德文教授等利用上界法推導
L/h > 0.518中心壓應力，有利於裂紋癒合。L/h < 0.518中心拉應力，則裂紋擴展。 壓縮變形完全深入到軋件內部，樹枝狀晶容易被破碎。通過在奧氏體未再結晶區進行大壓下軋制，可有效地增加形變奧氏體的晶界、形變帶和位錯孿晶等晶體缺陷，從而提高形核的有效晶界面積，進而提高形核率，細化晶粒。 因此，在奧氏體未再結晶區進行低溫、大壓下量的變形是獲得超細鐵素體晶粒的最有效的方法之一。採用多道次累積大變形軋制是獲得超細鐵素體晶粒的新的細化晶粒的方法，即應變誘導相變和鐵素體的動態再結晶。低溫、大壓下量和短間歇時間的情況下可以獲得 2 3um的晶粒尺寸。

發明內容
本發明的目的是提供一種48MnV圓鋼的生產工藝，該生產工藝將連鑄動態輕壓下和大壓下軋制工藝合併在一起，實現疏鬆壓實、裂紋壓合、改善偏析、分散夾雜，以改善鋼的緻密度、均勻性，從而改善鋼的機械性能。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的
一種48MnV圓鋼的生產工藝，其特徵在於該生產工藝將連鑄動態輕壓下和大壓下軋制工藝結合在一起生產48MnV圓鋼，具體步驟如下
1)採用連鑄動態輕壓下工藝得到符合要求的48MnV鑄坯；48MnV按重量百分比其成分為C 0.45 0.51% Si 0.17 0.37% Mn 1.00 1.20% V 0. 06 0. 11% Ti 0. 000 0. 025 Cr 0. 05 0. 25% Mo 0. 00 0. 06 % Ni 0. 00 0. 06% Cu 0. 00 0. 20% N 0. 080 0. 0200% P^O. 035% S^O. 035% 0^ 0. 020% Ceq 0. 087 0. 097 餘量是 Fe和和不可避免的夾雜；
2)在軋制生產線，對鑄坯加熱，採用大壓下工藝軋制，軋制壓縮比>6. 0 ；開軋溫度控制在1180-1050°C，終軋溫度控制在950-920°C ；
3)產品經緩冷、精整、超聲波及渦流探傷、打包、入庫，得到48MnV圓鋼。本發明中，48MnV鑄坯按重量百分比成分優選為C 0. 45 0. 48%、Si 0. 18 0. 26%、Mn 1. 06 1. 15%、V 0. 07 0. 10%、Ti 0. 013 0. 025、 Cr 0. 10 0. 16%、 Mo 彡 0. 05 %、Ni 彡 0. 20%、 Cu 彡 0. 15%、 N 0. 0100 0. 0120%、P 彡 0. 025% S^O. 005 "0. 025%, 0^0. 0012%、Ceq 0. 088 0. 096 餘量是!^e 和和不可避免的夾
ο本發明中，各元素的作用
1) C在所有元素中碳提高強度的能力最大，碳對鋼的強化效果大約為矽的5倍，鉻的 9倍和錳的18倍，所以為保證48MnV鋼具有足夠的強度、硬度，抗疲勞等性能，鋼中必須含有相當高的碳含量。2) Si固溶強化，沉澱強化和細晶強化都能使位錯移動困難，因而可有效提高鋼的強度，矽也易降低鋼的塑性和韌性。3) Mn、Cr對鋼起強化作用。4)V、Ti均是強碳化物形成元素，在鋼中有沉澱強化和細晶強化的作用。對非調質鋼的研究證實了這一點。5) N:與V、Ti複合，起細晶強化作用。48MnV圓鋼為Mn—V系珠光體+鐵素體型非調質鋼，主要用於製造柴油機曲軸。為了獲得較好的綜合力學性能，冶煉時採用了連鑄大方坯動態輕壓下技術，軋制時採用了大壓下軋制工藝，本發明將這兩項工藝疊加同時使用於非調質鋼48MnV的生產，以改善鋼的緻密度、均勻性。也可以用於碳結圓鋼、碳工圓鋼、合結圓鋼、彈簧圓鋼、不鏽圓鋼、高溫合金圓鋼的生產。
本發明將連鑄動態輕壓下和大壓下軋制工藝兩項工藝結合生產48MnV圓鋼，達到疏鬆壓實、裂紋壓合、改善偏析、分散夾雜，從而改善鋼的機械性能。
具體實施例方式一種本發明所述的48MnV圓鋼的生產工藝，該生產工藝將連鑄動態輕壓下和大壓下軋制工藝結合在一起生產48MnV圓鋼，具體步驟如下
1)採用連鑄動態輕壓下工藝得到符合要求的48MnV鑄坯。根據破真空後取樣結果按目標值進行微調，加入TWe後餵C線，餵完可以立即餵入Al線，然後餵入MnN線(根據N含量，100m=26ppm按N回收率為90%，計算餵入氮線量 N，IOOm=O. 037% Mn)，攪拌^iiin以上餵入CaFe線80- 120m,完畢後保持靜攪!Bmin以上餵入Si^e線(餵入量lm/t，根據鋼水實際[S]，靜攪:3min以上取雙樣分析，繼續保持靜攪， 根據等樣結果繼續微調，微調合格後，取成品樣後吊包上連鑄。靜攪過程根據溫度加入保溫劑 100-150kgo
連澆爐1550 1560°C。真空精煉爐，T液=1490°C，最佳過熱度15-25°C ；連鑄成320mm*480mm大方坯。2)在軋制生產線，對鑄坯加熱，採用大壓下工藝軋制，軋制壓縮比彡6.0 ；開軋溫度控制在1180-1050°C，終軋溫度控制在950-920°C。在軋制生產線，主要是由軋鋼廠來生產48MnV鋼，為了保證充分的再結晶，需要足夠的軋制壓縮比。因此，軋制壓縮比彡6.0。開軋溫度控制在1180-1050°C (鋼坯於初軋機入口處)，目標值1100°C (除鱗後測溫)。終軋溫度控制在950-920°C左右(成品出口測溫)。3)產品經緩冷、精整、超聲波及渦流探傷、打包、入庫，得到48MnV圓鋼。本發明的工藝流程為
原輔料驗收一配料一loot電爐冶煉一IOOtLF精煉一IOOt真空精煉爐真空處理一鈣處理一靜攪一採用動態輕壓下的連鑄一鑄坯冷卻檢驗一坯料驗收一加熱一除鱗一採用大壓下工藝軋制一緩冷一矯直一酸洗一修磨一倒稜一內外探傷一成品檢驗一打包標誌一稱重一入庫。48MnV化學成份 客戶標準要求見表1: 表權利要求
1.一種48MnV圓鋼的生產工藝，其特徵在於該生產工藝將連鑄動態輕壓下和大壓下軋制工藝結合在一起生產48MnV圓鋼，具體步驟如下1)採用連鑄動態輕壓下工藝得到符合要求的48MnV鑄坯；48MnV鑄坯按重量百分比成分為C 0.45 0.51%、 Si 0. 17 0. 37%、Mn 1. 00 1. 20%、V 0.06 0.11%、 Ti 0. 000 0. 025、Cr 0. 05 0. 25%、Mo 0. 00 0. 06 %、Ni 0. 00 0. 20%、Cu 0. 00 0. 20%、N 0. 080 0. 0200%、P 彡 0. 035%、S 彡 0. 035%、 彡 0. 020%、Ceq 0. 087 0. 097，餘量是!^e和和不可避免的夾雜；2)在軋制生產線，對鑄坯加熱，採用大壓下工藝軋制，軋制壓縮比》6.0；開軋溫度控制在1180-1050°C，終軋溫度控制在950-920°C ；3)產品經緩冷、精整、超聲波及渦流探傷、打包、入庫，得到48MnV圓鋼。
2.根據權利要求1所述的48MnV圓鋼的生產工藝，其特徵在於48MnV鑄坯按重量百分比成分優選為C 0. 45 0. 48%、Si 0. 18 0. 26%、Mn 1. 06 1. 15%、V 0. 07 0. 10%、Ti 0. 013 0. 025、 Cr 0. 10 0. 16%、Mo 彡 0. 05 %、Ni 彡 0. 20%、 Cu 彡 0. 15%、N 0. 0100 0. 0120%、P 彡 0. 025% S 彡 0.005 0. 025%,0 彡 0. 0012%、Ceq 0. 088 0. 096 餘量是!^e和和不可避免的夾雜。
全文摘要
本發明公開了一種48MnV圓鋼的生產工藝，該生產工藝將連鑄動態輕壓下和大壓下軋制工藝結合在一起生產48MnV圓鋼，具體步驟如下採用連鑄動態輕壓下工藝得到符合要求的48MnV鑄坯；在軋制生產線，對鑄坯加熱，採用大壓下工藝軋制，軋制壓縮比≥6.0；開軋溫度控制在1180-1050℃，終軋溫度控制在950-920℃；產品經緩冷、精整、超聲波及渦流探傷、打包、入庫，得到48MnV圓鋼。本發明將連鑄動態輕壓下和大壓下軋制工藝合併在一起，實現疏鬆壓實、裂紋壓合、改善偏析、分散夾雜，以改善鋼的緻密度、均勻性，從而改善鋼的機械性能。
文檔編號B21B37/74GK102363210SQ20111033144
公開日2012年2月29日 申請日期2011年10月27日 優先權日2011年10月27日
發明者王時林 申請人:南京鋼鐵股份有限公司