一種單面脫碳層比例小於0.7％的熱軋高碳鋼板帶製造方法與流程

2023-04-23 08:36:32

本發明屬於高碳鋼板帶製造
技術領域：
，具體涉及一種單面脫碳層比例小於0.7％的熱軋高碳鋼板帶製造方法。
背景技術：
：高碳鋼產品的碳含量較高(0.6％以上)，具有高的硬度、良好的耐磨性、紅硬性以及良好的淬透性等，主要用於高端鋸片、汽車和五金器具等領域。表面脫碳嚴重是高碳鋼製造過程較為突出的質量問題之一，並且碳含量越高，表面脫碳越明顯，這對高碳鋼的使用性能，如表面硬度、耐磨性和抗疲勞性等將造成不利影響。目前，高品質高碳鋼板帶要求產品的單面脫碳層比例(單面脫碳層深度/帶鋼厚度)小於0.8％，但現有技術的高碳鋼表面脫碳層比例一般為0.8-1.5％。高碳鋼板帶主要有傳統熱連軋和薄板坯連鑄連軋兩種生產工藝流程。其中傳統熱連軋生產的高碳鋼脫碳問題尤為突出，單面脫碳層比例達到1.2％以上。改善方法主要有兩種：第一種改善方法是鑄坯下線冷卻後在鑄坯表面噴塗防脫碳塗料，然後再對高碳鋼坯進行加熱。如中國專利201310417239.4提出了一種防止高碳鋼坯脫碳的加工方法，具體是將保護塗料採用刷塗、輥塗或噴塗工藝塗覆於連軋鋼坯表面，塗層厚度為0.6～0.8mm，然後加熱軋制，可有效減少脫碳。另外專利公開號CN1127789、CN1510089和CN102312065A也公開了一種防止鋼鐵材料加熱脫碳的塗料，能有效地降低脫碳層厚度。第一種改善方法需要先對鑄坯表面進行清理，再在鑄坯表面噴塗塗料，最後再將鑄坯二次加熱，生產成本較高，生產效率較低。第二種改善方法是通過控制加熱條件改善鑄坯脫碳深度。如中國專利201510937456.5提出了一種減小重軌脫碳層的加熱方法，該方法通過控制加熱爐內各加熱段的加熱溫度、停留時間和空燃比來控制鑄坯的脫碳層深度。專利公開號CN1438334A公開了一種防止高碳鋼坯或鋼錠脫碳的加熱方法，該加熱方法採用強氧化氣氛加熱鋼坯或鋼錠，通過表面形成較厚的氧化層抑制脫碳，這種方法使鋼坯表面產生大量的氧化鐵皮，燒損嚴重，降低了成材率，並且易在鋼板軋制過程中形成表面缺陷。專利CN101195853A公開了一種防止高碳帶鋼坯脫碳的加熱方法，該方法採用弱氧化氣氛，通過快速加熱的方式縮短加熱時間，從而減少鋼坯的表面脫碳。第二種改善方法由於其鋼坯較厚，入爐溫度低，加熱速度過快，在爐時間過短，容易導致鋼坯無法燒均、燒透，軋制過程不穩定，產品質量不高。與傳統熱連軋流程相比，採用薄板坯連鑄連軋流程生產高碳鋼，利用流程短時低溫加熱的特點，可以在一定程度上改善表面脫碳問題，單面脫碳層比例可控制在1.0％左右，但仍無法完全滿足高品質高碳鋼的產品質量要求。技術實現要素：本發明的目的在於提供一種單面脫碳層比例小於0.7％的熱軋高碳鋼板帶製造方法，該方法能控制熱軋高碳鋼板帶的單面脫碳層比例小於0.7％，解決現有技術生產高碳鋼產品存在表面脫碳嚴重的問題，提升產品質量。本發明所採用的技術方案是：一種單面脫碳層比例小於0.7％的熱軋高碳鋼板帶製造方法，主要製造流程包括：冶煉→精煉→薄板坯連鑄→鑄坯均熱→高壓水除鱗→精軋→層流冷卻→卷取；其中，薄板坯連鑄後的連鑄坯厚度H為55-90mm，精軋後的帶鋼厚度h為1.5-6.0mm，精軋後的帶鋼的壓縮比H/h≥15；連鑄坯入均熱爐前的溫度為850-950℃，出爐溫度為1100-1150℃，在爐時間為18-30min；均熱爐加熱段空氣過剩係數為1.26-1.30，均熱段空氣過剩係數為1.30-1.35，公共段空氣過剩係數為1.40-1.45，通過動態調整使均熱爐內殘氧量為1.5-4.0％；層流冷卻採用前段快冷工藝，冷卻速率為10-20℃/s。更進一步方案是，薄板坯連鑄後的連鑄坯厚度H為60-70mm，精軋後的帶鋼厚度h為1.5-2.5mm，精軋後的帶鋼的壓縮比H/h≥24；連鑄坯入均熱爐前的溫度為900-950℃，出爐溫度為1120-1150℃，在爐時間為20-25min；均熱爐加熱段空氣過剩係數為1.28-1.30，均熱段空氣過剩係數為1.32-1.33，公共段空氣過剩係數為1.42-1.44，通過動態調整確均熱爐內殘氧量為2.5-3.8％；層流冷卻工藝的冷卻速率為15-18℃/s。本發明的有益效果在於：(1)整個製造工藝中無需新增噴塗防脫碳塗料的設備和材料，可操作性強，且顯著降低了製造成本；(2)本發明的鑄坯厚度僅為55-90mm，且鑄坯的入爐溫度達到800℃以上，而出爐溫度僅為1100-1150℃，只需要短時低溫補熱就可以達到目標加熱溫度並實現溫度的均勻化，大幅度降低加熱過程鑄坯的表面脫碳現象；(3)爐內殘氧量與鑄坯的表面脫碳層深度並非呈現單純的線性關係，當殘氧量小於4.0％時，脫碳層深度與殘氧量呈正比關係；當殘氧量為4.0-5.0％時脫碳層深度達到峰值；當殘氧量大於5.0％時，脫碳層深度呈下降趨勢；此外，還要綜合考慮殘氧量與鑄坯表面氧化鐵皮的關係；當殘氧量小於1.5％時，鑄坯表面氧化鐵皮層薄，粘度大，顯著增加了除鱗的難度；當殘氧量大於5.0％時，表面燒損大，降低了成材率；為此，將殘氧量控制在1.5-4.0％範圍內，能最大限度的降低單面脫碳層比例，提高產品質量；(4)採用控制壓縮比和前段快冷工藝的層流冷卻方法，可進一步減少高碳的表面脫碳層深度；(5)能將高碳鋼板帶單面脫碳層比例控制在小於0.7％的範圍內。附圖說明下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：圖1是實施例1中高碳鋼65Mn的脫碳組織形貌；圖2是實施例2中高碳鋼75Cr1的脫碳組織形貌；圖3是實施例3中高碳鋼SK85的脫碳組織形貌；圖4是實施例4中高碳鋼9SiCr的脫碳組織形貌；圖5是實施例5中高碳鋼SK95的脫碳組織形貌。具體實施方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。一種單面脫碳層比例小於0.7％的熱軋高碳鋼板帶製造方法，主要製造流程包括：冶煉→精煉→薄板坯連鑄→鑄坯均熱→高壓水除鱗→精軋→層流冷卻→卷取。實施例1，如圖1所示，本實施例所生產的高碳鋼為65Mn，其化學成分如表1所示，其中碳含量為0.65％，鑄坯厚度60mm，帶鋼成品厚度(精軋後的帶鋼厚度)4.0mm，精軋後的帶鋼的壓縮比為15。連鑄坯的入爐溫度為850℃，出爐溫度1100℃，在爐時間20min，均熱爐內加熱段空氣過剩係數為1.26，均熱段為1.30，公共段為1.40，爐內殘氧量1.5％，層流冷卻採用前段快冷，冷卻速度約為18℃/s。產品的單面脫碳層比例如表2所示。實施例2，如圖2所示，本實施例所生產的高碳鋼為75Cr1，其化學成分如表1所示，其中碳含量為0.75％，鑄坯厚度90mm，帶鋼成品厚度(精軋後的帶鋼厚度)6.0mm，精軋後的帶鋼的壓縮比為15。連鑄坯的入爐溫度為920℃，出爐溫度1140℃，在爐時間23min，均熱爐內加熱段空氣過剩係數為1.30，均熱段為1.35，公共段為1.45，爐內殘氧量3.8％，層流冷卻採用前段快冷，冷卻速度約為10℃/s。產品的單面脫碳層比例如表2所示。實施例3，如圖3所示，本實施例所生產的高碳鋼為SK85，其化學成分如表1所示，其中碳含量為0.85％，鑄坯厚度90mm，帶鋼成品厚度5.0mm，精軋後的帶鋼的壓縮比為18。連鑄坯的入爐溫度為900℃，出爐溫度1140℃，在爐時間25min，均熱爐內加熱段空氣過剩係數為1.26，均熱段為1.32，公共段為1.40，爐內殘氧量1.6％，層流冷卻採用前段快冷，冷卻速度約為15℃/s。產品的單面脫碳層比例如表2所示。實施例4，如圖4所示，本實施例所生產的高碳鋼為9SiCr，其化學成分如表1所示，其中碳含量為0.90％，鑄坯厚度55mm，帶鋼成品厚度(精軋後的帶鋼厚度)1.5mm，精軋後的帶鋼的壓縮比為36。連鑄坯的入爐溫度為950℃，出爐溫度1150℃，在爐時間30min，均熱爐內加熱段空氣過剩係數為1.28，均熱段為1.32，公共段為1.42，爐內殘氧量2.5％，層流冷卻採用前段快冷，冷卻速度約為20℃/s。產品的單面脫碳層比例如表2所示。實施例5，如圖5所示，本實施例所生產的高碳鋼為SK95，其化學成分如表1所示，其中碳含量為0.95％，鑄坯厚度70mm，帶鋼成品厚度(精軋後的帶鋼厚度)3.0mm，精軋後的帶鋼的壓縮比為23.3。連鑄坯的入爐溫度為950℃，出爐溫度1150℃，在爐時間30min，均熱爐內加熱段空氣過剩係數為1.30，均熱段為1.33，公共段為1.44，爐內殘氧量3.0％，層流冷卻採用前段快冷，冷卻速度約為18℃/s。產品的單面脫碳層比例如表2所示。表1實施例中涉及鋼種的化學成分實施例鋼種牌號CSiMnCr165Mn0.650.211.0≤0.20275Cr10.750.230.700.403SK850.850.190.250.2049SiCr0.901.200.401.05SK950.950.200.30/表2實施例中涉及鋼種的表面脫碳情況本發明目前已經實現了65Mn、75Cr1、SK85、9SiCr、SK95等系列高碳鋼的上線試製，產品的表面脫碳層比例可控制在0.7％以下。按照年產量10000噸，噸鋼效益500元計算，年效益為500萬元。應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp