專利名稱：一種48MnV圓鋼的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金軋制領(lǐng)域，涉及一種將連鑄動態(tài)輕壓下和大壓下軋制工藝合并在一起的48MnV圓鋼的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
48MnV為熱鍛用非調(diào)質(zhì)鋼，主要用于制造柴油機曲軸，48MnV鋼為Mn — V系珠光體 +鐵素體型非調(diào)質(zhì)鋼，為了獲得較好的綜合力學(xué)性能，采用了連鑄大方坯凝固末端動態(tài)輕壓下技術(shù)。凝固末端動態(tài)輕壓下技術(shù)始于20世紀(jì)70年代末、80年代初，是在輥縫收縮技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)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余鋼液向鑄坯中心流動，從而達(dá)到改善鑄坯中心偏析和中心疏松的目的。這項技術(shù)首先在日本新日鐵公司得到成功應(yīng)用，目前，凝固末端輕壓下技術(shù)在板坯連鑄、大方坯連鑄中得到了較為廣泛的應(yīng)用，并認(rèn)為輕壓下技術(shù)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(chǎn)品質(zhì)量和開發(fā)高附加值產(chǎn)品的重要手段，已成為連鑄關(guān)鍵技術(shù)的重要組成部分。此外連鑄坯在1300°C以上時應(yīng)避免強冷，防止鑄坯出現(xiàn)表面和內(nèi)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(diào)節(jié)技術(shù)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(qū)域矯直時，鑄坯中微細(xì)的Nb、V的化合物沿奧氏體晶界析出，使鋼的延塑性變差，導(dǎo)致鑄坯表面易產(chǎn)生裂紋。弱冷能減小鑄坯的熱應(yīng)力，避免在900°C左右脆性區(qū)發(fā)生矯直裂紋，防止坯殼中已經(jīng)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。中心疏松和中心偏析是高中碳鋼連鑄大方坯典型的內(nèi)部缺陷，它是由于鋼在凝固過程中樹枝晶發(fā)達(dá)，容易在鑄坯芯部形成樹枝晶“搭橋”，再加上凝固過程選分結(jié)晶的作用使枝晶間富集了大量低熔點的溶質(zhì)，在凝固末期，鑄坯凝固末端固液兩相區(qū)的凝固收縮產(chǎn)生的強大抽吸力引起樹枝晶間富集雜質(zhì)的殘余液體向中心流動并充填于其中，從而產(chǎn)生鑄坯中心偏析，并伴隨有中心疏松和殘余縮孔等缺陷。動態(tài)輕壓下技術(shù)即是準(zhǔn)確確定鑄坯凝固末端位置，并通過在凝固末端區(qū)域?qū)﹁T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(nèi)部孔隙。這一方面可消除或減少鑄坯收縮形成的內(nèi)部孔隙，防止晶間富集溶質(zhì)的鋼液向鑄坯中心橫向流動；另一方面輕壓下產(chǎn)生的擠壓作用還可以使液芯中富集的溶質(zhì)鋼液沿拉坯方向反向流動，使溶質(zhì)元素在鋼液中重新分配。從而使鑄坯的凝固組織更加均勻、致密，達(dá)到改善中心偏析和減少中心疏松的目的。相關(guān)研究表明當(dāng)鑄坯中心固相率fs<30%時，中心疏松和中心偏析幾乎不會發(fā)生， 如果此時采用輕壓下或較大的收縮輥縫量，反而容易漏鋼或鑄坯產(chǎn)生鼓肚，增加內(nèi)部裂紋的發(fā)生率。而當(dāng)鑄坯中心固相率fs=100%時，中心疏松和中心偏析已經(jīng)形成，則輕壓下不能對其進行控制，起不到應(yīng)有的改善效果。因此，國內(nèi)外采用輕壓下的鋼廠，其輕壓下作用區(qū)在fs=30% 100%的范圍內(nèi)。連鑄機控制系統(tǒng)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(dǎo)向系統(tǒng)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(xù)動態(tài)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(zhǔn)凝固點并實施輕壓下是實現(xiàn)動態(tài)輕壓下的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。連鑄機系統(tǒng)根據(jù)澆注速度、鋼種、鑄坯厚度和鋼水溫度等參數(shù)，計算出鑄坯內(nèi)部液芯率和凝固率分布。然后通過二級過程機給出理想的輥縫收縮曲線，并在輥縫收縮區(qū)域?qū)嵤┹p壓下，以減輕鑄坯由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時產(chǎn)生的中心疏松、中心偏析和內(nèi)部裂紋等缺陷。動態(tài)輕壓下的控制系統(tǒng)由一級系統(tǒng)和二級系統(tǒng)組成。一級系統(tǒng)功能一是位置測量及電信號傳輸，二是液壓系統(tǒng)操作；二級系統(tǒng)功能一是模式選擇，二是根據(jù)鑄機的運行參數(shù)計算出理想的輥縫參數(shù)送到一級PLC系統(tǒng)，一級系統(tǒng)根據(jù)二級系統(tǒng)送來的數(shù)據(jù)指令及位置傳感器的實測值，通過液壓閥組調(diào)整，控制SMART扇形段調(diào)整輥縫，適應(yīng)不同鋼種、不同拉速等不同連鑄工藝的需求，以達(dá)到理想的狀態(tài)，其系統(tǒng)功能如下
(1)根據(jù)實際過程數(shù)據(jù)和鑄流信息進行鑄流跟蹤。(2)自動校準(zhǔn)扇形段。(3)設(shè)定值計算，它源于每個扇形段的輥縫設(shè)定值，取決于鑄流跟蹤收集的數(shù)據(jù)和輥縫的實測值。(4)根據(jù)實際情況可以采用靜態(tài)控制或動態(tài)控制。在連鑄方面，采用了不易卷入的中低碳專用保護渣和結(jié)晶器液面自動控制技術(shù)， 維持了結(jié)晶器液面的穩(wěn)定，防止結(jié)晶器保護渣的卷渣。大方坯大壓下軋制技術(shù)表面質(zhì)量和內(nèi)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(nèi)部質(zhì)量得到改善甚至消除，如疏松壓實、裂紋壓合、改善偏析、 分散夾雜。內(nèi)部裂紋是一種危險的質(zhì)量缺陷，可通過探傷等方式發(fā)現(xiàn)。通常內(nèi)部裂紋是在連鑄中孕育的，疏松和微裂紋有可能在軋制中發(fā)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(yīng)力狀態(tài)拉應(yīng)力一裂紋擴展、足夠壓應(yīng)力一愈合，其它溫度提高，壓下率提高，軋制速度降低，有利于愈合。針對產(chǎn)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、中心疏松、內(nèi)夾雜物，問題根源在連鑄，優(yōu)化軋制規(guī)程可緩解，優(yōu)化規(guī)程的一個重要參數(shù)變形區(qū)形變參數(shù)L/h，L / h小，厚件，雙鼓變形，L / h大，薄件，單鼓變形。東北大學(xué)劉相華教授給介紹了東北大學(xué)趙德文教授等利用上界法推導(dǎo)
L/h > 0.518中心壓應(yīng)力，有利于裂紋愈合。L/h < 0.518中心拉應(yīng)力，則裂紋擴展。 壓縮變形完全深入到軋件內(nèi)部，樹枝狀晶容易被破碎。通過在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)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(xì)化晶粒。 因此，在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)進行低溫、大壓下量的變形是獲得超細(xì)鐵素體晶粒的最有效的方法之一。采用多道次累積大變形軋制是獲得超細(xì)鐵素體晶粒的新的細(xì)化晶粒的方法，即應(yīng)變誘導(dǎo)相變和鐵素體的動態(tài)再結(jié)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種48MnV圓鋼的生產(chǎn)工藝，該生產(chǎn)工藝將連鑄動態(tài)輕壓下和大壓下軋制工藝合并在一起，實現(xiàn)疏松壓實、裂紋壓合、改善偏析、分散夾雜，以改善鋼的致密度、均勻性，從而改善鋼的機械性能。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
一種48MnV圓鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于該生產(chǎn)工藝將連鑄動態(tài)輕壓下和大壓下軋制工藝結(jié)合在一起生產(chǎn)48MnV圓鋼，具體步驟如下
1)采用連鑄動態(tài)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 余量是 Fe和和不可避免的夾雜；
2)在軋制生產(chǎn)線，對鑄坯加熱，采用大壓下工藝軋制，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(chǎn)品經(jīng)緩冷、精整、超聲波及渦流探傷、打包、入庫，得到48MnV圓鋼。本發(fā)明中，48MnV鑄坯按重量百分比成分優(yōu)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 余量是!^e 和和不可避免的夾
ο本發(fā)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硅的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(dāng)高的碳含量。2) Si固溶強化，沉淀強化和細(xì)晶強化都能使位錯移動困難，因而可有效提高鋼的強度，硅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，在鋼中有沉淀強化和細(xì)晶強化的作用。對非調(diào)質(zhì)鋼的研究證實了這一點。5) N:與V、Ti復(fù)合，起細(xì)晶強化作用。48MnV圓鋼為Mn—V系珠光體+鐵素體型非調(diào)質(zhì)鋼，主要用于制造柴油機曲軸。為了獲得較好的綜合力學(xué)性能，冶煉時采用了連鑄大方坯動態(tài)輕壓下技術(shù)，軋制時采用了大壓下軋制工藝，本發(fā)明將這兩項工藝疊加同時使用于非調(diào)質(zhì)鋼48MnV的生產(chǎn)，以改善鋼的致密度、均勻性。也可以用于碳結(jié)圓鋼、碳工圓鋼、合結(jié)圓鋼、彈簧圓鋼、不銹圓鋼、高溫合金圓鋼的生產(chǎn)。
本發(fā)明將連鑄動態(tài)輕壓下和大壓下軋制工藝兩項工藝結(jié)合生產(chǎn)48MnV圓鋼，達(dá)到疏松壓實、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(fā)明所述的48MnV圓鋼的生產(chǎn)工藝，該生產(chǎn)工藝將連鑄動態(tài)輕壓下和大壓下軋制工藝結(jié)合在一起生產(chǎn)48MnV圓鋼，具體步驟如下
1)采用連鑄動態(tài)輕壓下工藝得到符合要求的48MnV鑄坯。根據(jù)破真空后取樣結(jié)果按目標(biāo)值進行微調(diào)，加入TWe后喂C線，喂完可以立即喂入Al線，然后喂入MnN線(根據(jù)N含量，100m=26ppm按N回收率為90%，計算喂入氮線量 N，IOOm=O. 037% Mn)，攪拌^iiin以上喂入CaFe線80- 120m,完畢后保持靜攪!Bmin以上喂入Si^e線(喂入量lm/t，根據(jù)鋼水實際[S]，靜攪:3min以上取雙樣分析，繼續(xù)保持靜攪， 根據(jù)等樣結(jié)果繼續(xù)微調(diào)，微調(diào)合格后，取成品樣后吊包上連鑄。靜攪過程根據(jù)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(chǎn)線，對鑄坯加熱，采用大壓下工藝軋制，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(chǎn)線，主要是由軋鋼廠來生產(chǎn)48MnV鋼，為了保證充分的再結(jié)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 (鋼坯于初軋機入口處)，目標(biāo)值1100°C (除鱗后測溫)。終軋溫度控制在950-920°C左右(成品出口測溫)。3)產(chǎn)品經(jīng)緩冷、精整、超聲波及渦流探傷、打包、入庫，得到48MnV圓鋼。本發(fā)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采用動態(tài)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采用大壓下工藝軋制一緩冷一矯直一酸洗一修磨一倒棱一內(nèi)外探傷一成品檢驗一打包標(biāo)志一稱重一入庫。48MnV化學(xué)成份 客戶標(biāo)準(zhǔn)要求見表1: 表權(quán)利要求
1.一種48MnV圓鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于該生產(chǎn)工藝將連鑄動態(tài)輕壓下和大壓下軋制工藝結(jié)合在一起生產(chǎn)48MnV圓鋼，具體步驟如下1)采用連鑄動態(tài)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，余量是!^e和和不可避免的夾雜；2)在軋制生產(chǎn)線，對鑄坯加熱，采用大壓下工藝軋制，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(chǎn)品經(jīng)緩冷、精整、超聲波及渦流探傷、打包、入庫，得到48MnV圓鋼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的48MnV圓鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于48MnV鑄坯按重量百分比成分優(yōu)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 余量是!^e和和不可避免的夾雜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種48MnV圓鋼的生產(chǎn)工藝，該生產(chǎn)工藝將連鑄動態(tài)輕壓下和大壓下軋制工藝結(jié)合在一起生產(chǎn)48MnV圓鋼，具體步驟如下采用連鑄動態(tài)輕壓下工藝得到符合要求的48MnV鑄坯；在軋制生產(chǎn)線，對鑄坯加熱，采用大壓下工藝軋制，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(chǎn)品經(jīng)緩冷、精整、超聲波及渦流探傷、打包、入庫，得到48MnV圓鋼。本發(fā)明將連鑄動態(tài)輕壓下和大壓下軋制工藝合并在一起，實現(xiàn)疏松壓實、裂紋壓合、改善偏析、分散夾雜，以改善鋼的致密度、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(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者王時林 申請人:南京鋼鐵股份有限公司