石钢二轧厂棒材带状组织缺陷控制工艺探讨与改进.docVIP

石钢二轧厂带状组织缺陷控制工艺探讨与改进 郭书玲 （石家庄钢铁有限责任公司，河北 石家庄 050031） 摘 要：石家庄钢铁有限责任公司为进一步降低中低碳合金结构钢带状组织缺陷，经轧钢工序控制并降低带状组织级别，满足用户的需求，进行了理论探讨和生产实践，取得了明显效果。 关键词：中低碳合金结构钢 带状组织 石家庄钢铁有限责任公司（简称石钢）主要生产品种：优质碳素结构钢、合金结构钢、齿轮钢、弹簧钢、轴承钢、非调质钢等汽车用钢及管坯钢、锚链钢。石钢第二轧钢厂为了进一步提高产品质量，对钢材带状组织缺陷进行了理论探讨和生产实践，取得了明显效果。 1、带状组织： 由于钢锭（铸坯）所固有的枝晶偏析，在轧制延伸过程中，沿轧制方向形成铁素体和珠光体交替重叠的带状分布，称为带状组织。 2、带状组织的危害：带状组织的存在使钢的组织不均匀，并影响钢材性能，形成各向异性，降低钢的塑性、冲击韧性和断面收缩率，造成冷弯不合、冲击废品率高，热处理时钢材容易变形等不良后果。 3、加热及冷却时的组织转变： 3.1、加热时的组织转变： 合金结构钢属于亚共析钢，通常含有一种或几种合金元素。其室温下的平衡组织是由铁素体相和珠光体相组成的复相物。钢的加热，目的是为了获得奥氏体，奥氏体是钢在高温状态下的组织，但奥氏体的晶粒大小、成分、以及奥氏体的均匀程度，对钢材冷却后的组织与性能有重大影响。合金结构钢连铸坯的加热过程实际上是珠光体→奥氏体的转变、碳化物的扩散和溶解以及奥氏体均匀化的过程： 晶粒结构 表示符号 晶格结构 晶粒存在温度范围 最大溶碳量 奥氏体 A 面心立方 727℃~1394℃ 2.11% 铁素体 F 体心立方 0℃~912℃ 0.0218% 渗碳体 Cem 正交点阵 0℃~1227℃ 6.69% 珠光体 P 铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠，紧密混合的复相物 0℃~727℃ 0.77 3.2、冷却时的组织转变： 冷却过程是钢热处理的关键过程，对控制钢在冷却后的组织与性能起着决定性的作用。同一种钢在相同条件下获得的奥氏体组织，在不同的冷却条件下（冷却的开始温度、冷却速度等）所获得的组织与性能不同。 4、带状组织的抑止或者减轻方法： 4.1、调整加热制度：提高加热温度并延长加热时间，使形成枝晶偏析的元素（如：Mn等）、残余碳化物扩散均匀，达到理想得奥氏体均匀化，同时使奥氏体的晶粒尺寸超过原始带状的条带宽度，以减轻原始带状。 4.2、控制合理的终轧温度，适当降低终轧温度（以接近Ac3为宜），细化奥氏体晶粒，以达到细化铁素体晶粒，从而加大其与富锰带带间距s之间的差别，减轻带状组织。 4.3、加大终轧后冷却速度，抑止碳在原始带状基础上的长距离扩散，消除或减轻铁素体珠光体带状。同时兼顾考虑冷却速度过大带来的魏氏组织缺陷。 5、石钢二轧钢厂对钢材（以20CrMnTi为代表）带状组织缺陷进行了生产实验分析。 5.1、二轧厂工艺主要技术参数： 工序 名称 单位 技术参数 坯料 坯型断面 mm×mm 150×150 供热 设备名称 台 3m半径煤气发生炉（3台） 煤气量 m3/h 18000 加热 加热炉（长×宽） mm×mm 33042×3712 燃烧方式 ／ 蓄热式 小时产量 t/h 55 轧制 轧机 ／ φ530×1/φ400×3 5.2、实验目的： 不同的轧钢生产工艺参数（加热制度、冷却速度）条件下，钢材微观组织形貌、带状级别、硬度情况，进而探讨工艺控制手段。 5.3、试验方案：方案一： 方案二： 5.4、实验内容： 5.4.1、采用20CrMnTi 1502连铸坯（炉号6209689）生产φ65规格圆钢按方案一进行实验。 5.4.2、采用20CrMnTi 1502连铸坯（炉号6111817）生产φ60规格圆钢按方案二进行实验。 5.5、试验过程： 5.5.1、按方案一试验记录如下： 组别 加热温度（平均） 加热 时间 终轧温度（℃） 冷却方式 预热段 加热段 均热段 1 2 3 Ⅰ-1 767 1196 1217 3.75h 980 930 880 正常 风冷 Ⅰ-2 835 1210 1235 1.93h 980 930 880 正常 风冷 温度曲线（实时数据库1点/1分钟）： 5.5.2、按方案二试验记录如下： 组别 加热温度（平均） 加热 时间 冷却方式 预热段 加热段 均热段 Ⅱ-1 805 1193 1209 2.17h 正常 风冷 Ⅱ-2 792 1248 1246 4.5h 正常 风冷 温度曲线（实时数据库1点/1分钟）： 5.6、检验结果： 5.6.1、方案一的检验结果： 工艺控制 检验结果 试样编号 预热段 加热段 均热段 加热时间 终轧温度 冷却方式 带状级别 硬度