[发明专利]一种含Cu低合金钢生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含Cu低合金钢生产方法，属于轧钢技术领域。

背景技术

向含Cu低合金钢中加入Ni元素，将Ni/Cu比控制在1/2～2/3范围，形成稳定的高熔点Cu-Ni合金相是抑制含Cu钢表面铜脆缺陷的主要技术措施，但加Ni导致合金成本显著增加。因此，有效实现不加Ni的含Cu低合金高表面质量钢材的稳定生产，对降低含Cu钢材生产成本具有重要意义。

含Cu钢材在加热和高温变形过程中，Cu在铁皮和钢基体界面富集主要发生在1080℃以下，而富铜相向奥氏体晶界渗透并导致钢材表面出现沿晶开裂主要发生在1080℃以上。为提高不加Ni的含Cu钢的表面质量，国内外采取的主要技术措施是：在1080℃以上加热时采用弱还原性气氛，增加开轧前的除鳞道次，并减少粗轧道次变形量和增加应变速率。该技术措施以减轻或抑制已有富铜相的危害为重点，而未控制1080℃以下富铜相的产生过程。采用该技术生产的不加Ni的Cu含量高于0.50％的钢时，需要特殊的加热设备或复杂的除鳞工艺，其操作性和实用性受到较大限制。因此，需要开发出一种高表面质量的不加Ni的含Cu钢制造方法。

中国专利申请号03825411.5公开了“表面性状优良的含Cu钢材及其制造方法”，该专利抑制铜脆缺陷的重点是消除已经产生的大量富铜相的有害影响，而不是避免大量富Cu相的产生。

中国专利申请号200710200906.8公开了“含铜钢加热方法及其生产的含铜钢”，该专利没考虑控制合适的加热气氛，而仅强调加热温度控制，且在1000～1050℃进行长达30～60min的保温非常不利于减少Cu在铁皮与钢基体界面的富集数量。

发明内容

本发明的目的是提供一种含Cu低合金钢生产方法，解决了传统热轧工艺流程生产不加Ni的含Cu低合金钢表面质量问题。

本发明的技术解决方案是：本发明一种含Cu低合金钢生产方法，钢的化学成分按质量百分数(wt％)为：C：≤0.20％，Si：≤0.75％，Mn：≤2.00％，P：≤0.15％，S：≤0.035％，Cu：0.05～1.50％，Cr：≤5.00％，Mo：≤0.30％，Nb：≤0.15％，V：≤0.15％，Ti：≤0.15％，其余为Fe和不可避免的杂质。采用“钢坯→加热炉→粗轧→精轧→卷取”的生产工艺流程，其特征在于：

(1)加热炉内加热分别按预热段、加热一段、加热二段和均热段进行；预热段出口温度控制在300～400℃；加热一段的升温速率为9～11℃/min，出口温度控制在700～800℃；加热二段的升温速率为12～15℃/min，出口温度控制在1220～1260℃；均热段保温时间40～50min，出口温度控制在1240～1280℃；钢坯总的在炉时间为150～180min；加热一段采用氧化性气氛，加热二段和均热段均采用弱还原性气氛；利用热值为2300～2400kcal/Nm³燃气加热时，除预热段外，加热一段、加热二段和均热段的空燃比分别为2.5～2.7、2.0～2.2和1.8～2.0。

(2)粗轧采用6道次，每道次均除鳞；第一道次应变量控制在0.18以下，其余道次应变量均控制在0.45以下；除第一道次外，其余道次变形温度均控制在1080℃以下。

本发明的发明思路是：减少1080℃以下低温加热过程中Cu向铁皮与钢基体界面的富集数量，增加1080℃以上高温加热过程中界面富集Cu向钢基体和铁皮内部扩散数量，并抑制粗轧变形过程中Cu向奥氏体晶界渗透。具体思路如下：

1)加热炉预热段：充分利用烟气余热将钢坯加热到300～400℃，以减少后续加热升温过程的燃料消耗。

2)加热炉加热一段：在氧化性气氛下，以9～11℃/min升温速率将钢坯快速加热至700～800℃，以利于炉内燃气充分燃烧并降低氧化铁皮生成速率。氧化性气氛下加热可将加热二段和均热段弱还原性气氛加热时未充分燃烧的燃气燃烧；含Cu钢在氧化性气氛下加热至800℃以下时氧化铁皮生成速率较为缓慢，因此，将加热一段出口温度控制在700～800℃可减少该段氧化铁皮生成数量，从而减少Cu在铁皮和钢基体界面的富集数量。