[发明专利]一种连铸坯生产大规格高致密圆钢的方法

说明书

本发明涉及一种连铸坯生产大规格高致密圆钢的方法,圆钢是由两种圆坯组合轧制而成，其中大圆坯采用中碳设计，小圆坯采用低碳设计。为了生产大规格的圆钢，对大圆坯开坯，促进大圆坯近表层组织的致密化，然后穿孔去除芯部，然后将芯部质量相较更好的小圆坯和大圆坯组合，组合前在小圆坯表面涂上防氧化涂料，其目的是减少组合坯加热过程中在结合界面处发生氧化。组合坯的轧制采用粗轧、中轧和精轧，粗轧过程中利用淬水环对坯料表面多次喷水，使表层组织硬化，促进结合界面的结合，并有助于促进轧制变形向圆坯芯部传递，使热轧材拥有均匀致密的低倍组织。

技术领域

本发明涉及圆钢的制造方法，尤其涉及一种大规格高致密圆钢的生产方法。

背景技术

近几年大型设备、特种设备得到显著发展，并还有较大的发展前景。其相应的零件规格也随之增大，其中不乏精密型零件，这些零件往往对加工尺寸精度的要求极为严格。加工方式分为冷加工和热加工，热加工往往还伴有组织调质的热处理工艺，对于高强度型材料，热处理容易引起零件变形，不适用于加工尺寸精度要求高的产品。对于加工精度要求高的零件，目前冷加工仍然是主要方式。

大尺寸零件的加工需要用到大规格的钢材，开发大规格钢材成为企业的研发课题之一。钢材的生产主要由连铸和模铸两种工艺，其中连铸工艺的生产周期短、成材率高、能耗也低是企业的主要生产方式，但随着连铸坯生产规格的变大，连铸坯芯部的质量控制难度也显著上升，表现为大规格连铸坯的芯部偏析、疏松难以达到要求，要改善这些偏析、消除疏松，往往需要依赖后期的大压下轧制，有些甚至需要使用到热锻，这无疑给后期的热成型带来极大的挑战，且对于大规格铸坯而言，轧制变形很难深入到芯部。模铸虽然能够提高铸坯的致密性，改善芯部疏松，但模铸的能耗高、成材率低、生产周期长，往往不作为批量生产的优选方式。

基于上述生产现状，开发以连铸坯生产大规格高致密钢材的方法成为企业重要的研发方向之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种连铸坯生产大规格高致密圆钢的方法。

本申请的圆钢是由两种成分的圆坯组合轧制而成，其中大圆坯采用中碳设计，小圆坯采用低碳设计，其它相同的元素成分按质量百分比计均满足：Si:≤0.040％，Mn:0.55～1.5％，Cr:1.10～2.0％，S:≤0.050％,P:≤0.010％,Al:0.020～0.045％，N:0.008～0.021％，余量为Fe及不可避免的杂质。

大圆坯的元素成分还包括Cu和Mo，且满足(Cu+Mo)≤0.06％，小圆坯的元素成分还包括Ni，Ni的含量为0.02-0.08％。

本发明钢各化学元素对应的主要作用及设计依据是：

C:碳是对钢的强度贡献最大的元素。碳溶解在钢中形成间隙固溶体，起固溶强化的作用，但是碳含量的增加会使钢的塑性、韧性明显变差，从而影响圆钢的韧性。而对于一些长轴类零件而言，芯部韧性越高越有利于长轴类零件的抗疲劳性能，考虑到这一点，本申请将圆钢中心的小圆坯采用低碳设计0.12-0.20wt％。另外，为了提高圆钢表层强度、硬度等，将用于圆钢表层的大圆坯采用中碳设计0.4-0.6wt％，另外在轧制过程中，尤其是粗轧过程中，通过向高温状态下的圆钢表面喷水，可以对表层组织起到在线淬火的激冷效果，硬化表层组织，碳含量越高，硬度越高，传递轧制变形的能力越强，可以促进轧制变形深入到钢坯芯部，促进芯部的致密度。

Si:在高温状态下，钢材中的硅元素会提高脱碳现象，另外，当需要对圆钢进行后期渗碳处理时，Si会在渗碳过程中出现晶间氧化现象。因此，本申请严格控制Si的含量，本发明Si含量的选择范围为Si≤0.040％。

Mn:锰是提高淬透性最有效的合金元素，它溶入铁素体中有固溶强化作用，同时能够改善钢的热处理性能，细化珠光体晶粒，提高钢的强度和硬度。本发明中的Mn含量选择范围为0.55～1.5％。