專利名稱：一種含Cu低合金鋼生產方法
技術領域：
本發明涉及一種含Cu低合金鋼生產方法，屬于軋鋼技術領域。
背景技術：
向含Cu低合金鋼中加入Ni元素，將Ni/Cu比控制在1/2 2/3范圍，形成穩定的 高熔點Cu-Ni合金相是抑制含Cu鋼表面銅脆缺陷的主要技術措施，但加M導致合金成本 顯著增加。因此，有效實現不加M的含Cu低合金高表面質量鋼材的穩定生產，對降低含Cu 鋼材生產成本具有重要意義。含Cu鋼材在加熱和高溫變形過程中，Cu在鐵皮和鋼基體界面富集主要發生在 1080°C以下，而富銅相向奧氏體晶界滲透并導致鋼材表面出現沿晶開裂主要發生在1080°C 以上。為提高不加Ni的含Cu鋼的表面質量，國內外采取的主要技術措施是在1080°C以 上加熱時采用弱還原性氣氛，增加開軋前的除鱗道次，并減少粗軋道次變形量和增加應變 速率。該技術措施以減輕或抑制已有富銅相的危害為重點，而未控制1080°C以下富銅相的 產生過程。采用該技術生產的不加M的Cu含量高于0.50%的鋼時，需要特殊的加熱設備 或復雜的除鱗工藝，其操作性和實用性受到較大限制。因此，需要開發出一種高表面質量的 不加Ni的含Cu鋼制造方法。中國專利申請號03825411. 5公開了 “表面性狀優良的含Cu鋼材及其制造方法”， 該專利抑制銅脆缺陷的重點是消除已經產生的大量富銅相的有害影響，而不是避免大量富 Cu相的產生。中國專利申請號200710200906. 8公開了 “含銅鋼加熱方法及其生產的含銅鋼”， 該專利沒考慮控制合適的加熱氣氛，而僅強調加熱溫度控制，且在1000 1050°C進行長達 30 60min的保溫非常不利于減少Cu在鐵皮與鋼基體界面的富集數量。
發明內容
本發明的目的是提供一種含Cu低合金鋼生產方法，解決了傳統熱軋工藝流程生 產不加M的含Cu低合金鋼表面質量問題。本發明的技術解決方案是本發明一種含Cu低合金鋼生產方法，鋼的化學成分 按質量百分數(wt% )為C 彡 0. 20%，Si 彡 0. 75%，Mn 彡 2. 00%，P 彡 0. 15%，S 彡 0. 035%,Cu 0. 05 1. 50%,Cr 彡 5. 00%,Mo 彡 0. 30%,Nb 彡 0. 15%,V 彡 0. 15%, Ti ·.( 0. 15%，其余為Fe和不可避免的雜質。采用“鋼坯一加熱爐一粗軋一精軋一卷取”的 生產工藝流程，其特征在于(1)加熱爐內加熱分別按預熱段、加熱一段、加熱二段和均熱段進行；預熱段出口 溫度控制在300 400°C ；加熱一段的升溫速率為9 IPC /min,出口溫度控制在700 8000C ；加熱二段的升溫速率為12 15°C /min,出口溫度控制在1220 1260°C ；均熱段保 溫時間40 50min，出口溫度控制在1240 1280°C ；鋼坯總的在爐時間為150 180min ； 加熱一段采用氧化性氣氛，加熱二段和均熱段均采用弱還原性氣氛；利用熱值為2300 2400kcal/Nm3燃氣加熱時，除預熱段外，加熱一段、加熱二段和均熱段的空燃比分別為 2. 5 2. 7,2. 0 2. 2 和 1. 8 2. 0。(2)粗軋采用6道次，每道次均除鱗；第一道次應變量控制在0. 18以下，其余道次 應變量均控制在0. 45以下；除第一道次外，其余道次變形溫度均控制在1080°C以下。本發明的發明思路是減少1080°C以下低溫加熱過程中Cu向鐵皮與鋼基體界面 的富集數量，增加1080°C以上高溫加熱過程中界面富集Cu向鋼基體和鐵皮內部擴散數量， 并抑制粗軋變形過程中Cu向奧氏體晶界滲透。具體思路如下1)加熱爐預熱段充分利用煙氣余熱將鋼坯加熱到300 400°C，以減少后續加熱 升溫過程的燃料消耗。2)加熱爐加熱一段在氧化性氣氛下，以9 IPC /min升溫速率將鋼坯快速加 熱至700 800°C，以利于爐內燃氣充分燃燒并降低氧化鐵皮生成速率。氧化性氣氛下加 熱可將加熱二段和均熱段弱還原性氣氛加熱時未充分燃燒的燃氣燃燒；含Cu鋼在氧化性 氣氛下加熱至800°C以下時氧化鐵皮生成速率較為緩慢，因此，將加熱一段出口溫度控制在 700 800°C可減少該段氧化鐵皮生成數量，從而減少Cu在鐵皮和鋼基體界面的富集數量。3)加熱爐加熱二段在弱還原性氣氛下，以12 15°C /min升溫速率將鋼坯由 700 800°C快速加熱至1220 1260°C，減少Cu向鐵皮與鋼基體界面富集的數量。含Cu 鋼在氧化性氣氛下加熱至800°C以上時氧化鐵皮生成速率迅速增加，而在弱還原性氣氛下 加熱可顯著降低氧化鐵皮生成速率。加熱溫度在800 1080°C時，Cu向鐵皮和鋼基體界面 富集的速度大于界面富集Cu向鐵皮和鋼基體的擴散速度。以12 15°C /min的升溫速度 進行快速升溫，減少鋼坯在800 1080°C停留時間，有利于抑制Cu在鐵皮與鋼基體界面的 _集。4)加熱爐均熱段在弱還原性氣氛下，提高出爐溫度至1240 1280°C并延長均熱 時間至40 50min，增加鐵皮與鋼基體界面富集Cu向鐵皮和鋼基體擴散數量。提高出爐溫 度和延長均熱時間，均有利于鐵皮與鋼基體界面已經富集的Cu有足夠時間和動力學條件 向鋼基體內部擴散或向氧化亞鐵表面擴散。5)粗軋階段粗軋采用6道次，每道次均除鱗；第一道次應變量控制在0. 18以下， 其余道次應變量均控制在0. 45以下；除第一道次外，其余道次變形溫度均控制在1080°C以 下，抑制界面富集液態Cu在粗軋階段向奧氏體晶界滲透。粗軋道次控制在6道次，以避免 單道次變形量過大；第一道次變形溫度偏高，適宜采用較小的變形量；采用每道次除鱗，在 改善除磷效果的同時，控制第一道次以外的鋼坯表面溫度小于1080°C。本發明一種含Cu低合金鋼生產方法的有益效果1)采用本發明一種含Cu低合金鋼生產方法，通過嚴格控制加熱工藝制度、粗軋除 鱗和變形溫度制度，可省去價格昂貴的Ni合金，以較低成本生產出含Cu低合金高表面質量 的鋼材。2)采用本發明一種含Cu低合金鋼生產方法，可極大增加耐候鋼、耐磨鋼、艦艇鋼 等含Cu鋼材成分設計的靈活性，可應用于水泥攪拌罐體、通訊電力塔架和艦艇板等領域。
具體實施例方式本發明提供一種含Cu低合金鋼生產方法，可廣泛應用于含Cu低合金鋼的生產。
兩種鋼的化學成分如表1所示，實施例1和實施例2的銅質量百分數分別為
0.30%和 1. 20%。 兩種鋼的加熱工藝制度和粗軋道次應變量如表2和表3所示實施例1采用熱值為2400kCal/Nm3燃氣加熱，鋼坯以100°C入加熱爐，經64min預 熱至390°C ；然后進入加熱一段，在空燃比為2. 7的氧化性氣氛下，以10. 250C /min的升溫 速率，經40min時間快速升溫至800°C ；進入加熱二段后，在空燃比為2. 1的弱還原性氣氛 下，以13. O0C /min的升溫速率，經35min快速升溫至1255°C ；進入均熱段后，在空燃比為
1.9的更弱還原性氣氛下，經40min的高溫保溫后出加熱爐，出爐溫度1280°C。鋼坯出加熱 爐后，經過粗除鱗后粗軋，粗軋采用6道次軋制，每道次均除鱗；各道次應變量分別為0. 16、 0. 32,0. 28,0. 30,0. 36和0. 44 ；除第一道次外，后5道次軋制溫度分別為1049°C、1037°C、 1044°C、1030°C和1025°C。實例1粗軋后的中間坯經精軋后，得到表面質量優良的鋼板，鋼 板邊部未見因銅脆引起的翹皮或結疤缺陷。實例2采用熱值為2300kCal/Nm3燃氣加熱，鋼坯以140°C入加熱爐，經42min預 熱至310°C ；然后進入加段一段，在空燃比為2. 5的氧化性氣氛下，以11. O0C /min的升溫 速率，經40min時間快速升溫至750°C ；進入二加段后，在空燃比為2. 0的弱還原性氣氛下， 以15.0°C /min的升溫速率，經32min快速升溫至1230°C ；進入均熱段后，在空燃比為1.8 的更弱還原性氣氛下，經50min的高溫保溫后出加熱爐，出爐溫度1240°C。鋼坯出加熱爐 后，經過粗除鱗后粗軋，粗軋采用6道次軋制，每道次均除鱗；各道次應變量分別為0. 14、 0. 33,0. 31,0. 31,0. 37和0. 40 ；除第一道次外，后5道次軋制溫度分別為1018°C、1015°C、 1004°C、1010°C和1012°C。實例2粗軋后的中間坯經精軋后，得到表面質量優良的鋼板，鋼 板邊部未見因銅脆引起的翹皮或結疤缺陷。表1鋼的化學成分
CSiMnPSCuTiNbAlCa實例10.180.081.400.0100.0050.300.015-0.0360.0012實例20.030.250.600.0120.0031.200.0300.0200.0400.0010表2加熱工藝參數
加熱參數入爐溫預熱段出預熱時間加熱一加熱一加熱一加熱二度/°c口溫度/"C/min段空燃段出口段加熱段空燃比溫度"C時間比/min實例1100390642.7800402.1實例2140310422.5750402.0加熱參數加熱二加熱二段均熱段空燃均熱段均熱時在爐時段出口加熱時間比出口溫間/min間/min溫度/"C/min度/°c實例11255351.9128040179實例21230321.8124050164 表3粗軋各道次應變量
權利要求
一種含Cu低合金鋼生產方法，鋼的化學成分按質量百分數(wt％)為C＜0.20％，Si≤0.75％，Mn≤2.00％，P≤0.15％，S≤0.035％，Cu0.05～1.50％，Cr≤5.00％，Mo≤0.30％，Nb≤0.15％，V≤0.15％，Ti≤0.15％，其余為Fe和不可避免的雜質。采用“鋼坯→加熱爐→粗軋→精軋→卷取”的生產工藝流程，其特征在于(1)加熱爐內加熱分別按預熱段、加熱一段、加熱二段和均熱段進行；預熱段出口溫度控制在300～400℃；加熱一段的升溫速率為9～11℃/min，出口溫度控制在700～800℃；加熱二段的升溫速率為12～15℃/min，出口溫度控制在1220～1260℃；均熱段保溫時間40～50min，出口溫度控制在1240～1280℃；鋼坯總的在爐時間為150～180min；加熱一段采用氧化性氣氛，加熱二段和均熱段均采用弱還原性氣氛；利用熱值為2300～2400kcal/Nm3燃氣加熱時，除預熱段外，加熱一段、加熱二段和均熱段的空燃比分別為2.5～2.7、2.0～2.2和1.8～2.0。(2)粗軋采用6道次，每道次均除鱗；第一道次應變量控制在0.18以下，其余道次應變量均控制在0.45以下；除第一道次外，其余道次變形溫度均控制在1080℃以下。
全文摘要
本發明涉及一種含Cu低合金鋼生產方法，對不加Ni的Cu質量百分數為0.05～1.50％的低合金鋼在加熱爐內加熱分別按預熱段、加熱一段、加熱二段和均熱段進行；各段出口溫度控制分別為300～400℃、700～800℃、1220～1260℃和1240～1280℃；加熱一段、二段的升溫速率分別為9～11℃/min、12～15℃/min，均熱段保溫時間40～50min，鋼坯總的在爐時間為150～180min；粗軋采用6道次，每道次均除鱗。本發明的優點是可以在不采用昂貴金屬鎳的情況下，實現高表面質量含Cu鋼的生產。
文檔編號C22C38/28GK101956138SQ201010235930
公開日2011年1月26日 申請日期2010年7月22日 優先權日2010年7月22日
發明者于浩淼, 劉錕, 吳耐, 張鵬程, 王魁周, 郭佳 申請人:首鋼總公司;河北省首鋼遷安鋼鐵有限責任公司