一种缓解高碳钢中心碳偏析的加热方法与流程

1.本发明涉及炼钢连铸工艺领域，尤其涉及一种缓解高碳钢中心碳偏析的加热方法。


背景技术：

2.碳含量大于0.77％称为过共析钢，是高强度、高韧性、低松驰预应力钢丝或钢铰线的主要原料，主要应用于高架桥、大跨度桥梁、高层建筑、水坝、核电站、隧道等重要建设工程，所以线材制品厂对其原料的要求是非常严格的。由于高碳钢中碳元素含量较高、分配系数低，则其易发生偏析现象，对成分及组织的影响就会很大，中心碳偏析指数过高时即使通过轧制快冷也难以避免中心网状渗碳体的出现。造成由偏析现象的发生而导致的碳元素分布不均会遗传给成品，进而影响成品热轧盘条的组织和用户拉拔使用，所以碳元素沿拉坯方向分布的不均匀性严重制约了其产品质量稳定性。控制连铸坯中碳元素的偏析成为过共析钢生产的重点，为此提出一种缓解过共析钢中心碳偏析的生产方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种缓解高碳钢中心碳偏析的加热方法，通过增加缓冷装置和控制加热炉的时间、温度来减缓过共析钢的中心碳偏析。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5.本发明一种缓解高碳钢中心碳偏析的加热方法，连铸生产的铸坯断面下线后进入可控温缓冷装置，根据铸坯断面确定加热时间和温度进行缓冷，控制出缓冷装置后的温度；然后进行铸坯二次加热，同理根据铸坯断面确定加热制度。
6.进一步的，具体包括：
7.1).可控温缓冷装置
8.采用燃气加热以提升铸坯缓冷温度的可控温缓冷装置；
9.所述可控温缓冷装置主要包括：
10.(1)缓冷坑本体，该缓冷采钢结构框架，内衬为高温岩棉，要求高温岩棉可耐大于1200℃的高温；该缓冷坑为密封装置，采用顶部揭盖设计，使用吊车吊装铸坯进出；
11.(2)加热系统，在缓冷坑四壁均匀分布内混式烧嘴，使用自动点火设计，在缓冷坑四壁安装窥视孔，以目测缓冷坑内的情况，采用风机抽吸式排烟系统，烟气用以加热冷空气，以提升热效率；
12.(3)控制系统，采用自动控温设计，在预先设定了温度控制曲线后，通过安装在缓冷坑壁上热电偶和plc系统进行控制；
13.2).控温缓冷工艺
14.根据碳元素在铁中的发生扩散的温度制定不同断面的温度和缓冷时间；
15.铸坯下线后立即进缓冷坑，下线铸坯的温度为500～550℃；
16.150mm
×
150mm断面控温缓冷工艺：加热到950℃停止加热，进行保温，保温48h后开
盖缓冷，达到400℃以下出缓冷装置；
17.160mm
×
160mm断面控温缓冷工艺：加热到950℃停止加热，进行保温，保温56h后开盖缓冷，达到400℃以下出缓冷装置；
18.240mm
×
240mm断面控温缓冷工艺：加热到950℃停止加热，进行保温，保温64h后开盖缓冷，达到400℃以下出缓冷装置；
19.280mm
×
380mm断面控温缓冷工艺：加热到950℃停止加热，进行保温，保温72h后开盖缓冷；开盖冷却当铸坯温度达到400℃以下出缓冷装置；
20.3).铸坯二次加热制度
21.缓冷后进入轧线进行轧制，入炉预热段温度控制在600℃以下，加热段温度控制在980～1200℃，钢坯出炉温度1050～1150℃，保温时间随着断面的变化设置不同的加热时间和在炉总时间，其中：
22.150mm
×
150mm断面，加热时间40min，在炉总时间2h；
23.160mm
×
160mm断面，加热时间1h，在炉总时间2h30min；
24.240mm
×
240mm，加热时间1h30min，在炉总时间3h；
25.280mm
×
380mm断面，加热时间2h30min，在炉总时间3h30min。
26.进一步的，所述高碳钢质量百分比的化学成分为c：0.79％～0.95％、si：0.15％～0.90％、mn：0.60％～1.00％、p≤0.010％、s≤0.010％，v：0.01％～0.05％，cr：0.15％～0.45％，其余为fe及不可避免的杂质。
27.与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
28.通过本发明的实施，过共析钢的宏观偏析控制最佳，整体偏析评价最好，中心偏析指数最佳在1.03以内。
附图说明
29.下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
30.图1为取点位置图。
具体实施方式
31.本实例中过共析钢化学成分见表1。工艺路线：铁水预处理—转炉—精炼—连铸。重点是连铸坯进入缓冷装置的温度和后续加热温度和时间，具体实例的铸坯断面为150mm
×
150mm。铸坯经过可控温缓冷装置和温度、时间的选择，最终确定缓冷工艺：铸坯下线进入缓冷装置的温度503～520℃，加热到950℃停止加热，进行保温，保温48h后开盖缓冷，达到400℃以下出缓冷装置。铸坯二次加热的工艺：控制在炉时间为2h、1.5h、1h，加热温度1130～1150℃，出炉温度1080～1123℃。出炉后检验铸坯宏观碳偏析情况，检验取点位置如图1所示，具体检验值见表2所示，当在炉时间1h、1h30min时芯部碳元素没有得到扩散；当在炉时间超过2h时，中心碳元素才得到均匀扩散，控制碳偏析最佳，最终确定150mm
×
150mm断面铸坯的总在炉时间2h。
32.表2不同位置碳含量检验结果
[0033][0034]
编号说明：该炉钢熔炼成分碳含量为0.82。
[0035]
1#——在炉时间1h；
[0036]
2#——在炉时间1h30min；
[0037]
3#——在炉时间2h。
[0038]
通过本发明专利的实施，过共析钢的宏观偏析控制最佳，整体偏析评价最好，中心偏析指数最佳在1.03以内。
[0039]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。


技术特征：
1.一种缓解高碳钢中心碳偏析的加热方法，其特征在于，连铸生产的铸坯断面下线后进入可控温缓冷装置，根据铸坯断面确定加热时间和温度进行缓冷，控制出缓冷装置后的温度；然后进行铸坯二次加热，同理根据铸坯断面确定加热制度。2.根据权利要求1所述的缓解高碳钢中心碳偏析的加热方法，其特征在于，具体包括：1).可控温缓冷装置采用燃气加热以提升铸坯缓冷温度的可控温缓冷装置；所述可控温缓冷装置主要包括：(1)缓冷坑本体，该缓冷采钢结构框架，内衬为高温岩棉，要求高温岩棉可耐大于1200℃的高温；该缓冷坑为密封装置，采用顶部揭盖设计，使用吊车吊装铸坯进出；(2)加热系统，在缓冷坑四壁均匀分布内混式烧嘴，使用自动点火设计，在缓冷坑四壁安装窥视孔，以目测缓冷坑内的情况，采用风机抽吸式排烟系统，烟气用以加热冷空气，以提升热效率；(3)控制系统，采用自动控温设计，在预先设定了温度控制曲线后，通过安装在缓冷坑壁上热电偶和plc系统进行控制；2).控温缓冷工艺根据碳元素在铁中的发生扩散的温度制定不同断面的温度和缓冷时间；铸坯下线后立即进缓冷坑，下线铸坯的温度为500～550℃；150mm
×
150mm断面控温缓冷工艺：加热到950℃停止加热，进行保温，保温48h后开盖缓冷，达到400℃以下出缓冷装置；160mm
×
160mm断面控温缓冷工艺：加热到950℃停止加热，进行保温，保温56h后开盖缓冷，达到400℃以下出缓冷装置；240mm
×
240mm断面控温缓冷工艺：加热到950℃停止加热，进行保温，保温64h后开盖缓冷，达到400℃以下出缓冷装置；280mm
×
380mm断面控温缓冷工艺：加热到950℃停止加热，进行保温，保温72h后开盖缓冷；开盖冷却当铸坯温度达到400℃以下出缓冷装置；3).铸坯二次加热制度缓冷后进入轧线进行轧制，入炉预热段温度控制在600℃以下，加热段温度控制在980～1200℃，钢坯出炉温度1050～1150℃，保温时间随着断面的变化设置不同的加热时间和在炉总时间，其中：150mm
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150mm断面，加热时间40min，在炉总时间2h；160mm
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160mm断面，加热时间1h，在炉总时间2h30min；240mm
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240mm，加热时间1h30min，在炉总时间3h；280mm
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380mm断面，加热时间2h30min，在炉总时间3h30min。3.根据权利要求1所述的缓解高碳钢中心碳偏析的加热方法，其特征在于，所述高碳钢质量百分比的化学成分为c：0.79％～0.95％、si：0.15％～0.90％、mn：0.60％～1.00％、p≤0.010％、s≤0.010％，v：0.01％～0.05％，cr：0.15％～0.45％，其余为fe及不可避免的杂质。

技术总结
本发明公开了一种缓解高碳钢中心碳偏析的加热方法，连铸生产的铸坯断面下线后进入可控温缓冷装置，根据铸坯断面确定加热时间和温度进行缓冷，控制出缓冷装置后的温度；然后进行铸坯二次加热，同理根据铸坯断面确定加热制度。本发明的目的是提供一种缓解高碳钢中心碳偏析的加热方法，通过增加缓冷装置和控制加热炉的时间、温度来减缓过共析钢的中心碳偏析。温度来减缓过共析钢的中心碳偏析。温度来减缓过共析钢的中心碳偏析。


技术研发人员：赵晓敏 王刚 惠治国 卜向东 宋振东 刘丽娟
受保护的技术使用者：包头钢铁（集团）有限责任公司
技术研发日：2023.06.02
技术公布日：2023/9/9