一种连铸连轧预硬圆钢生产方法与流程

1.本发明属于冶金及压力加工领域，尤其涉及一种连铸连轧预硬圆钢生产方法。


背景技术：

2.预硬钢指供应时已预先进行了热处理，并使之达到模具使用态硬度的钢。这类钢的特点是在硬度30～40hrc的状态下可以直接进行成型车削、钻孔、铣削、雕刻、精锉等加工，精加工后可直接交付使用，这就完全避免了热处理变形的影响，从而保证了模具的制造精度。
3.现有的预硬型塑料模具用钢大多数以中碳钢为基础，加人适量的铬、锰、镍、钼、钒等合金元素制成。为了解决在较高硬度下切削加工难度大的问题，通过向钢中加人硫、钙、铅、硒等元素来改善切削加工性能，从而制得易切削预硬型钢。有些预硬型钢可以在模具加工成型后进行渗氮处理，在不降低基体使用硬度的前提下使模具的表面硬度和耐磨性显著提高。
4.现有的预硬塑料模具钢生产流程包括冶炼钢锭
→
开坯
→
连轧机组轧制圆钢
→
空冷
→
回火
→
探伤
→
检验，生产过程需要开坯，连铸连轧效果差，因此有必要提供一种连铸连轧预硬圆钢生产方法，省略开坯环节，缩短生产周期，节约成本，同时解决钢材偏析、疏松的问题，提高产品质量。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种连铸连轧预硬圆钢生产方法，省略了开坯环节，缩短生产周期，节约成本，同时解决钢材偏析、疏松的问题，提高产品质量。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种连铸连轧预硬圆钢生产方法，包括：
7.使用电炉、aod炉、lf炉和vd炉依次冶炼炉料得到坯料；
8.采用三流拉钢工艺处理坯料得到连铸方坯；
9.对连铸方坯进行连轧处理得到钢材；
10.对钢材进行风冷、锯切和空冷得到圆钢；
11.对圆钢进行回火得到预硬圆钢；
12.其中，炉料包括低磷废钢、低硫废钢、本钢种返回料、协议坯、合金料和合金料代用品。
13.进一步地，使用电炉、aod炉、lf炉和vd炉依次冶炼炉料得到坯料，包括：
14.使用电炉冶炼所述炉料时，控制电炉温度≥1620℃，每40吨炉料中加入300kg碳化硅并吹氮气搅拌，预还原时间≥10分钟，预还原结束时电炉温度≥1630℃，得到钢液。
15.进一步地，使用电炉、aod炉、lf炉和vd炉依次冶炼炉料得到坯料，还包括：
16.使用aod炉对钢液进行兑钢、吹炼，向钢液内加入石灰和合金。
17.进一步地，使用电炉、aod炉、lf炉和vd炉依次冶炼炉料得到坯料，还包括：
18.使用lf炉冶炼钢液时，以0.06wt％的量向所述钢液喂入铝线，喂线速度≥2.5m/s，
喂完铝线后测量钢液的温度，给lf炉送电，每40吨钢液中加入钢渣150kg和碳粉60kg，其中，钢渣和碳粉分批加入，首批加钢渣80kg，碳粉30kg，以后每批按钢渣、碳粉各15-40kg分批加入，待渣白，钢液温度≥1560℃，对钢液进行取样分析，根据分析结果加入钢渣或碳粉保持还原气氛。
19.进一步地，使用电炉、aod炉、lf炉和vd炉依次冶炼炉料得到坯料，还包括：
20.使用vd炉冶炼钢液前，按250m/40吨向钢液喂入ca-si线，喂线速度≥2.5m/s；
21.使用vd炉冶炼钢液时，调整氩气流量,对vd炉抽真空，控制vd炉的极限真空度≤67pa并保持15min以上，破空前1min，将氩气流量调至≤20l/min，破空后对钢液进行测温和取样。
22.进一步地，采用三流拉钢工艺处理坯料得到连铸方坯，包括：
23.根据过热度控制拉坯速度，
24.过热度20℃以下时，控制拉坯速度为0.95-0.85m/min，
25.过热度20-25℃时，控制拉坯速度为0.85-0.80m/min，
26.过热度26-35℃时，控制拉坯速度为0.80-0.75m/min，
27.过热度36-40℃时，控制拉坯速度为0.75-0.70m/min，
28.过热度40℃以上，控制拉坯速度为0.70m/min；
29.将连铸方坯加罩缓冷8-11h后退火。
30.进一步地，连铸方坯的成分包括：0.36-0.45wt％的c，0.45-0.60wt％的si，12.8-13.8wt％的cr，0.02-0.05wt％的al，0.3-0.6wt％的ni，0.40-0.80wt％的mn，≤0.02wt％的p，≤0.005wt％的s，≤0.02wt％的as，≤0.01wt％的sn，≤0.01wt％的pb，≤0.01wt％的sb，≤0.01wt％的bi，≤0.0002wt％的h，≤0.0025wt％的o，余量为fe；
31.其中，as+sn+pb+sb+bi≤0.04wt％。
32.进一步地，对连铸方坯进行连轧处理得到钢材，包括：
33.对连铸方坯进行加热，控制预热段温度为660-710℃，加热一段温度为870-910℃，加热二段温度为1100-1120℃，均热段温度为1150-1170℃，总加热时间为180-210min，均热时间为48-55min。
34.进一步地，对钢材进行风冷、锯切和空冷得到圆钢，包括：
35.将钢材的表面温度风冷到≤400℃后进行锯切；
36.将锯切后的钢材空冷到表面温度100-115℃后打捆收集。
37.进一步地，对圆钢进行回火得到预硬圆钢，包括：
38.在6-8h内将圆钢升温至t℃并保温t小时，然后空冷至室温，其中温度t和时间t根据装料量调节，
39.圆钢的装料量不超过30吨时，540≤t≤550，25≤t≤27；
40.圆钢的装料量为30-45吨时，535≤t≤545，35≤t≤37；
41.圆钢的装料量为45-60吨时，530≤t≤540，45≤t≤47；
42.其中，圆钢的最大直径与最小直径差≤20mm。
43.本发明的技术效果和优点：
44.1、本发明通过优化预硬圆钢的生产工艺，省略开坯环节，缩短了生产周期，节约生产成本。
45.2、本发明通过改良预硬圆钢的生产工艺参数，解决了预硬圆钢偏析、疏松的问题，制得的预硬圆钢同一截面硬度差≤3hrc，a、c、d类夹杂物≤1.5级，b类夹杂物≤2.0级，成材率达到96.5％，大幅提高了预硬圆钢的生产质量。
46.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
47.图1为本发明的连铸连轧预硬圆钢生产方法的流程图。
具体实施方式
48.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.如图1所示，本发明提供了一种连铸连轧预硬圆钢生产方法，包括：
50.使用电炉、aod炉、lf炉和vd炉依次冶炼炉料得到坯料；
51.采用三流拉钢工艺处理坯料得到连铸方坯；
52.对连铸方坯进行连轧处理得到钢材；
53.对钢材进行风冷、锯切和空冷得到圆钢；
54.对圆钢进行回火得到预硬圆钢。
55.其中，炉料包括低磷废钢、低硫废钢、本钢种(或相近钢种)返回料、协议坯、合金料和合金料代用品。
56.在本发明的一些可选的实施方式中，使用电炉、aod炉、lf炉和vd炉依次冶炼炉料得到坯料时，包括
57.使用电炉冶炼所述炉料时，控制电炉温度≥1620℃，每40吨炉料中加入300kg碳化硅并吹氮气搅拌，预还原时间≥10分钟，预还原结束时电炉温度≥1630℃，得到钢液。
58.在本发明的一些可选的实施方式中，使用电炉、aod炉、lf炉和vd炉依次冶炼炉料得到坯料时，还包括：
59.使用aod炉对钢液进行兑钢、吹炼，向钢液内加入石灰和合金。
60.在本发明的一些可选的实施方式中，使用电炉、aod炉、lf炉和vd炉依次冶炼炉料得到坯料时，还包括：
61.使用lf炉冶炼钢液，以0.06wt％的量向钢液喂入铝线，喂线速度≥2.5m/s，喂完铝线后测量钢液的温度；
62.给lf炉送电，同时每40吨钢液中加入钢渣150kg和碳粉60kg，其中，钢渣和碳粉分批加入，首批加钢渣80kg，碳粉30kg，以后每批按钢渣、碳粉各15-40kg分批加入，待渣白，钢液温度≥1560℃，对钢液进行取样分析，根据分析结果加入钢渣或碳粉保持还原气氛。
63.在本发明的一些可选的实施方式中，使用电炉、aod炉、lf炉和vd炉依次冶炼炉料得到坯料，还包括：
64.使用vd炉冶炼冶炼钢液前，按250m/40吨向钢液喂入ca-si线，喂线速度≥2.5m/s；
65.使用vd炉冶炼钢液时，调整氩气流量,对vd炉抽真空，控制vd炉的极限真空度≤67pa并保持15min以上，破空前1min，将氩气流量调至≤20l/min，破空后对钢液进行测温和取样。
66.在本发明的一些可选的实施方式中，采用三流拉钢工艺处理坯料得到连铸方坯，包括：
67.根据过热度控制拉坯速度，
68.过热度20℃以下时，控制拉坯速度为0.95-0.85m/min，
69.过热度20-25℃时，控制拉坯速度为0.85-0.80m/min，
70.过热度26-35℃时，控制拉坯速度为0.80-0.75m/min，
71.过热度36-40℃时，控制拉坯速度为0.75-0.70m/min，
72.过热度40℃以上，控制拉坯速度为0.70m/min；
73.将所述连铸方坯加罩缓冷8-11h后退火。
74.在本发明的一些可选的实施方式中，连铸方坯的成分包括：0.36-0.45wt％的c，0.45-0.60wt％的si，12.8-13.8wt％的cr，0.02-0.05wt％的al，0.3-0.6wt％的ni，0.40-0.80wt％的mn，≤0.02wt％的p，≤0.005wt％的s，≤0.02wt％的as，≤0.01wt％的sn，≤0.01wt％的pb，≤0.01wt％的sb，≤0.01wt％的bi，≤0.0002wt％的h，≤0.0025wt％的o，余量为fe；
75.其中，as+sn+pb+sb+bi≤0.04wt％。
76.在本发明的一些可选的实施方式中，对连铸方坯进行连轧处理得到钢材，包括：
77.对连铸方坯进行加热，控制预热段温度为660-710℃，加热一段温度为870-910℃，加热二段温度为1100-1120℃，均热段温度为1150-1170℃，总加热时间为180-210min，均热时间为48-55min。
78.在本发明的一些可选的实施方式中，对钢材进行风冷、锯切和空冷得到圆钢，包括：
79.将钢材的表面温度风冷到≤400℃后进行锯切；
80.将锯切后的钢材空冷到表面温度100-115℃后打捆收集。
81.在本发明的一些可选的实施方式中，对圆钢进行回火得到预硬圆钢，包括：
82.在6-8h内将圆钢升温至t℃并保温t小时，然后空冷至室温，其中温度t和时间t根据装料量调节，
83.圆钢的装料量不超过30吨时，540≤t≤550，25≤t≤27；
84.圆钢的装料量为30-45吨时，535≤t≤545，35≤t≤37；
85.圆钢的装料量为45-60吨时，530≤t≤540，45≤t≤47；
86.其中，圆钢的最大直径与最小直径差≤20mm。
87.为了更好地解释本方案，本发明还提供了实施例。
88.实施例
89.s1、将炉料装入电炉，送电熔化，当炉料全熔且温度为1635℃时，加入碳化硅300kg，吹氮气充分搅拌，预还原时间14min，视炉渣情况可适当流渣。预还原结束时温度为1637℃，流渣，出钢；
90.然后将钢液吊包至aod炉工位，进行兑钢、吹炼，加石灰、合金，出钢；
91.将钢液吊包至lf炉工位，调整氩气流量，立即按0.06％wt％的量向钢液喂入铝线，喂线速度≥2.5m/s，喂完铝线后测量钢液温度。给lf炉送电，每40吨钢液分批加入钢渣150kg、碳粉60kg，首批加钢渣80kg，碳粉30kg，以后每批按钢渣30kg、碳粉15kg分批加入。待渣白，温度为1567℃，对钢液取样全分析。根据分析结果调整成分，继续加入钢渣或碳粉保持还原气氛。
92.然后使用vd炉冶炼钢液，vd真空处理前按250m/40吨向钢液中喂入ca-si线，喂线速度≥2.5m/s，钢液入vd炉，调整氩气流量,将vd炉抽真空，控制vd炉的极限真空度≤67pa，保持时间23min，破空前1min，将氩气流量调至≤20l/min，破空后对钢液测温、取样。
93.s2、采用三流拉钢工艺，根据过热度控制拉坯速度，过热度20℃以下时，控制拉坯速度为0.95-0.85m/min，过热度20-25℃时，控制拉坯速度为0.85-0.80m/min，过热度26-35℃时，控制拉坯速度为0.80-0.75m/min，过热度36-40℃时，控制拉坯速度为0.75-0.70m/min，过热度40℃以上时，控制拉坯速度为0.70m/min，目标拉坯速度为0.80-0.75m/min。
94.拉钢结束后，将得到的连铸方坯加罩缓冷10h后退火。
95.得到的连铸方坯的成分质量百分比如下表所示：
[0096][0097]
连铸方坯中as+sn+pb+sb+bi≤0.04wt％。
[0098]
s3、对连铸方坯进行连轧处理，对连铸方坯进行加热，控制预热段温度为700℃，加热一段温度为899℃，加热二段温度为1117℃，均热段温度为1166℃，总加热时间为207min，均热时间为54min，得到钢材。
[0099]
s4、将s3得到的钢材的表面温度风冷到270℃后进行锯切；
[0100]
将锯切后的钢材空冷到表面温度103℃后打捆收集，得到圆钢。
[0101]
s5、根据钢材的装炉量设置回火工艺参数，对s4得到的圆钢进行回火，得到φ16mm-φ60mm的预硬圆钢，回火工艺参数如下表所示：
[0102]
装炉量温度t时间t≤30吨540-550℃25-27h30吨＜q≤45吨535-545℃35-37h45吨＜q≤60吨530-540℃45-47h
[0103]
其中，装炉的圆钢的最大直径与最小直径差为18mm。
[0104]
本实施例的产品硬度如下表所示：
[0105][0106]
由表可知，本实施例制得的预硬圆钢同一截面硬度差≤3hrc，合格率100％。
[0107]
本实施例的产品的夹杂物数据如下表所示：
[0108][0109]
由表可知，本实施例的产品a、c、d类夹杂物≤1.5级，b类夹杂物≤2.0级，合格率100％。
[0110]
综上所述，本发明的方法通过优化预硬圆钢的生产工艺，省略了开坯环节，缩短了生产周期，节约成本，同时通过优化工艺参数，有效解决了预硬圆钢偏析、疏松的问题，预硬圆钢同一截面硬度差≤3hrc，产品中非金属夹杂物，a、c、d类夹杂物≤1.5级，b类夹杂物≤2.0级，成材率达到96.5％，大幅提高了预硬圆钢的生产质量。
[0111]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种连铸连轧预硬圆钢生产方法，其特征在于，包括以下步骤：使用电炉、aod炉、lf炉和vd炉依次冶炼炉料得到坯料；采用三流拉钢工艺处理所述坯料得到连铸方坯；对所述连铸方坯进行连轧处理得到钢材；对所述钢材进行风冷、锯切和空冷得到圆钢；对所述圆钢进行回火得到预硬圆钢；其中，所述炉料包括低磷废钢、低硫废钢、本钢种返回料、协议坯、合金料和合金料代用品。2.根据权利要求1所述的一种连铸连轧预硬圆钢生产方法，其特征在于，所述的使用电炉、aod炉、lf炉和vd炉依次冶炼炉料得到坯料，包括：使用电炉冶炼所述炉料时，控制电炉温度≥1620℃，每40吨所述炉料中加入300kg碳化硅并吹氮气搅拌，预还原时间≥10分钟，预还原结束时电炉温度≥1630℃，得到钢液。3.根据权利要求2所述的一种连铸连轧预硬圆钢生产方法，其特征在于，所述的使用电炉、aod炉、lf炉和vd炉依次冶炼炉料得到坯料，还包括：使用aod炉对所述钢液进行兑钢、吹炼，向所述钢液内加入石灰和合金。4.根据权利要求3所述的一种连铸连轧预硬圆钢生产方法，其特征在于，所述的使用电炉、aod炉、lf炉和vd炉依次冶炼炉料得到坯料，还包括：使用lf炉冶炼所述钢液时，以0.06wt％的量向所述钢液喂入铝线，喂线速度≥2.5m/s，喂完铝线后测量所述钢液的温度，给lf炉送电，每40吨所述钢液中加入钢渣150kg和碳粉60kg，其中，所述钢渣和所述碳粉分批加入，首批加钢渣80kg，碳粉30kg，以后每批按钢渣、碳粉各15-40kg分批加入，待渣白，钢液温度≥1560℃，对钢液进行取样分析，根据分析结果加入钢渣或碳粉保持还原气氛。5.根据权利要求4所述的一种连铸连轧预硬圆钢生产方法，其特征在于，所述的使用电炉、aod炉、lf炉和vd炉依次冶炼炉料得到坯料，还包括：使用vd炉冶炼所述钢液前，按250m/40吨向所述钢液喂入ca-si线，喂线速度≥2.5m/s；使用vd炉冶炼所述钢液时，调整氩气流量,对vd炉抽真空，控制vd炉的极限真空度≤67pa并保持15min以上，破空前1min，将氩气流量调至≤20l/min，破空后对所述钢液进行测温和取样。6.根据权利要求1所述的一种连铸连轧预硬圆钢生产方法，其特征在于，所述的采用三流拉钢工艺处理所述坯料得到连铸方坯，包括：根据过热度控制拉坯速度，过热度20℃以下时，控制拉坯速度为0.95-0.85m/min，过热度20-25℃时，控制拉坯速度为0.85-0.80m/min，过热度26-35℃时，控制拉坯速度为0.80-0.75m/min，过热度36-40℃时，控制拉坯速度为0.75-0.70m/min，过热度40℃以上，控制拉坯速度为0.70m/min；将所述连铸方坯加罩缓冷8-11h后退火。7.根据权利要求1所述的一种连铸连轧预硬圆钢生产方法，其特征在于，所述连铸方坯的成分包括：0.36-0.45wt％的c，0.45-0.60wt％的si，12.8-13.8wt％的
cr，0.02-0.05wt％的al，0.3-0.6wt％的ni，0.40-0.80wt％的mn，≤0.02wt％的p，≤0.005wt％的s，≤0.02wt％的as，≤0.01wt％的sn，≤0.01wt％的pb，≤0.01wt％的sb，≤0.01wt％的bi，≤0.0002wt％的h，≤0.0025wt％的o，余量为fe；其中，as+sn+pb+sb+bi≤0.04wt％。8.根据权利要求1所述的一种连铸连轧预硬圆钢生产方法，其特征在于，所述的对所述连铸方坯进行连轧处理得到钢材，包括：对连铸方坯进行加热，控制预热段温度为660-710℃，加热一段温度为870-910℃，加热二段温度为1100-1120℃，均热段温度为1150-1170℃，总加热时间为180-210min，均热时间为48-55min。9.根据权利要求1所述的一种连铸连轧预硬圆钢生产方法，其特征在于，所述的对所述钢材进行风冷、锯切和空冷得到圆钢，包括：将所述钢材的表面温度风冷到≤400℃后进行锯切；将锯切后的所述钢材空冷到表面温度100-115℃后打捆收集。10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种连铸连轧预硬圆钢生产方法，其特征在于，所述的对所述圆钢进行回火得到预硬圆钢，包括：在6-8h内将所述圆钢升温至t℃并保温t小时，然后空冷至室温，其中温度t和时间t根据装料量调节，所述圆钢的装料量不超过30吨时，540≤t≤550，25≤t≤27；所述圆钢的装料量为30-45吨时，535≤t≤545，35≤t≤37；所述圆钢的装料量为45-60吨时，530≤t≤540，45≤t≤47；其中，所述圆钢的最大直径与最小直径差≤20mm。

技术总结
本发明属于冶金及压力加工领域，公开了一种连铸连轧预硬圆钢生产方法，包括使用电炉、AOD炉、LF炉和VD炉依次冶炼炉料得到坯料；采用三流拉钢工艺处理所述坯料得到连铸方坯；对所述连铸方坯进行连轧处理得到钢材；对所述钢材进行风冷、锯切和空冷得到圆钢；对所述圆钢进行回火得到预硬圆钢。本发明通过通过改良预硬圆钢的生产工艺参数，解决了预硬圆钢偏析、疏松的问题；通过优化预硬圆钢的生产工艺，省略开坯环节，缩短了生产周期，节约生产成本。节约生产成本。节约生产成本。


技术研发人员：唐佳丽 蔡武 胡峰荣 张宇 张璨 任金桥 谢珍勇 刘迎骥
受保护的技术使用者：攀钢集团江油长城特殊钢有限公司
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/9/14