一种改善锚杆钢心部异常组织的控制方法
【专利摘要】一种改善锚杆钢心部异常组织的控制方法，属于棒材轧钢技术领域。具体步骤及参数如下：控制连铸过程中的过热度，过热度≤35℃；12#轧机后、精轧前采用水冷冷却+回复段的方法，轧制速度为6?6.6m/s；精轧温度设定为850℃±15℃，精轧过程的温升控制在80?120℃；精轧后采用冷却器交替冷却的方式，冷却过程中的瞬时冷却速度不得超过260℃/s；上冷床温度控制为720?740℃。优点在于：提高锚杆钢的综合力学性能和质量，用于锚杆钢心部组织的改善。
【专利说明】
一种改善锚杆钢心部异常组织的控制方法
技术领域
[0001]本发明属于棒材乳钢技术领域，特别涉及一种改善锚杆钢心部异常组织的控制方法。适用于棒材车间开发各规格锚杆钢的工艺技术优化。
【背景技术】
[0002]锚杆钢被越来越多的应用在矿山支护当中，用户对锚杆钢的强度级别需求越来越高。为了达到所需求的强度级别，往往开发者们在成分设计的过程中采用提高碳、锰、钒等合金元素的含量，以达到规定的强度级别。随着碳、锰含量的提高，强度也跟随其提升，势必导致塑韧性能的显著下降，其综合力学性能的降低直接关系煤矿巷道的安全系数，因此，提高锚杆钢的综合力学性能至关重要。组织是影响综合力学性能的关键因素之一，组织的异常势必造成性能的降低。提高碳、锰含量，铸坯中的成分偏析与枝晶偏析加重，在乳后冷却控制的过程中易于出现严重的组织异常，造成综合性能的降低。能否改善心部的异常组织，是高级别钢亟待解决的问题。
[0003]针对于改善心部的组织方法，在连铸领域，科研人员在连铸过程中，通过各参数的调节如降低过热度、控制中心偏析、结晶器电池搅拌、末端电磁搅拌、连铸小方坯上面的轻压下等使得铸坯心部缺陷、枝晶偏析及等轴晶比率等元素的偏析在一定程度上得到改善。但随着煤炭企业对锚杆钢强度的要求提高，同时对塑韧性能也提出的更严格的要求，这种情况下，连铸小方坯改善心部组织异常的优势已经发挥到一定的极致，通过优化连铸工艺来降低乳后组织的异常已经很难。在乳钢领域，研究人员也积极在研究如何通过优化控制乳制工艺(如降低开乳温度、加长保温时间、降低乳制温度与上冷床温度)来降低铸坯带来的遗传缺陷。还有的企业试图通过细化晶粒来弥补心部异常组织的影响，但这种方法对高级别的锚杆钢的效果不显著。
[0004]通过多次、反复的跟踪连铸坯的过热度等工艺参数的控制情况以及对铸坯偏析的综合分析后，结合乳线和冷却器的实际情况，经过对心部组织异常出现的原因的深入分析研究，总结出了心部异常组织出现的原因为:某个区域碳、锰等元素的高度聚集，改变了该区域的CCT曲线，使得钢在现有的冷速条件下越过铁素体和珠光体区，直接进入贝氏体和马氏体转变区，发生了异常组织转变。因此，从这个角度上讲，改善心部异常组织出现的关键是如何通过研究控制乳制过程中及乳后的冷却速度，如何优化冷却制度工艺参数，减少进入异常组织的转变区域，从而降低异常组织的出现数量，非常关键。
[0005]本发明在深入研究的基础上，经过反复的试验验证，最终制定了一套完善的冷却工艺制度，使得高级别锚杆钢心部的组织得到显著的改善，锚杆钢的综合力学性能得到明显的提尚。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种改善锚杆钢心部异常组织的控制方法，解决了连铸生产高强度锚杆钢过程中由于组织因素带来的塑韧性能较低的问题。有效的减少了心部异常组织，提高了锚杆钢的综合力学性能。该方法适合棒材在改善心部组织的品种材的开发。
[0007]本发明的工艺制度的优势在于通过优化冷却工艺制度，控制组织转变微区的组织转变，提出了改善棒材心部异常的方法，弥补了连铸过程铸坯的成分偏析与枝晶偏析、乳钢过程中组织转变的二次成分扩散聚集带来的组织异常，改善了锚杆钢的综合力学性能，提高了锚杆钢品种的质量。
[0008]—种改善锚杆钢心部异常组织的控制方法，具体工艺步骤及参数如下:
[0009]I)控制连铸过程中的过热度，过热度<35°C;连铸过程中采用电磁搅拌与保护浇注;连铸过程中拉速控制为1.8-2.2m/s ；加热温度为1150 °C ± 20°C，加热时间为2_3小时；
[0010]连铸过程中，控制好过热度与连铸过程中的拉速，对铸坯的枝晶偏析的改善起到很大的作用。加热温度的提升与加热时间的适当延长，可以使得铸坯的成分更加均匀，在一定程度上减弱成分偏析。
[0011]2)12#乳机后、精乳前采用水冷冷却+回复段的方法，控制乳制速度为6-6.6m/s，冷却过程中的冷却速度为70-8 l°C/s，冷却过程时间控制在2-2.2s ；
[0012]12#乳机后、13#乳机前为1#水冷段的位置，该位置分为穿水段与回复段两个阶段，该阶段的目的是使得乳材的温度和芯表温差降低到合适的温度，便于精乳机进行低温精车U该冷却段的控制冷却可以使得钢坯整个截面以及芯表温差更加均匀，有利于乳后组织的均匀转变。
[0013]3)精乳温度设定为850°C ±15°C，精乳过程的温升控制在80_120°C ；
[0014]控制精乳过程的温升有两个目的，其一为防止2段穿水的温差过大，造成芯表温差过大，以至于乳材界面的组织不均及心部组织异常;其二为防止冷速过大，造成乳材表面出现过冷组织。
[0015]4)精乳后冷却器采用冷却器交替冷却的方式，控制乳制速度为12-16m/s，冷却过程中的冷却速度为125-1650C/s，冷却过程时间控制为1.5-2s;冷却过程中的瞬时冷却速度不得超过260°C/s，以防表面不可恢复的过冷组织；
[0016]控制乳后冷却速度是控制组织转变前的关键参数。只有控制好精乳后2#冷却器的冷却，才能确保乳后的异常组织组织减少。若乳后的冷却速度过大，造成心部的异常组织增多，塑韧性能迅速恶化;若乳后的冷却速度过小，则乳材的温度降低过低，无法满足高级别锚杆钢的性能要求，因此，控制2#段的冷却制度(冷却段分布及冷却时间分配)是关键。
[0017]5)上冷床温度控制为720-740 °C。
[0018]本发明的优点在于:改善锚杆钢心部组织，提高锚杆钢的综合力学性能和质量。
【附图说明】
[0019]图1为本发明工艺实施前的心部组织500X图。
[0020]图2为本发明工艺实施后的心部组织500X图。
[0021 ]图3为本发明工艺实施后的基体组织1000X图。
【具体实施方式】
[0022]下面通过实施例详细介绍本发明的技术方案:
[0023]实施例1
[0024]I)控制连铸过程中的过热度，过热度30°C ;连铸过程中材料电磁搅拌与保护浇注；连铸过程中拉速控制为1.8m/s ；加热温度为1150 °C，加热时间2.5小时。
[0025]2)12#乳机后、精乳前采用水冷冷却+回复段的方法，控制乳制速度为6.6m/s，冷却过程中的冷却速度为71°C/s，冷却过程时间控制在2.1s；
[0026]3)精乳温度设定为850°C，精乳过程的温升控制在lirC ；
[0027]4)精乳后冷却器采用冷却器交替冷却的方式，控制乳制速度为16m/s，冷却过程中的冷却速度为160°C/s，冷却过程时间控制为2s;冷却过程中的瞬时冷却速度255°C/s。
[0028]5)上冷床温度控制为730°C。
[0029]该发明实施后，600Mpa级锚杆钢心部组织得到明显改善，心部的马氏体数量大量的减少。乳材的屈服强度彡626Mpa，抗拉强度>81OMpa，延伸率彡24%，冲击功平均值较之如提尚1J ;全部满足多40 J的标准要求。
[0030]实施例2
[0031]I)控制连铸过程中的过热度，过热度29°C ;连铸过程中材料电磁搅拌与保护浇注；连铸过程中拉速控制为2.0m/s ；加热温度为1140 °C，加热时间3小时。
[0032]2)12#乳机后、精乳前采用水冷冷却+回复段的方法，控制乳制速度为6.0m/s，冷却过程中的冷却速度为80 0C/s，冷却过程时间控制在2.0s;
[0033]3)精乳温度设定为855°C，精乳过程的温升控制在99°C ；
[0034]4)精乳后冷却器采用冷却器交替冷却的方式，控制乳制速度为16m/s，冷却过程中的冷却速度为150°C/s，冷却过程时间控制为2s;冷却过程中的瞬时冷却速度为240 °C/s。
[0035]5)上冷床温度控制为725°C。
[0036]该发明实施后，600Mpa级锚杆钢心部组织得到明显改善，心部的马氏体数量大量的减少。乳材的屈服强度彡626Mpa，抗拉强度>81OMpa，延伸率彡24%，冲击功平均值较之如提尚IlJ ;全部满足^40J的标准要求。
【主权项】
1.一种改善锚杆钢心部异常组织的控制方法，其特征在于，具体工艺步骤及参数如下: 1)控制连铸过程中的过热度，过热度<35°C;连铸过程中采用电磁搅拌与保护浇注;连铸过程中拉速控制为1.8-2.2m/s ；加热温度为1150 °C ± 20°C，加热时间为2_3小时； 2)12#乳机后、精乳前采用水冷冷却+回复段的方法，控制乳制速度为6-6.6m/s，冷却过程中的冷却速度为70-8 l°C/s，冷却过程时间控制在2-2.2s ； 3)精乳温度设定为850°C 土 15 °C，精乳过程的温升控制在80-120 °C ； 4)精乳后冷却器采用冷却器交替冷却的方式，控制乳制速度为12-16m/s，冷却过程中的冷却速度为125-165°C/s，冷却过程时间控制为1.5-2s;冷却过程中的瞬时冷却速度不得超过260°C/s，以防表面不可恢复的过冷组织； 5)上冷床温度控制为720-740°C。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，锚杆钢乳材的屈服强度多626Mpa，抗拉强度>810Mpa，延伸率彡24%。
【文档编号】C21D11/00GK106086352SQ201610539537
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月8日
【发明人】晁月林, 周玉丽, 孙齐松, 邸全康, 程四华, 柳洋波, 王勇, 徐兵伟, 秦延庆, 王晓晨
【申请人】首钢总公司