技术简介：
本发明针对大规格中高碳CrMo钢剪切端面裂纹问题，发现其源于连铸坯偏析带形成马氏体组织及剪切应力过大。通过优化连铸电磁搅拌、冷却工艺，控制轧制温度和剪切温度（≥300℃），有效减少偏析并降低残余应力，消除裂纹。该方法在不改变设备前提下提升产品质量，降低经济损失。
关键词：中高碳CrMo钢,剪切裂纹控制
本发明属于合金结构钢棒材生产
技术领域：
，特别涉及一种改善中高碳crmo系列合金结构钢剪切端面裂纹的方法。尤其涉及大规格中高碳crmo系列合金结构钢的剪切端面裂纹问题。适用于棒材车间中高碳crmo系列合金结构钢的生产工艺技术优化。
背景技术：
：crmo系合金结构钢是机械、汽车和石油等行业用途十分广泛的结构钢，多用于制造齿轮、销轴、标准件等。中高碳crmo系合金结构钢由于碳含量较高，又含有cr、mn、mo等合金含量，钢的淬透性高。棒材产品终轧后进行定尺剪切后，剪切端面在随后的静置过程中出现裂纹。厂家只好重新离线锯切，造成了很大的经济损失。申请号为cn201310303494.6的专利公开了一种消除抽油杆钢断面剪切裂纹的方法，该方法针对小规格的低碳的20cr2mo钢，主要是轧制工艺控制：开轧温度1080～1120℃，控制机架速度7.5～8.0米/秒，精整工艺控制冷床周期3.4秒，倍尺钢温≥350℃。本发明通过本企业棒材厂现场调研，小规格(＜30mm)的低碳crmo钢、甚至中高碳crmo钢都没有出现剪切裂纹的情况。只是大规格的中高碳的crmo钢才出现了剪切裂纹。通过对中高碳的crmo钢的试样进行金相组织分析，发现φ35～φ80mm规格的35crmo、42crmo钢轧材的金相组织内都有明显的偏析带，在偏析带内都出现了马氏体组织。马氏体是相当硬而又非常脆的组织，在较大的剪切变形抗力条件下，很容易出现组织微裂纹，见图1。用x射线仪测试剪切端面的残余应力值，发现，当棒材剪切温度较高(＞250℃)时，剪切端面的残余应力值较小，为18psi～127psi，当棒材剪切温度较低时(＜250℃)，剪切端面的残余应力值很大，为539psi～630psi。当剪切端面在较大的应力作用下，那些偏析区内的微裂纹在随后的应力释放过程中发展成宏观的剪切端面裂纹。进一步的，对出现裂纹的中高碳crmo钢的偏析区进行微区的能谱化学成分分析，见表1，由表可知，偏析区的cr、mn、mo元素含量比基体区的含量都高。cr、mn、mo元素都是提高钢材淬透性很强的元素。cr、mn、mo可显著地推迟铁素体、珠光体的转变，使钢易于产生马氏体组织。表1cr，％mn％mo，％基体区1.150.570.05偏析区1.521.190.65技术实现要素：本发明的目的在于提供一种改善中高碳crmo系列合金结构钢剪切端面裂纹的方法，解决了困恼棒材厂剪切端面裂纹的技术难题。一种改善中高碳crmo系列合金结构钢剪切端面裂纹的方法，具体步骤及参数如下：1、连铸工艺：对于160mm×160mm和180mm×180mm的中高碳crmo连铸坯，铸坯浇铸时，结晶器电磁搅拌频率分别为5hz和3hz，电磁搅拌电流均为350a；中间包保持700mm～900mm的高液位浇注；钢水过热度控制15～30℃，铸坯工作拉速依据钢水温度在1.3～1.6m/min范围内调整，钢水温度固定时拉速保持稳定,控制±0.1m/min范围内波动；铸坯二冷比水量视设备条件设定，其依据为控制铸坯冷却速度为0.5-2.0℃/s；铸坯下线后立即入坑缓冷，时间≥16小时；2、轧制工艺：缓冷后的铸坯进入加热炉，控制加热炉内均热段温度为1180～1250℃，加热时间≥150min，出炉温度为1150～1220℃；出炉后进行控制轧制，轧制规格φ35mm～φ80mm，终轧温度850～900℃；3、剪切工艺：终轧后上冷床，剪切温度：φ35～φ60mm为≥300℃；φ60mm～φ80mm为≥400℃。cr、mn、mo元素在钢中的扩散系数远小于碳元素。cr、mn、mo合金元素在钢中的扩散系数随着温度的升高而增加，但是含cr、mo这种扩散系数小的合金元素的钢，即使在高温区较长时间加热以促进它的均匀扩散，仍然不能完全均匀扩散。cr、mn、mo元素又都是提高钢材淬透性很强的元素，而且又是中高碳钢，碳含量高，使钢更易于得到硬而脆的马氏体组织。如果剪切温度不合适，在剪切端面产生很大的剪切应力，马氏体组织在较大的剪切应力下就会发生组织微裂纹，并在随后的过程中，裂纹扩展成宏观裂纹。棒材厂定尺的方式可以是剪切，锯切。锯切的方式不会产生很大的端面残余应力，也就不会有端面裂纹，但锯切的生产效率不能和棒材轧制的生产效率匹配。因此，要从根本上解决剪切端面裂纹的难题，首先从连铸坯的浇铸工艺开始控制铸坯偏析，然后在加热炉内控制加热温度，加热时间，最后控制剪切温度。本发明提出在多个工艺环节上的控制工艺参数，改善了cr、mn、mo元素在轧材中的偏析，降低了剪切端面的残余应力，最终消除了剪切端面裂纹。本发明的优点在于：依托本企业现有的产线条件，分析了中高碳crmo钢剪切端面裂纹的产生的原因，以及各个生产工艺环节对它的影响。并在不改变现有设备的前提下，提出了合理的工艺措施。利用本发明最终有效的改善了中高碳crmo钢剪切端面裂纹的问题，大大的减少了企业的经济损失，增加了产品的竞争力。附图说明图1为500×的偏析带内微裂纹示意图。图2为φ70规格42crmo钢金相组织图。具体实施方式实施例1φ70规格42crmo钢；1、连铸工艺：42crmo钢进行转炉冶炼，lf炉精炼，180mm×180mm铸坯浇铸，结晶器电磁搅拌频率3hz，电流350a，中间包液面高度760mm，钢水过热度25℃，铸坯拉速1.4m/min，拉速稳定在1.4±m/min以内，匹配二冷水水量，铸坯冷速为0.9℃/s。铸坯下线后立即入坑缓冷时间18小时。2、轧制工艺：铸坯进入加热炉内，加热温度均热段温度为1220℃，加热时间160min，出炉温度1190℃，终轧温度885℃；3、剪切温度：终轧后上冷床,剪切温度420℃。产品下线入库后，剪切端面无裂纹。图2为φ70规格42crmo钢显微组织，由图可知，42crmo钢组织偏析情况明显改善，少量偏析区为贝氏体组织，无组织微裂纹。表2为42crmo钢偏析区与基体区微区化学成分能谱分析，由表可知，cr、mn、mo合金元素在偏析区和基体区的含量差异不大。表2cr，％mn，％mo，％偏析区1.150.640.12基体区1.390.810.09实施例2φ60规格42crmo钢；1、连铸工艺：42crmo钢进行转炉冶炼，lf炉精炼，180mm×180mm铸坯浇铸，结晶器电磁搅拌频率3hz，电流350a，中间包液面高度800mm，钢水过热度20℃，铸坯拉速1.5m/min，拉速稳定在1.5±m/min以内，匹配二冷水水量，铸坯冷速为1.1℃/s。铸坯下线后立即入坑缓冷时间20小时。2、轧制工艺：铸坯进入加热炉内，加热温度均热段温度为1210℃，加热时间180min，出炉温度1170℃，终轧温度875℃；3、剪切温度：终轧后上冷床,剪切温度410℃产品下线入库后，剪切端面无裂纹。表3为φ60规格42crmo钢偏析区与基体区微区化学成分能谱分析，由表可知，cr、mn、mo合金元素在偏析区和基体区的含量差异不大。表3cr，％mn，％mo，％偏析区1.090.880.17基体区0.840.410.13实施例3φ40规格35crmo钢；1、连铸工艺：35crmo钢进行转炉冶炼，lf炉精炼，160mm×160mm铸坯浇铸，结晶器电磁搅拌频率5hz，电流350a，中间包液面高度800mm，钢水过热度25℃，铸坯拉速1.4m/min，拉速稳定在1.4±0.1m/min以内，匹配二冷水水量，铸坯冷速为1.4℃/s。铸坯下线后立即入坑缓冷时间22小时。2、轧制工艺：铸坯进入加热炉内，加热炉均热段温度为1230℃，加热时间170min，出炉温度1190℃，终轧温度865℃；3、剪切温度：终轧后上冷床,剪切温度320℃产品下线入库后，剪切端面无裂纹。当前第1页12