一种中高碳钢连铸钢坯退火的方法
阅读：548发布：2020-10-03
专利汇可以提供一种中高碳钢连铸钢坯退火的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种中高 碳 钢 连铸 钢坯 退火 的方法，主要解决现有中高 碳钢 连铸钢坯退火成本高的技术问题。本发明的技术方案包括步骤：1)测量 板坯 库内中高碳钢连铸钢坯的 温度 ；2)将温度在400—700℃的中高碳钢低温钢坯和温度在750—1000℃的中高碳钢高温钢坯间隔堆垛在铺有 耐火砖 地面上，高温钢坯对低温钢坯热传导缓慢加热2h‑2.5h；3)在中高碳钢连铸钢坯堆垛上 覆盖 无底保温罩，对中高碳钢连铸钢坯进行保温1h‑2h后移开无底保温罩；4)中高碳钢连铸钢坯温度≤500℃拆除中高碳钢连铸钢坯堆垛，连铸钢坯完成退火。本发明退火方法降低堆垛中高碳钢 铸坯 产生裂纹，铸坯 翘曲 和断裂的 频率 ，提高钢坯的合格率，退火成本低。，下面是一种中高碳钢连铸钢坯退火的方法专利的具体信息内容。
一种中高碳钢连铸钢坯退火的方法
技术领域
背景技术
[0002] 钢坯在连铸过程中受到各种外力作用，如结晶器坯壳与铜板摩擦力、钢水静压力产生鼓肚力、热应力、铸坯弯曲或矫直力、支撑辊不对中产生的附加应力以及相变应力。这些应力叠加即构成铸坯不同部位的内应力，这种应力一般随着钢中合金元素和铸坯厚度的增加而增大。连铸钢坯可能在风铲清砂或者在冬季穿堂风作用下(热应力加残余应力)发生裂纹。残余应力除导致物件的破裂外，还可能后续加工、使用和储存时发生形状及尺寸变化。对于中高碳钢铸坯来说，浇注后即使缓慢冷却，在存放运输过程中仍然存在翘曲、发生裂纹，甚至自行开裂的危险。
[0003] 常用退火法来消除或减小残余应力。钢铁企业的连铸-热轧区段，由于生产节奏不匹配等情况，将切割后的板坯下线并放置空气中堆垛冷却是目前常用连铸钢坯冷却方式。中高碳钢连铸钢坯在堆垛冷却过程中由于残余应力和低的低温塑性共同作用下常出现裂纹、铸坯断裂等问题，需要采用退火降低堆垛中高碳钢铸坯中的残余应力，减少铸坯断裂发生率有利于生产衔接与匹配，节约生产资源。钢铁企业连铸-热轧区段的工厂设计中没有单独设置去应力退火的设备和场地，无法对这些冷却铸坯实施加热、保温和冷却的退火方式以消除或减小铸坯内残余应力。
[0004] 中国专利申请200910300283.0，热轧钢轨的空冷堆垛方法，公开了通过将轧制后钢轨翻转180°后再堆垛冷却，减小钢轨弯曲度的方法，中国专利申请201320140040.7，一种防止钢板堆垛后瓢曲的压板，公开了在堆垛完成后的钢板上施加有盖板和支撑板组成的压板，改善垛位钢板散热条件从而防止钢板堆垛后瓢曲。现有技术不能实现中高碳钢连铸钢坯低成本退火。
发明内容
[0005] 本发明目的是提供一种中高碳钢连铸钢坯退火的方法，主要解决现有中高碳钢连铸钢坯退火成本高的技术问题。
[0006] 本发明采用的技术方案是：一种中高碳钢连铸钢坯退火的方法，该方法包括如下步骤：
[0007] 1)测量连铸-热轧板坯库内中高碳钢连铸钢坯的温度；
[0008] 2)将温度在400℃—700℃(低于奥氏体完全转变为铁素体Ar1温度)的中高碳钢低温钢坯和温度在750℃—1000℃的中高碳钢高温钢坯间隔堆垛在铺有耐火砖地面上，高温钢坯对低温钢坯热传导缓慢加热2h-2.5h；
[0009] 3)在中高碳钢连铸钢坯堆垛上覆盖无底保温罩，对中高碳钢连铸钢坯进行保温1h-2h后移开无底保温罩；
[0010] 4)中高碳钢连铸钢坯温度≤500℃拆除中高碳钢连铸钢坯堆垛，中高碳钢连铸钢坯完成退火。
[0011] 进一步，本发明方法还包括，板坯连铸机集批生产中高碳钢连铸钢坯；
[0012] 本发明方法基于如下研究：
[0013] 板坯连铸机生产的中高碳钢连铸钢坯，高碳钢连铸钢坯内残余应力引发裂纹、铸坯翘曲和断裂等质量问题。退火消除或减小高碳钢连铸钢坯内残余应力有两种机制：当应力超过屈服极限时，通过塑性变形使应力减小或消除；当应力小于屈服极限时，通过蠕变使应力松弛。高温下残余应力的迅速释放有时有不利影响。因为应力一般沿断面及长度方向分布不均匀，突然释放会破坏内力及力矩的平衡造成工件的翘曲。原始残余应力愈大，翘曲的危险愈大。因此，以蠕变方式松弛应力较为理想。随着温度升高钢相变重结晶的进行，第二类应力和第三类应力即可消失，第一类应力也逐渐松弛，一般可消除90％以上。
[0014] 退火工艺由加热、保温和冷却三个阶段组成。中高碳钢的脆性较大，易于在内应力作用下发生开裂。因此应缓慢加热，以50～100℃/h速度加热铸坯时温差较小，即热应力较小。连铸钢坯去应力退火温度的选择主要以消除内应力为原则。在低温、中温及高温各区加热都有去除内应力的作用，采用较高温度加热有利于迅速去除内应力，提高生产率，但是加热温度也不能过高，综合各种因素，退火加热温度应选择在铁素体向奥氏体转变温度临界点Ac1附近。试验研究表明在临界点Ac1稍上，保温一段时间即可完成钢坯去应力退火。无论是相变动力学的需要，还是去除内应力的需要，保温时间均不宜太长，实际所需要的有效时间为1～2h，控制去应力退火冷却速度是非常重要的，冷却速度大多采用20～50℃/h。
[0015] 板坯连铸机生产的中高碳钢连铸钢坯，刚下线时钢坯温度为750℃—1000℃，为低温中高碳钢连铸钢坯退火提供了热源。
[0016] 本发明相比现有技术具有如下积极效果：不同温度的中高碳钢铸钢堆垛实现中高碳钢铸坯去应力退火，利用高温钢坯余热加热低温钢坯加热；采用无底保温罩对堆垛铸坯进行保温，通过堆垛方式实现去应力退火的缓慢冷却，从而使中高碳钢铸坯残余应力降低。经过上述方式，降低堆垛中高碳钢铸坯产生裂纹，铸坯翘曲和断裂的频率，提高钢坯的合格率，退火成本低。
具体实施方式
[0017] 一种中高碳钢连铸钢坯退火的方法，该方法包括如下步骤：
[0018] 1)板坯连铸机集批生产中高碳钢连铸钢坯；
[0019] 2)测量连铸-热轧板坯库区内中高碳钢连铸钢坯的温度；
[0020] 3)将温度在400℃—700℃(低于奥氏体完全转变为铁素体Ar1温度)的中高碳钢低温钢坯和温度在750℃—1000℃的中高碳钢高温钢坯间隔堆垛在铺有耐火砖地面上，高温钢坯对低温钢坯热传导缓慢加热2h-2.5h；
[0021] 4)在中高碳钢连铸钢坯堆垛上覆盖无底保温罩，对中高碳钢连铸钢坯进行保温1h-2h后移开无底保温罩；
[0022] 5)中高碳钢连铸钢坯温度≤500℃拆除中高碳钢连铸钢坯堆垛，中高碳钢连铸钢坯完成退火。
[0023] 本发明方法的机理是：退火包括缓慢加热、保温和缓慢冷却三个阶段。生产下线的高碳钢连铸钢坯堆垛一定时间后，钢坯温度低于Ar1，刚下连铸生产线的中高碳钢连铸钢坯温度高于Ac3(铁素体完全转变为奥氏体)，将低温中高碳钢连铸钢坯和高温中高碳钢连铸钢坯间隔堆垛，利用高温连铸钢坯的余热通过连铸钢坯间的热传导加热低温连铸钢坯。高温连铸钢坯和低温连铸钢坯温差小，所以能实现缓慢加热。2h左右高温连铸钢坯和低温连铸钢坯温度一致，加盖保温罩，堆垛高温连铸钢坯和低温连铸钢坯的温度更均匀。利用热惯性和加盖保温罩减小热散失达到保温目的。保温1～2h后，堆垛铸坯缓慢冷却，降温至500℃后就完成了去应力退火，可拆垛继续下一工序。
[0024] 实施例1，55钢连铸坯退火的方法，包括：
[0025] 在连铸-热轧板坯库堆垛场中的55钢铸坯冷却至600℃以下时(55钢Ar1温度为690℃)，将它与刚下连铸生产线表面温度为800℃、心部温度为950℃的55钢铸坯间隔堆垛，上表面为高温55钢铸坯，堆垛12块铸坯；通过热传导高温55钢铸坯缓慢加热低温55钢铸坯，加热速度为60℃/h，加热2h，冷、热55钢坯的温度趋于一致为760℃，稍高于55钢Ac1温度(727℃)；
[0026] 在55钢连铸坯堆垛上覆盖无底保温罩减少堆垛钢坯的热散失，使高温55钢连铸坯、低温55钢连铸坯的温度更均匀，同时利用热惯性进行堆垛55钢连铸坯保温，保温2h后，移开无底保温罩；
[0027] 当所有55钢连铸钢坯温度降至500℃后，就完成了55钢连铸钢坯的去应力退火，同单块55钢连铸坯冷却相比，堆垛大大降低了55钢55钢连铸钢坯的冷却速度，冷却速度为20℃/h，完成退火。
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