一种低焊接裂纹敏感性制管用碳素结构钢的生产方法与流程

1.本发明涉及碳素结构钢生产技术领域，具体涉及一种低焊接裂纹敏感性制管用碳素结构钢的生产方法。


背景技术：

2.众所周知，碳素结构钢是一种含碳量约0.05％-0.70％，个别可高达0.90％的结构钢，可分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢两类，在碳素结构钢制管焊接的过程中，焊接裂纹是常见的焊接工艺缺陷，焊接裂纹敏感性指数则是评判碳素结构钢焊接性能优劣的重要指数，q235b-ti是含碳量wc在0.04-0.07％的碳素结构钢基础上，加入少量的ti合金元素完成的，韧性高于普通的碳素结构钢，同时具有良好的焊接性能、冷热压力加工性能。同碳素结构钢比，具有强度高、综合性能好、使用寿命长、应用范围广、比较经济等优点，该钢轧制成钢卷，被广泛用于桥梁、锅炉、车辆及重要建筑结构中。
3.当前钢铁企业上生产的低合格金高强度系列市场需求量较大，广泛用于工程机械、矿山支架等各种钢结构，由于其冶炼、轧制工艺相对简单，生产企业都极力争夺该产品市场份额，目前普遍都采用长期沿用的中碳中锰成分体系，经控轧或控轧控冷方式生产，基本上都是以mn(锰)作为主要合金进行强化，而微合金化技术是20世纪70年代出现的新型冶金学科，微合金化钢是采用现代冶金生产流程生产的低成本、高技术钢铁产品，这类微合金化钢已成为广泛应用于车轮、机械、工程用钢等方面不可缺少的重要钢铁材料，微合金化技术正成为传统钢铁生产向现代化冶金生产转变的重要标志，通过添加ti在钢加热、冷却和形变过程中，其碳、氮化物具有溶解析出行为，对钢的物理、化学性质和力学性能有明显的影响，在提高大型件和中厚板钢材的韧性和强度方面发挥突出作用，三种添加元素中，钛微合金化成本最低，价格仅为nb、v的1/20～1/10，且我国钛资源丰富，因此钛微合金化技术在我国有很好的应用前景。
4.目前，单一钛微合金化应用较少，主要原因是，钛的化学性质相当活泼，易与钢中的o、n、s等杂质元素结合形成尺寸较大的化合物，因此钢中o、n、s质量分数的波动造成化学成分的波动，最终导致产品性能波动，近年来，越来越多的企业开始重视钛微合金化技术的研究和应用，随着钢铁市场形势及成本压力增大，诸多钢铁企业开展了合金减量化研究，为适应目前市场现状要求，结合宽带钢厂生产能力设计方案和上游工序实际生产情况，为此我们提出一种q235b-ti的新品种，以确保炼钢连铸机生产节奏较常规q235b稳定，产品使用性能较普通材质优良。


技术实现要素：

5.(一)技术方案
6.基于背景技术存在的问题，本发明提出一种低焊接裂纹敏感性制管用碳素结构钢的生产方法。
7.本发明提出了一种低焊接裂纹敏感性制管用碳素结构钢的生产方法，包括以下步
骤:
8.s1：首先将需要处理的碳素结构钢坯置入冷装炉中，关闭冷装炉的炉门，启动冷装炉，使冷装炉的温度降低，实现对于冷装炉内碳素结构钢坯的缓冷，保持恒温缓冷不少于48小时；
9.s2：其次将缓冷后的碳素结构钢移动到控制加热炉的内部，通过控制加热炉内的温度，对碳素结构钢坯进行加热，使加热时间保证在120min至150min，加热温度达到1000℃至1150℃；
10.s3：进一步的将加热好的碳素结构钢取出，将其移动至粗轧机处，启动粗轧机和工作人员之间的配合，对碳素结构钢进行粗轧轧制，在轧制过程中，碳素结构钢表面温度降低至800℃以下后，需要通过加热炉对其进行重复加热，经过多次轧制，直至粗轧完成；
11.s4：再进一步的将粗轧完成后的碳素结构钢，将其移动至精轧机处，根据所要轧制的尺寸对碳素结构钢进行精确轧制，同理在轧制过程中，当碳素结构钢表面温度降低至800℃以下后，需要通过加热炉对其进行重复加热，然后再对其进行轧制，重点是在最后一次的精确轧时，碳素结构钢的轧制终轧温度设置在840℃至870℃；
12.s5：最后一步在精轧机将碳素结构钢坯轧制完成后，通过卷取机对碳素结构钢进行卷取即可完成。
13.优选的，所述粗轧机轧制过程中，平均道次的压下率在20％至26％，且保证最少一道的下压率不低于22％。
14.进一步的，所述精轧机轧制过程中，累计变形率不低于80％。
15.再进一步的，所述卷取机卷取过程中采用后端冷却，卷取时的卷取温度控制在620
±
15℃。
16.(二)有益效果
17.与现有技术相比，本发明提供了一种低焊接裂纹敏感性制管用碳素结构钢的生产方法，具备以下有益效果：
18.本发明中，根据碳素结构钢在加热及控轧控冷加工过程中，根据钛碳氮化物的固溶析出规律，通过冷装炉、粗轧机、精轧机和卷取机的配合，根据设定合理的温度制度、变形制度和冷却制度，通过增加ti合金确保晶粒度细化增加材料的冷弯性，并可以取得较好的焊接性能要求，保证强度达标，同时满足与sphc钢种基本相同的生产节奏关系，稳定生产节奏的目的。
附图说明
19.图1为本发明的流程结构示意图。
具体实施方式
20.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。
21.实施例
22.请参阅图1，本发明提供了一种技术方案:一种低焊接裂纹敏感性制管用碳素结构钢的生产方法，其特征在于，包括以下步骤:
23.s1：首先将需要处理的碳素结构钢坯置入冷装炉中，关闭冷装炉的炉门，启动冷装炉，使冷装炉的温度降低，实现对于冷装炉内碳素结构钢坯的缓冷，保持恒温缓冷不少于48小时；
24.s2：其次将缓冷后的碳素结构钢移动到控制加热炉的内部，通过控制加热炉内的温度，对碳素结构钢坯进行加热，使加热时间保证在120min至150min，加热温度达到1000℃至1150℃；
25.s3：进一步的将加热好的碳素结构钢取出，将其移动至粗轧机处，启动粗轧机和工作人员之间的配合，对碳素结构钢进行粗轧轧制，在轧制过程中，碳素结构钢表面温度降低至800℃以下后，需要通过加热炉对其进行重复加热，经过多次轧制，直至粗轧完成；
26.s4：再进一步的将粗轧完成后的碳素结构钢，将其移动至精轧机处，根据所要轧制的尺寸对碳素结构钢进行精确轧制，同理在轧制过程中，当碳素结构钢表面温度降低至800℃以下后，需要通过加热炉对其进行重复加热，然后再对其进行轧制，重点是在最后一次的精确轧时，碳素结构钢的轧制终轧温度设置在840℃至870℃；
27.s5：最后一步在精轧机将碳素结构钢坯轧制完成后，通过卷取机对碳素结构钢进行卷取即可完成。
28.本实施例中，具体的：在s1中，在将碳素钢坯进行缓冷时，设置在48小时主要使该碳素钢坯彻底冷却，用于减少铸坯表层温度梯度，相变应力不在增加，减少铸坯表面微裂纹的产生，减少碳素结构钢钢坯在轧制时出现缺陷的概率，提升轧制效果。
29.本实施例中，具体的：在s2中，在对碳素钢坯进行轧制前的加热时，加热时间设置在120min至150min主要是根据加热炉功率的不同，适当的调节加热时间和碳素钢坯的大小，将碳素钢坯加热至1000℃至1150℃之间，加热不足1000℃时进行锻造，不便于将碳素钢坯内部夹杂物的去除，且温度过低，碳素钢坯内部的tin粒子析出较慢，碳素钢坯中tin粒子的存在是钢坯裂纹的起源点，tin在碳素钢坯内部在加热到1000℃至1150时的颗粒尺寸一般在10-100nm之间能有效的促进奥氏体形变，当加热温度大于1150℃进行轧制时，虽然可以将碳素钢坯内部夹杂物的去除，同时tin粒子析出过块，易形成粗大粒子，一般尺寸大于500nm的为粗大粒子，容易在碳素钢坯的内部形成tin夹杂物，影响产品的性能。
30.本实施例中，具体的：在s3-s4中，粗轧机轧制过程中，平均道次的压下率控制在20％至26％，且保证最少一道的下压率不低于22％，精轧机轧制过程中，累计变形率不低于80％，轧制过程中在钢中加入0.10％的钛后，随着碳素钢坯中mn含量的增加，tic析出颗粒尺寸和析出颗粒平均间距减小，通过在轧制过程中设置轧制要求，能很好的提高碳素钢坯的组织均匀性、改善钢材的冷弯加工成型性能，当轧制过程中下压率和变形率不达标时，碳素钢坯的组织均匀性较差，生产的产品质量较差，轧制过程中下压率和变形率过高时，又会大大增加了轧制设备的工作压力。
31.本实施例中，具体的：在s5中，卷取机卷取过程中采用后端冷却，卷取时的卷取温度控制在620
±
15℃，卷取时温度控制在620
±
15℃时，能有效的使碳素结构钢中更多细小的tic在随后的冷却和卷取过程中析出，沉淀强化效果更好。
32.综上所述，该低焊接裂纹敏感性制管用碳素结构钢的生产方法，基于在低mn中ti
钢的加热及控轧控冷工艺研究，根据钛碳氮化物的固溶析出规律，设定合理的温度制度、变形制度和冷却制度对产品的组织性能至关重要的核心技术上，通过加热与轧制阶段主要以控制钢种tin析出形态与尺寸、开展锰对含钛微合金钢奥氏体形变诱导tic析出的抑制作用研究，以提高钢板的组织均匀性、改善钢材的冷弯加工成型性能为目标，优化控轧控冷工艺，主要技术包括：1、以tin析出形态为控制目标的加热控制技术；2、以晶粒细化、tic沉淀强化为目标的控轧控冷技术；3、以改善钢内组织形态为目标的柔性轧制控制技术，通过冷装炉、粗轧机、精轧机和卷取机的配合，根据设定合理的温度制度、变形制度和冷却制度，然后增加ti合金确保晶粒度细化增加材料的冷弯性，并可以取得较好的焊接性能要求，保证强度达标，同时可以满足与sphc钢种基本相同的生产节奏关系，达到稳定生产节奏的目的。
33.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。