[发明专利]一种降低Cr、Mo钢轧材框形偏析的方法

说明书

技术领域

本发明属冶金技术领域，具体涉及一种降低Cr、Mo钢轧材框形偏析的方法。

背景技术

在钢中添加金属元素Cr能显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，添加金属元素Mo能起到细化钢的晶粒，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力的效果。因此，含有Cr、Mo元素的钢具有较好的淬透性、低温冲击韧性及较强的疲劳强度和抗冲击能力。一般采用其生产工模具、齿轮、轴承等高端钢材产品。如采用35CrMo、42CrMo等可生产12.9级汽车发动机用高强度螺栓。由于汽车运行过程中发动机缸盖及连杆螺栓受高频交变载荷的作用，因此对其疲劳寿命指标要求十分苛刻，属于汽车安全件中档次最高的零件，是高端冷镦产品的典型代表。

框型偏析是Cr、Mo钢产品的主要缺陷之一，其主要表现为轧后的冷却中形成组织的不均匀分布或碳化物的不均匀分布。框型偏析使钢的力学性能具有方向性，使钢的横向范性和韧性降低，也使钢的冷镦性和切削性能变坏，严重影响了其强度与抗疲劳性能。

目前，大多数的研究人员认为连铸过程是引起框形偏析产生的根源，一方面在结晶器急冷的条件下，连铸坯表面形成温度梯度极大的过冷区，以壁面形核为基底，附加电磁搅拌及结晶器震动，快速形成细小的等轴晶，再向内，同样先产生高温铁素体，接着高温铁素体向奥氏体转变，由于先生成的高温铁素体C含量较低，在温度梯度降低的情况下，就更易向液相中扩散，如果保持这种扩散，那么连铸坯从细晶区向中心的碳含量将依次提高，但接着生成柱状晶，形成一次晶及二次晶，一次晶继续将夹杂及溶质驱赶到液相，二次晶晶臂阻挡了夹杂及溶质继续向液相流动或扩散，这样在柱状晶区形成众多的杂质及溶质较少的晶臂，而枝晶间有较多的杂质及溶质，这样形成微观偏析，在腐蚀时形成微电池原理，使腐蚀情况不同与表层及芯部；另一方面在柱状晶形成末期，同时中心等轴晶开始形成，这样柱状晶的凝固前沿与中心等轴晶凝固前沿同时将元素和杂质推向柱状晶末端及柱状晶与中心等轴晶交界处，这样形成宏观偏析，即表现为沿柱状晶末端及柱状晶与等轴晶交界处的框型偏析。

框形偏析给成材带来了巨大危害，在轧后的冷却中形成组织的不均匀分布或碳化物的不均匀分布。这种偏析使钢的力学性能具有方向性，使钢的横向塑性和韧性降低，同时，不同的组织成分，强度与硬度不一致，受力变形时不能均匀协调，导致局部产生应力集中，容易产生裂纹，导致变形开裂，使钢的冷镦性和切削性能变坏，有时比中心偏析带来更大的危害。因此应尽可能的降低这种偏析，最好是完全消除带状组织，但往往有一定困难，因此，国标中要求框形偏析≤2.5级，高端用户一般要求≤2级。

目前对于偏析研究较多的为中心偏析的控制技术，且大多数应用轻压下技术进行控制，如CN200710048924.9，CN200810304476.9，CN01122537.8号专利，公开了一种连铸轻压下方法及其实施该方法的装置。由于框形偏析形成过程不同于中心偏析，因此控制手段与方法也不一样，框型偏析的控制与研究较少。综上所述，在Cr、Mo钢材产品框型偏析控制技术方面上未有公开的研究报道，也未有准确给出Cr、Mo钢生产过程中框型偏析控制的具体参数或具体研究方法的公开报道。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种降低连铸方坯轧材框形偏析的方法，本发明一种降低Cr、Mo钢轧材框形偏析的方法，按照以下步骤进行：

(1) 将Cr、Mo钢坯进行连铸，连铸过程中方坯连铸机参数设置为：电磁搅拌强度150～250A，频率2～2.5Hz，二次冷却区总水量97.9～107.3L/min，比水量0.215-0.236L/kg，过热度15～25℃，拉速0.5～0.6m/min；

(2)将连铸后的钢坯进行开坯，在开坯过程中开坯加热炉参数为：加热温度1220～1280℃，加热时间6～8h；

(3) 将开坯后的钢坯进行轧制，在轧制过程中,粗轧温度为1080℃，精轧温度为935℃，吐丝温度为860℃，轧后以大于5℃/S的冷却速率快速冷却530℃～480℃，随后在辊道冷却线上一直保温到300～350℃左右集卷；得到消除框形偏析的Cr、Mo钢轧材。

所述集卷后Cr、Mo钢轧材偶尔存在轻度组织不均现象的，进行消除组织不均的简化退火工艺，即将轧材加热到740℃～790℃保温3～5h的时间，然后出炉空冷。