[发明专利]一种控制42CrMo钢大方坯热轧盘条脱碳的轧制工艺

说明书

技术领域

本发明属冶金技术领域，具体涉及一种控制42CrMo钢大方坯热轧盘条脱碳的轧制工艺。

背景技术

我国钢铁行业目前产能严重过剩，同时我国大量进口高附加值钢材，尤其高端发动机螺栓用钢，国内乘用车、高端商用车、飞机、轮船、火车等12.9级高端发动机螺栓用钢一直由国外个别厂商垄断。我国钢铁产能过剩、高端产品不足，中国汽车、飞机等工业发展与国防、社会、经济效益的提升需要对42CrMo等高强度螺栓钢进行系统详细的研究。

在实际生产中，盘条表面的脱碳对后续螺栓的生产带来了巨大危害。由于脱碳，42CrMo等冷镦钢的表面脱碳区易形成铁素体组织，其与基体组织犬牙交错，在实际使用中，由于腐蚀、磨损等原因，其表面将产生凸凹不平的凹坑或带棱角的裂纹，因此，脱碳对表面硬度、表面裂纹形成、疲劳寿命、耐延迟断裂都有一定程度的影响。而生产中又不可避免的产生由碳的扩散导致的脱碳现象，这种钢对脱碳的要求近乎苛刻，属于有特殊要求的高级冷镦钢，故有必要对高端螺栓钢的轧制过程中的脱碳层厚度进行严格控制。

因此应尽可能的降低热轧盘条的脱碳层厚度，最好是完全消除脱碳现象，但往往有一定困难，因此，国标中要求脱碳层厚度≤1.5％D，高端用户一般要求≤1％D，D为热轧盘条直径。

目前对于钢铁领域固相防脱碳技术，研究较多的为高碳钢的防脱碳技术，如弹簧钢、帘线钢、重轨钢等钢种的防脱碳技术。高碳钢连铸坯、钢坯的防脱碳技术如ZL200710115641.1号专利，公开了一种防止高碳带钢坯脱碳的加热方法；ZL201110151239.5号专利，公开了一种弹簧钢盘条用连铸坯脱碳的控制方法；CN102534155B号专利，公开了一种改善帘线钢小方坯脱碳层厚度的方法；CN102399959A号专利，公开了一种减小钢轨脱碳层厚度的方法。关于弹簧钢、帘线钢、重轨钢等高碳钢钢种轧制过程的防脱碳技术如CN102962267A号专利，公开了一种防止小规格弹簧钢脱碳的控制冷却工艺；CN103506380A号专利，公开了一种降低高碳弹簧带钢脱碳层厚度的生产方法；CN101967541B号专利，公开了一种控制重轨钢坯炉内脱碳的加热方法；CN102002624B号专利，公开了一种高碳锰铁合金的固相脱碳方法；CN103045935A号专利，公开了一种弹簧钢盘条表面脱碳和铁素体分布的控制方法。

综上所述，42CrMo钢大方坯的轧制过程，对于控制盘条脱碳的控制技术方面上未有公开的研究报道。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种控制42CrMo钢大方坯热轧盘条脱碳的轧制工艺。本发明一种控制42CrMo钢大方坯热轧盘条脱碳的轧制工艺，按照以下步骤进行：

(1)将42CrMo钢280mm×325mm大方坯进行开坯，在开坯过程中开坯加热炉参数为：加热温度1150～1200℃，加热时间8～9h，残氧量控制在2.5％～4.5％；

(2)开坯后160mm×160mm的钢坯进行2～4mm的修磨，切去头尾100～200mm，角部修磨3～5mm，角部不能存在直角，角部弧度半径10～25mm，角度60～100°，不足部分予以修磨；

(3)将开坯后的钢坯进行轧制前加热，加热温度控制在980～1040℃，加热时间100～120min，残氧量控制在1％～1.5％，出炉温度980～1020℃，每根钢坯在轧制加热炉内每步停留时间不得大于10min；

(4)将开坯后的钢坯进行轧制，在轧制过程中，粗轧温度为980～1020℃，精轧温度为900℃，吐丝温度为850℃；

(5)轧后以大于5～15℃/S的冷却速率快速冷却600℃～650℃，随后在辊道冷却线上一直保温到300～350℃集卷。辊道速度控制在0.4～0.5m/s。

所选用的42CrMo钢，其成分按重量百分比含C：0.38～0.45％，Si：0.17～0.37％，Mn：0.50～0.80％，S：≤0.030％，P≤0.030％，Cr：0.90～1.20％，Ni：≤0.25％，Cu：≤0.030，Mo：0.15～0.25％，余量为Fe。

对于开坯处加热温度控制，其原理是通过控制加热时间与加热温度，避免温度过高与时间过长的同时，均匀铸坯1/2R处与中心处的宏观偏析与微观偏析，以便降低轧制处的加热温度与保温时间来控制轧制处脱碳量。