[发明专利]一种改善锚杆钢心部异常组织的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于棒材轧钢技术领域，特别涉及一种改善锚杆钢心部异常组织的控制方法。适用于棒材车间开发各规格锚杆钢的工艺技术优化。

背景技术

锚杆钢被越来越多的应用在矿山支护当中，用户对锚杆钢的强度级别需求越来越高。为了达到所需求的强度级别，往往开发者们在成分设计的过程中采用提高碳、锰、钒等合金元素的含量，以达到规定的强度级别。随着碳、锰含量的提高，强度也跟随其提升，势必导致塑韧性能的显著下降，其综合力学性能的降低直接关系煤矿巷道的安全系数，因此，提高锚杆钢的综合力学性能至关重要。组织是影响综合力学性能的关键因素之一，组织的异常势必造成性能的降低。提高碳、锰含量，铸坯中的成分偏析与枝晶偏析加重，在轧后冷却控制的过程中易于出现严重的组织异常，造成综合性能的降低。能否改善心部的异常组织，是高级别钢亟待解决的问题。

针对于改善心部的组织方法，在连铸领域，科研人员在连铸过程中，通过各参数的调节如降低过热度、控制中心偏析、结晶器电池搅拌、末端电磁搅拌、连铸小方坯上面的轻压下等使得铸坯心部缺陷、枝晶偏析及等轴晶比率等元素的偏析在一定程度上得到改善。但随着煤炭企业对锚杆钢强度的要求提高，同时对塑韧性能也提出的更严格的要求，这种情况下，连铸小方坯改善心部组织异常的优势已经发挥到一定的极致，通过优化连铸工艺来降低轧后组织的异常已经很难。在轧钢领域，研究人员也积极在研究如何通过优化控制轧制工艺(如降低开轧温度、加长保温时间、降低轧制温度与上冷床温度)来降低铸坯带来的遗传缺陷。还有的企业试图通过细化晶粒来弥补心部异常组织的影响，但这种方法对高级别的锚杆钢的效果不显著。

通过多次、反复的跟踪连铸坯的过热度等工艺参数的控制情况以及对铸坯偏析的综合分析后，结合轧线和冷却器的实际情况，经过对心部组织异常出现的原因的深入分析研究，总结出了心部异常组织出现的原因为：某个区域碳、锰等元素的高度聚集，改变了该区域的CCT曲线，使得钢在现有的冷速条件下越过铁素体和珠光体区，直接进入贝氏体和马氏体转变区，发生了异常组织转变。因此，从这个角度上讲，改善心部异常组织出现的关键是如何通过研究控制轧制过程中及轧后的冷却速度，如何优化冷却制度工艺参数，减少进入异常组织的转变区域，从而降低异常组织的出现数量，非常关键。

本发明在深入研究的基础上，经过反复的试验验证，最终制定了一套完善的冷却工艺制度，使得高级别锚杆钢心部的组织得到显著的改善，锚杆钢的综合力学性能得到明显的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善锚杆钢心部异常组织的控制方法，解决了连铸生产高强度锚杆钢过程中由于组织因素带来的塑韧性能较低的问题。有效的减少了心部异常组织，提高了锚杆钢的综合力学性能。该方法适合棒材在改善心部组织的品种材的开发。

本发明的工艺制度的优势在于通过优化冷却工艺制度，控制组织转变微区的组织转变，提出了改善棒材心部异常的方法，弥补了连铸过程铸坯的成分偏析与枝晶偏析、轧钢过程中组织转变的二次成分扩散聚集带来的组织异常，改善了锚杆钢的综合力学性能，提高了锚杆钢品种的质量。

一种改善锚杆钢心部异常组织的控制方法，具体工艺步骤及参数如下：

1)控制连铸过程中的过热度，过热度≤35℃；连铸过程中采用电磁搅拌与保护浇注；连铸过程中拉速控制为1.8-2.2m/s；加热温度为1150℃±20℃，加热时间为2-3小时；

连铸过程中，控制好过热度与连铸过程中的拉速，对铸坯的枝晶偏析的改善起到很大的作用。加热温度的提升与加热时间的适当延长，可以使得铸坯的成分更加均匀，在一定程度上减弱成分偏析。

2)12#轧机后、精轧前采用水冷冷却+回复段的方法，控制轧制速度为6-6.6m/s,冷却过程中的冷却速度为70-81℃/s，冷却过程时间控制在2-2.2s；

12#轧机后、13#轧机前为1#水冷段的位置，该位置分为穿水段与回复段两个阶段，该阶段的目的是使得轧材的温度和芯表温差降低到合适的温度，便于精轧机进行低温精轧。该冷却段的控制冷却可以使得钢坯整个截面以及芯表温差更加均匀，有利于轧后组织的均匀转变。

3)精轧温度设定为850℃±15℃，精轧过程的温升控制在80-120℃；

控制精轧过程的温升有两个目的，其一为防止2段穿水的温差过大，造成芯表温差过大，以至于轧材界面的组织不均及心部组织异常；其二为防止冷速过大，造成轧材表面出现过冷组织。