[发明专利]一种低碳钢轧制及控制冷却方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低碳钢轧制及控制冷却方法，属于轧钢工程设计与生产技术领域。

背景技术

目前，国际上较为通用的轧制技术有连续轧制技术和控制轧制技术，其中，连轧工艺使钢板从上一道工序到下一道工序连续无间断进行，一次性轧制至目标厚度，因此，具有效率高、能耗低、控制方便等特点；但连轧过程存在中间程序难以控制，灵活性较低，对显微组织的控制较难实现等缺点。

控制轧制技术是将控制轧制和控制冷却有机结合一起的技术，通过控制加热温度、变形温度、形变量、水冷冷却速率等工艺参数，来获得较好的微观组织，使钢板具有较好的力学性能。根据轧制过程中的变形奥氏体的再结晶状态不同、相变机制不同可分为：奥氏体再结晶区控制轧制、奥氏体未再结晶区控制轧制和奥氏体-铁素体两相区控制轧制。

近年来，应变诱导相变(dynamic strain induced transformation)现象的发现是提高传统材料性能研究的重要突破，与传统的轧制工艺不同，应变诱导相变工艺强调将变形温度控制在奥氏体-铁素体转变开始温度(Ar₃)线附近，利用钢板轧制过程中发生的热机械变形，促进奥氏体向铁素体的转变，结合铁素体的动态再结晶过程，生成均匀细小的等轴铁素体晶粒。研究表明，利用传统的控制轧制及控制冷却工艺最多只能将碳素钢晶粒细化到5μm左右，而利用应变诱导相变工艺可以将碳素钢的晶粒最低细化到1μm左右。在轧制过程中，钢板多次经历应变诱导铁素体相变和铁素体逆变为奥氏体的过程，获得更加细小的铁素体晶粒的同时，也可以使应变能得到释放，避免残余应变能造成热处理后晶粒的长大，获得较高的强度，适当提高轧后冷却过程的降温幅度、降低出水温度、提高冷却速度可以避免在轧后降温过程中的晶粒长大，晶粒细化会提高钢板轧制态及热处理后的力学性能。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种低碳钢轧制及控制冷却方法，该方法利用应变诱导相变工艺，对铁素体晶粒进一步细化，提高钢板的强度，同时轧制过程可控。

技术方案：本发明提供了一种低碳钢轧制及控制冷却方法，该方法包括以下步骤：

1)炉内保温：将低碳钢锭放入高温熔炼炉内，在1150±50℃下保温2～3h；

2)轧制：去除步骤1)保温后的钢锭表面的氧化层后将钢锭置于轧机上，进行六道次轧制得到轧制钢材，其中前三道次轧制的开轧温度控制在1050±50℃，后三道次轧制的开轧温度控制在奥氏体-铁素体转变开始温度±10℃，且第六道次轧制过程的温度高于780℃；

3)轧后冷却：将步骤2中得到的轧制钢材置于连续水冷装置中进行冷却，控制轧制钢材冷却速率为18～25℃/s，且水冷装置的出水温度为400～500℃，待钢材温度降至与出水温度一致后进行空冷冷却至室温，得到所述的低碳钢。

其中：

所述的低碳钢锭的成分按重量百分比包括以下组分：

步骤1)所述的低碳钢锭的规格为160±5×160±5×80±5mm。

步骤2)所述的去除步骤1)保温后的钢锭表面的氧化层是指敲去钢锭表面的氧化层。

步骤2)所述的进行六道次轧制得到轧制钢材过程之前，先控制轧辊间距大于低碳钢锭的厚度，空过一道次轧制，之后进行六道次轧制。

步骤2)所述的六道次轧制过程中从第一至第六道次轧制的轧辊间距依次减小。

步骤2)所述的六道次轧制过程中从第一至第六道次轧制的轧辊间距依次取60、45、32、15、6和2.3±0.2mm。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：

本发明在传统的连轧工艺基础上改进，控制轧制温度在奥氏体-铁素体转变开始温度附近，钢在再结晶过程中由于形变诱导相变作用析出超细小的铁素体晶粒，同时，控制冷却速度可以有效抑制轧后降温过程中晶粒长大，从而达到在连轧工艺基础上进一步细化晶粒的效果，提高钢板的强度；相比传统的连轧工艺，本发明制备的钢板的轧制态屈服强度高(超过30MPa)，抗拉强度高(超过60MPa)。

具体实施方式：

实施例1

本实施例采用的低碳钢锭按重量百分数包含以下组分：

轧制及控制冷却过程如下：

1)炉内保温：将初始厚度为80mm低碳钢锭放入高温熔炼炉内，在1100℃下保温3h；