一種不銹鋼鍛制圓鋼的制造方法

　　【技術(shù)領(lǐng)域】

　　[0001] 本發(fā)明屬于不銹鋼加工領(lǐng)域，具體涉及一種不銹鋼鍛制圓鋼的制造方法。

　　【背景技術(shù)】

　　[0002] 不銹鋼鋼管是適用范圍很廣的鋼材品種之一，在火電站、油氣開(kāi)采、煉油、化工、化 肥、環(huán)保、汽車(chē)、交通運(yùn)輸、供水、輕工、醫(yī)藥等技術(shù)領(lǐng)域都大量使用。但是目前不銹鋼鋼管市 場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，各不銹鋼鋼管公司對(duì)圓鋼的價(jià)格及交貨期非常敏感。鋼鐵廠為了適應(yīng)這 種變化，紛紛采取各種措施降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率來(lái)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

　　[0003] 對(duì)于中小規(guī)格的不銹鋼鍛制圓鋼（規(guī)格Φ 160~250mm)，目前普遍采用的生產(chǎn)方 式為：（1)鋼錠加熱一快鍛成材，該工藝采用快鍛直接成材，由但于快鍛工藝屬于單錘頭作 業(yè)生產(chǎn)，不能一火直接成材，坯料需中間回爐加熱，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)的圓鋼表面毛糙，尺寸 精度低；（2)鋼錠加熱一（快鍛或初乳）開(kāi)坯一徑鍛成材，該工藝為兩火生產(chǎn)工藝，增加了 天然氣消耗，生產(chǎn)周期也明顯增加，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。具體是，兩火成材生產(chǎn)工藝增 加了生產(chǎn)機(jī)組之間的流轉(zhuǎn)過(guò)程，使物流周轉(zhuǎn)成本增加；由于經(jīng)過(guò)一道開(kāi)坯工序，增加了天然 氣消耗，同時(shí)由于產(chǎn)品增加一道火耗損耗，降低了成品收得率，使生產(chǎn)成本增加。在此情況 下，為進(jìn)一步降低中小規(guī)格的不銹鋼鍛制圓鋼的生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，亟需對(duì)不銹鋼鍛 制圓鋼生產(chǎn)工藝進(jìn)行突破性研究工作。

　　[0004] 徑鍛機(jī)是一種新型鍛造設(shè)備，其生產(chǎn)特點(diǎn)是相互垂直的四個(gè)錘頭同時(shí)對(duì)坯料進(jìn)行 高頻錘擊，適合于高速旋轉(zhuǎn)送進(jìn)狀態(tài)下的圓形坯料的壓延變形。徑鍛機(jī)生產(chǎn)中小規(guī)格的不 銹鋼鍛制圓鋼所適用的2. 3t/3. 7t鋼錠斷面為方形，但方形鋼錠棱角較尖銳，在高速旋轉(zhuǎn) 送進(jìn)壓延變形下棱角部容易產(chǎn)生折疊及裂紋，對(duì)圓鋼表面質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，不適合在徑 鍛機(jī)直接成材，需經(jīng)初乳（或快鍛）開(kāi)坯后才能進(jìn)行徑鍛成材。

　　[0005] 徑鍛機(jī)對(duì)坯料的尺寸有嚴(yán)格要求，為方便將得到的鋼錠順利輸送至徑鍛機(jī)四個(gè)錘 頭之間，鋼錠的橫截面對(duì)角線(xiàn)最大尺寸需滿(mǎn)足徑鍛機(jī)錘頭的最大開(kāi)口度要求。相對(duì)于同樣 的橫截面面積的鋼錠來(lái)講，方錠的對(duì)角線(xiàn)尺寸較八角錠及近似圓形的鋼錠的對(duì)角線(xiàn)尺寸要 大。對(duì)于生產(chǎn)中小規(guī)格的不銹鋼鍛制圓鋼，所需的2. 3t/3. 7t方形鋼錠對(duì)角線(xiàn)尺寸已經(jīng)超 過(guò)徑鍛機(jī)錘頭的最大開(kāi)口度要求，需采用快鍛機(jī)或初乳機(jī)進(jìn)行開(kāi)坯至滿(mǎn)足徑鍛機(jī)錘頭最大 開(kāi)口度要求的中間坯，再進(jìn)行徑鍛二火成材。

　　【發(fā)明內(nèi)容】

　　[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種不銹鋼鍛制圓鋼的制造方法，該不銹鋼鍛制圓鋼的晶 粒度為6. 0~7. 5級(jí)，規(guī)格為Φ 160~250mm，達(dá)到節(jié)能降耗、提升成材率、降本增效的實(shí)際 效果。

　　[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

　　[0008] -種不銹鋼鍛制圓鋼的制造方法，其包括如下步驟：

　　[0009] 1)冶煉

　　[0010] 按下述合金成分進(jìn)行電爐初煉、AOD精煉、LF精煉；其中，所述不銹鋼鍛制圓鋼 的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：C :0~0· 030%，Si :0· 20~0· 60%，Mn :1· 20~L 80%，P < 0· 035%，S < 0· 006%，Cu < 0· 25%，Cr :17. 00 ~19. 00%，Ni :8. 00 ~10. 00%，N : 0. 040~0. 080%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；

　　[0011] 2)模鑄澆注

　　[0012] 澆注前模內(nèi)充氬時(shí)間> 30min，澆注溫度為1525~1535°C ;

　　[0013] 3)徑鍛工藝

　　[0014] a)鋼錠精整

　　[0015] b)加熱：鋼錠在550~600°C預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)間0. 5~1小時(shí)；然后以70~80°C / 小時(shí)升溫至均熱溫度1140~1160°C，再，均熱保溫2~2. 5小時(shí)；

　　[0016] c)徑鍛：開(kāi)鍛溫度彡1050°C，終鍛溫度彡850°C ;徑鍛結(jié)束后，空冷至室溫。

　　[0017] 進(jìn)一步，步驟1)LF精煉中，精煉后期氬氣翻動(dòng)控制要求為：氬氣弱攪拌時(shí)間 彡15min ;LF爐加入石灰后，通入電極進(jìn)行化渣，邊化渣邊加入硅鐵粉，采用硅鐵粉進(jìn)行渣 面脫氧；其中，硅鐵粉中Si含量72~80%，按鋼水量加入硅鐵粉，每噸鋼水的硅鐵粉加入 量不少于I. 25kg。

　　[0018] 步驟2)模鑄澆注中所用鋼錠模的帽容比為12~13%，模身錐度為3. 00~ 3. 80%，所述鋼錠模的模身橫截面呈正八角形。

　　[0019] 步驟3)，徑鍛過(guò)程中進(jìn)行十個(gè)道次徑鍛，第一到第四道次單道次的延伸率為 1. 10~1. 25%，第五到第九道次單道次的延伸率為1. 31~1. 38% ;第十道次的表面延伸 率為 1. 00 ~1. 05%。

　　[0020] 再，所述不銹鋼鍛制圓鋼的晶粒度為6. 0~7. 5級(jí)。

　　[0021] 本發(fā)明制造方法中：

　　[0022] (I)LF精煉過(guò)程中，加熱工位采用硅鐵粉（70% Si)進(jìn)行渣面脫氧。LF爐加入石灰 后，通入電極進(jìn)行化渣，邊化渣邊加入硅鐵粉。每噸鋼水的硅鐵粉加入量不少于I. 25kg。利 用Si與鋼液中的氧結(jié)合，使精煉過(guò)程保持良好脫氧效果，降低鋼中內(nèi)生非金屬夾雜物。要 求氬氣弱攪拌時(shí)間多15min，確保非金屬夾雜物得到充分上浮。

　　[0023] (2)模鑄澆注

　　[0024] 澆注前模內(nèi)充氬時(shí)間> 30min，可以排除澆注系統(tǒng)內(nèi)大量的空氣，保證鋼液在澆注 過(guò)程在無(wú)氧化氣氛中進(jìn)行。采用Ar氣保護(hù)澆注，可以降低鋼液澆注過(guò)程中的二次氧化程 度，減少鋼液吸入氧化性氣氛含量，降低二次夾雜物的產(chǎn)生，明顯改善鋼錠的質(zhì)量。

　　[0025] 澆注溫度為1525~1535°C :鋼液的澆注溫度由公式（T燒注=T培點(diǎn)+T過(guò)熱）確定， 合理的澆注溫度對(duì)于保證鋼的質(zhì)量、防止鋼錠產(chǎn)生缺陷有很大的作用。本發(fā)明鋼種熔點(diǎn)為 1450~1455°C，且該鋼種鋼液流動(dòng)性好，可以采用較小的過(guò)熱度70~80°C，以減少鋼錠的 偏析及殘余縮孔，因此，本發(fā)明采用澆注溫度為1525~1535Γ。

　　[0026] 本發(fā)明新設(shè)計(jì)的鋼錠模為八角鋼錠模，模鑄出的鋼錠為一火成材的徑鍛工藝創(chuàng)造 了前提條件。所述鋼錠模設(shè)計(jì)有合理的錐度、帽容比等參數(shù)，以改善鋼中純凈性、致密性和 均勻性。鋼錠模設(shè)計(jì)有合理的錐度，使鋼錠自上而下進(jìn)行凝固，減少鋼錠縮孔及疏松的發(fā) 生；鋼錠模設(shè)計(jì)有合理的帽容比，在保證鋼錠質(zhì)量的前提下，提高成品收得率；鋼錠模設(shè)計(jì) 有合理的尺寸，以保證生產(chǎn)的成品具有一定的變形比；其模身的橫截面為正八角形，近似圓 形，方便徑鍛機(jī)相互垂直的四個(gè)錘頭同時(shí)對(duì)坯料進(jìn)行高頻錘擊；且可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要和 徑鍛機(jī)參數(shù)要求，設(shè)計(jì)鋼錠模橫截面對(duì)角線(xiàn)最大尺寸滿(mǎn)足徑鍛機(jī)錘頭的最大開(kāi)口度要求， 方便將得到的鋼錠順利輸送至徑鍛機(jī)四個(gè)錘頭之間。

　　[0027] ⑶徑鍛工藝

　　[0028] 鋼錠精整：鋼錠表面不得有翻皮、裂紋（橫裂、縱裂、角裂）、烊模等缺陷，若有缺陷 必須精整處理；鋼錠清理處應(yīng)光滑成斜坡型，不準(zhǔn)有棱角，清除寬度不得小于清除深度的五 倍，以保證缺陷平滑過(guò)渡，徑鍛過(guò)程中不產(chǎn)生折疊。

　　[0029] 由于高合金鋼的導(dǎo)熱性差，加熱時(shí)鋼錠表面和中心會(huì)出現(xiàn)較大的溫差，引起內(nèi)外 層膨脹不均而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，以中心的軸向應(yīng)力最大，而且是拉應(yīng)力，在鋼錠中心部分容易 產(chǎn)生裂紋。鋼錠在500~550°C會(huì)出現(xiàn)溫度應(yīng)力，為了避免產(chǎn)生過(guò)大的溫度應(yīng)力及中心裂 紋，因此，本發(fā)明鋼錠在550~600°C進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)間為0. 5~1小時(shí)。

　　[0030] 加熱過(guò)程中，如果鋼錠表面和中心產(chǎn)生的溫度差過(guò)大，容易在鋼錠上形成裂紋，熱 加工時(shí)造成報(bào)廢。因此，溫度差不能超過(guò)一定的范圍，對(duì)

　　本發(fā)明不銹鋼材料來(lái)說(shuō)，升溫速度 不宜過(guò)大，應(yīng)保持在70~80°C /小時(shí)。

　　[0031] 本發(fā)明中，均熱溫度過(guò)低，鋼錠的變形抗力大；均熱溫度過(guò)高，鋼錠容易產(chǎn)生過(guò)熱 及過(guò)燒。對(duì)于本發(fā)明不銹鋼材料來(lái)講，鋼廠的快鍛均熱溫度一般控制在1160~1220Γ之 間。考慮到徑鍛一火成材過(guò)程中徑鍛機(jī)的四個(gè)錘頭同時(shí)對(duì)坯料進(jìn)行高頻錘擊，由于錘擊次 數(shù)高，坯料形變產(chǎn)生的熱量可抵償坯料散失到環(huán)境中的熱量，因此在徑鍛生產(chǎn)過(guò)程中坯料 溫度變化較小，溫降慢。考慮到以上因素，設(shè)定徑鍛均熱溫度控制為1140~1160°C。

　　[0032] 本發(fā)明設(shè)定開(kāi)鍛溫度多1050°C，終鍛溫度多850°C:鍛造需要保證在奧氏體狀態(tài)下 進(jìn)行，確定終鍛溫度既要保證鋼在終鍛前具有足夠的塑性，又要使鍛件能夠獲得良好的組 織性能。因此的終鍛溫度應(yīng)高于再結(jié)晶溫度，而開(kāi)鍛溫度要求在沒(méi)有產(chǎn)生晶間結(jié)合力弱化 的如提下盡可能尚。

　　[0033] 本發(fā)明所述徑鍛工藝中，為保證最佳鍛造效果，徑鍛前四道次采用小延伸率 1. 10~1.25%，徑鍛前期小變形量的控制可實(shí)現(xiàn)破碎鋼錠鑄態(tài)組織的目的，在徑鍛過(guò)程中 預(yù)防材料表面開(kāi)裂，徑鍛后五道次采用延伸率為1. 31~1. 38%的大變形量鍛造，以確保中 心鍛透，使圓鋼晶粒度滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，第十道次表面延伸率1. 〇〇~1. 05%，表面精整，保證 圓鋼表面質(zhì)量。

　　[0034] 本發(fā)明中，利用新設(shè)計(jì)的八角鋼錠模模鑄出符合徑鍛機(jī)錘頭最大開(kāi)口度要求尺寸 的八角鋼錠，為一火成材的徑鍛工藝創(chuàng)造了前提條件；LF爐精煉時(shí)每噸鋼水的硅鐵粉加入 量不少于I. 25kg，使精煉過(guò)程保持良好脫氧效果；澆注前模內(nèi)充氬時(shí)間> 30min，保證鋼液 在澆注過(guò)程在無(wú)氧化氣氛中進(jìn)行，降低鋼液澆注過(guò)程中的二次氧化程度。這些措施改善了 鋼錠的非金屬夾雜物水平及鋼錠表面質(zhì)量，保證徑鍛出的圓鋼表面質(zhì)量滿(mǎn)足要求；徑鍛過(guò) 程中合理的加熱工藝及徑鍛道次延伸率，保證的圓鋼的表面不開(kāi)裂；同時(shí)保證的圓鋼中心 能夠鍛透，使圓鋼晶粒度滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。上述工藝條件保證了本發(fā)明能順利實(shí)現(xiàn)徑鍛一火 成材工藝。

　　[0035] 本發(fā)明采用徑鍛一火成材快速生產(chǎn)工藝，制造的圓鋼的晶粒度為6. 0~7. 5級(jí)，橫 低倍的級(jí)別為〇~1. 5級(jí)、非金屬夾雜物A、B、C、D各類(lèi)的級(jí)別均為0~1. 5級(jí)?？梢?jiàn)，本 發(fā)明鋼的晶粒度橫低倍及非金屬夾雜物控制在良好的水平，保障了后續(xù)的熱穿孔性能。且 本發(fā)明大大降低了不銹鋼鍛制圓鋼生產(chǎn)的能源消耗，縮短生產(chǎn)周期，提高了成材率，具十分 重要的現(xiàn)實(shí)意義。

　　[0036] 本發(fā)明的有益效果：

　　[0037] 本發(fā)明設(shè)計(jì)了八角鋼錠模，生產(chǎn)的鋼錠可在徑鍛機(jī)進(jìn)行一火快速成材，代替了經(jīng) 初乳（或快鍛）開(kāi)坯+徑鍛成材的兩火生產(chǎn)工藝，節(jié)省了一道初乳或鍛造開(kāi)坯工序，大大降 低了能源消耗，生產(chǎn)周期縮短了 3~5天，具有生產(chǎn)周期短的優(yōu)點(diǎn)。

　　[0038] 本發(fā)明鋼錠經(jīng)徑鍛一火成材工藝后生產(chǎn)的圓鋼晶粒度較細(xì)，達(dá)到6. 0~7. 5級(jí)；橫 低倍、非金屬夾雜物及晶粒度控制在良好的水平；同時(shí)，本發(fā)明的成材率較兩火生產(chǎn)工藝的 平均成材率提高了至少2個(gè)百分點(diǎn)。

　　【附圖說(shuō)明】

　　[0039] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1圓鋼的成材率簡(jiǎn)匯示意圖。

　　【具體實(shí)施方式】

　　[0040] 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

　　[0041] 表1為本發(fā)明實(shí)施例和對(duì)比例鋼的成分，表2為本發(fā)明和對(duì)比例所用鋼錠模的設(shè) 計(jì)參數(shù)，表3、表4為本發(fā)明實(shí)施例鋼的制造工藝，表5為對(duì)比例1鋼的制造工藝，表6為本 發(fā)明實(shí)施例及對(duì)比例1鋼的性能。

　　[0042] 本發(fā)明實(shí)施例制造工藝流程如下：

　　[0043] 40噸電爐一40噸AOD精煉爐一40噸LF精煉爐一模鑄3000kg鋼錠一精整一鋼錠 加熱一徑鍛成品一檢測(cè)一合格入庫(kù)。

　　[0044] 本實(shí)施例所用徑鍛機(jī)為寶鋼特鋼有限公司的1300噸徑鍛機(jī)，新設(shè)計(jì)3000kg的八 角鋼錠模模身的橫截面呈正八角形，具體參數(shù)見(jiàn)表2,生產(chǎn)出上口直徑為610mm、下口直徑 為508mm，斷面為8角，錠重為3t的合格鋼錠。對(duì)比例1所用鋼錠模為2. 3t鋼錠模，具體參 數(shù)見(jiàn)表2。

　　[0045] 本發(fā)明對(duì)實(shí)施例1進(jìn)行了 24個(gè)爐批次的工藝試驗(yàn)，實(shí)施后本發(fā)明圓鋼的成材率簡(jiǎn) 匯如圖1所示，其中，圓點(diǎn)魯代表本發(fā)明工藝成材率；三角▲代表對(duì)比例1的2. 3t兩火成材 工藝成材率。如圖1所示，本發(fā)明鋼錠徑鍛一火成材工藝試驗(yàn)的平均成材率達(dá)到84. 06%， 對(duì)比例1兩火成材工藝平均成材率為81. 92%，可見(jiàn)，本發(fā)明徑鍛一火成材工藝的成材率較 兩火生產(chǎn)工藝的平均成材率提高了至少2個(gè)百分點(diǎn)。

　　[0046] CN WbYHiZM A ^ IJ b/Y 貝

　　CN 105177264 A 說(shuō)明書(shū) 6/7 頁(yè)

　　CN 105177264 A 兄明十ι 7/7 頁(yè)

　　【主權(quán)項(xiàng)】

　　1. 一種不銹鋼鍛制圓鋼的制造方法，其包括如下步驟： 1) 冶煉 按下述合金成分進(jìn)行電爐初煉、AOD精煉、LF精煉；所述不銹鋼鍛制圓鋼的化學(xué)成分質(zhì) 量百分含量為：c:0 ~0? 030%，Si:0? 20 ~0? 60%，Mn:1.20~L80%，P< 0? 035%，S < 0? 006%，Cu< 0? 25%，Cr:17. 00 ~19. 00%，Ni:8. 00 ~10. 00%，N:0? 040 ~0? 080%， 其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)； 2) 模鑄澆注 澆注前模內(nèi)充氬時(shí)間> 30min，澆注溫度為1525~1535°C;其中，所用鋼錠模的帽容比 為12~13%，模身錐度為3. 00~3. 80,模身橫截面呈正八角形； 3) 徑鍛工藝 a)鋼錠精整 b) 加熱：鋼錠在550~600°C預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)間0. 5~1小時(shí)；然后以70~80°C/小時(shí) 升溫至均熱溫度1140~1160°C，再，均熱保溫2~2. 5小時(shí)； c) 徑鍛：開(kāi)鍛溫度彡1050°C，終鍛溫度彡850°C; 徑鍛結(jié)束后，空冷至室溫。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼鍛制圓鋼的制造方法，其特征在于，步驟I)LF精煉中， 精煉后期氬氣翻動(dòng)控制要求為：氬氣弱攪拌時(shí)間多15min，采用硅鐵粉進(jìn)行渣面脫氧，硅鐵 粉的加入量多I. 25kg/噸鋼水，硅鐵粉中Si含量72~80%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼鍛制圓鋼的制造方法，其特征在于，步驟3)徑鍛過(guò)程 中，進(jìn)行十個(gè)道次徑鍛，第一到第四道次單道次的延伸率為1. 10~1. 25%，第五到第九道 次單道次的延伸率為1. 31~1. 38% ;第十道次的表面延伸率為1. 00~1. 05%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的不銹鋼鍛制圓鋼的制造方法，其特征在于，所述不 銹鋼鍛制圓鋼的晶粒度為6. 0~7. 5級(jí)。

　　【專(zhuān)利摘要】一種不銹鋼鍛制圓鋼的制造方法，其包括如下步驟：冶煉、模鑄澆注、一火成材徑鍛工藝，其中，所述模鑄澆注中所用鋼錠模的帽容比為12～13％，模身錐度為3.00～3.80，其模身橫截面呈正八角形，模鑄出的鋼錠可在徑鍛機(jī)進(jìn)行一火快速成材，代替了經(jīng)初軋開(kāi)坯或快鍛開(kāi)坯+徑鍛成材的兩火生產(chǎn)工藝，大大降低了能源消耗，生產(chǎn)周期縮短了3～5天，圓鋼產(chǎn)品的晶粒度達(dá)到6.0～7.5級(jí)；同時(shí)，本發(fā)明的成材率較兩火生產(chǎn)工藝的平均成材率提高了至少2個(gè)百分點(diǎn)。

　　【IPC分類(lèi)】C21D8/06, C22C38/42, C22C38/58, C22C38/40

　　【公開(kāi)號(hào)】CN105177264

　　【申請(qǐng)?zhí)枴?/p>

　　【發(fā)明人】張小可, 陳錫民, 朱長(zhǎng)春, 鄭衛(wèi), 包民偉, 莊偉 , 張杉

　　【申請(qǐng)人】寶鋼特鋼有限公司

　　【公開(kāi)日】2015年12月23日

　　【申請(qǐng)日】2015年9月25日