本發明屬于鋼鐵材料技術領域，涉及一種400系不銹鋼鋼坯皮下裂紋消除的工藝方法。

　　背景技術：

　　400系鋼坯作為一種金屬材料，作為進一步深加工的材料在各行各業應用非常廣泛。但是目前市面上生產的400系不銹鋼由于皮下有較多的裂紋，在后期研磨加工中產生的不良品較高。澆鑄中鋼坯皮下裂紋的產生因素主要有鑄坯表面溫度反復變化而發生多次相變，兩種組織交界面擴展而形成的裂紋和鋼水中的夾雜物而形成的裂紋。鋼坯由于澆鑄原因鋼坯表皮有不規則的地方，修磨時由于內部應力的問題會造成沿研磨方向的裂紋，往往要經過多次修磨方能消除裂紋，造成材料的極大地浪費。

　　目前市場上對連鑄坯的表面質量的控制主要集中在連鑄前嚴格控制鋼水的成分，控制鋼水中的氧含量盡可能降低鋼水中雜質的含量，在連鑄中澆注過程中采用保護澆注，避免鋼水二次氧化，提高鑄坯的純凈度，合理控制中包鋼水的過熱度，將拉速控制在最合理的范圍，使結晶器內雜質盡量上浮，選擇性能良好的保護渣，采取合適的比水量，增加電磁攪拌等方式提高連鑄鋼坯的表面質量。采取退火工藝主要集中在連鑄鋼坯軋制后進行退火。公開號cn101844162a（申請號201010162933.2）“一種熱軋高強鋼殘余應力消除方法”中提到的方法是將鑄坯加熱通過軋機消除應力，加熱即為簡單的加熱沒有溫升的詳細設計且進坑溫度在500℃以上，半成品的鋼卷可以用，但連鑄鋼坯不適用。公開號cn102517438a（申請號201110425660.0）“消除高速鋼磨削表面殘余應力的工藝方法”中提到消除殘余應力方法是將鋼坯進行修磨后進行升溫后進行深冷處理再升溫，精磨后再深冷處理，過程復雜，是對成品的鋼件進行處理，若對初級品鋼坯采用此種方法成本太高。上述提到的2個專利的應力消除方法是熱軋鋼和高速鋼應力消除的方法，均需對鑄坯進行軋制和加工消除應力，只是簡單的升溫或升溫再冷處理，沒有考慮升溫的不同階段的速率與時間對消除應力的影響，且基本上是對成品半成品的處理。《金屬熱處理》第35卷第1期（2010年1月）中文章編號0254-6051（2010）01-0120-03中“4cr13鋼棒熱處理裂紋分析”中提出的常規熱處理的方法為常規熱處理（1050-1100℃淬火，n32淬冷+200-300℃回火）油淬后出現兩條裂紋，文中對裂紋進行了分析，文章中提出的解決方案為嚴格控制進貨渠道進行進貨檢驗，確保進貨質量；進行中間退火，并適當降低淬火冷卻溫度。文章并沒有提出明確的淬火溫度曲線，確保進貨質量也難于把握。《冶金標準化與質量》,2003,41(2):17-18中“鉻不銹鋼2-4cr13鋼坯熱處理工藝研究”中指出傳統工藝中規定鋼坯在表面清理前必須進行不完全退火升溫速度100℃/h，在880℃溫度下保溫24h后，爐冷到650℃后空冷，其提出的改進工藝為700℃保溫13h后拉爐空冷，其實驗品亦是軋制的方坯非連鑄鋼坯，其進爐前的溫度不限升溫速率不限，升溫速率不限會造成鋼坯內部溫度不均勻的情況本文沒有提及，采用該方法該文并沒有提出會造成鋼坯彎曲的實際缺點和700℃的最高溫度在大的連鑄坯會出現夾生現象。

　　技術實現要素：

　　一種400系不銹鋼鋼坯皮下裂紋消除的工藝方法，生產流程包括以下步驟：鋼水入包→結晶器振動→拉矯機拉拔矯正→定尺切割→冷卻→退火爐消除內部應力→修磨，其特征在于：

　　（1）400系不銹鋼鋼水經過連鑄拉矯機拉拔切割成鋼坯;

　　（2）鋼坯冷卻后進入退火爐消除鋼坯內部應力;

　　（3）對鋼坯進行修磨消除不規則的表面，并檢測裂紋情況。

　　一種400系不銹鋼鋼坯皮下裂紋消除的工藝方法，其特征在于：拉速的工藝參數為：

　　拉速單位為：米/分。

　　一種400系不銹鋼鋼坯皮下裂紋消除的工藝方法，其特征在于：鋼水在中包的過熱度根據鋼水在中包的過熱度實時調整拉速，結晶器振幅5.2mm，液位85%，中包水口采用5孔水口，結晶器電磁攪拌電流260a，頻率2hz，比水量0.15l/kg，二冷水配比足輥段一區二區比例為40%︰30%︰30%，澆速根據中包過熱度調整拉速以φ200圓坯為例控制在0.90-1.0m/min為宜，末端電磁攪拌電流500a，頻率4hz，按規定的長度切割鋼坯。

　　一種400系不銹鋼鋼坯皮下裂紋消除的工藝方法，其特征在于：全程保護澆鑄，避免鋼水二次氧化，減少氣泡產生，提高鑄坯的純度，合理控制連鑄鋼水過熱度和振幅，采用低拉速使雜質上浮和使保護渣充分融化，采取足輥段均勻冷卻和二冷區二次弱冷卻，避免鑄坯表面出現裂紋。

　　一種400系不銹鋼鋼坯皮下裂紋消除的工藝方法，其特征在于：退火爐消除內部應力包括如下步驟：

　　（1）將冷卻的鋼坯吊至退火爐中用2小時升溫至300℃，升溫速度約為2.5℃/min，在300℃的爐溫中保溫1小時；

　　（2）再在8小時內由300℃升溫至600℃，升溫速度約為0.625℃/min，在600℃的爐溫中保溫2小時；

　　（3）再在6小時內由600℃升溫至750℃，升溫速度約為0.417℃/min，在750℃的爐溫中保溫3小時；

　　（4）在停止加熱爐中降溫至500℃后，開蓋冷卻至室溫。

　　一種400系不銹鋼鋼坯皮下裂紋消除的工藝方法，經連鑄拉出的鋼坯需經過冷卻進入退火爐，經過48小時消除內部應力，加熱速度合理，避免產生過大的熱應力使鋼坯產生內部裂紋，否則會造成鋼坯彎曲，經過本次退火使鋼坯的硬度由420降至250左右，利于鋼坯的表面修磨。然后，對鋼坯進行修磨，消除不規則的表皮，再全研磨，檢查皮下裂紋的情況。

　　本發明的有益效果：本發明以400系不銹鋼s42030（3cr13）為實驗樣品，按照本發明的方法可有效防止400系不銹鋼連鑄鋼坯皮下裂紋的產生，適用于規模化的工業生產，同時大大降低了下一步軋制的工作量和不良率。

　　附圖說明

　　圖1加熱爐應力退火工藝圖。

　　圖2采用本法的效果對比圖。

　　圖3實驗數據記錄表。

　　圖4拉速與過熱度關系表。

　　具體實施方式

　　具體實施方式：一種400系不銹鋼鋼錠鋼坯皮下裂紋消除的方法方法，按以下方式完成：

　　1.連鑄上游提供符合成分要求的合格鋼水。

　　2.連鑄按照生產工藝要求將鋼水拉拔成符合尺寸要求的鋼坯。其中要滿足下列要求：根據鋼水在中包的過熱度實時調整拉速，結晶器振幅5.2mm，液位85%，中包水口采用5孔水口，結晶器電磁攪拌電流260a，頻率2hz，比水量0.15l/kg，二冷水配比足輥段一區二區比例為40%︰30%︰30%，澆速根據中包過熱度調整拉速以φ200圓坯為例控制在0.9-1.0m/min為宜，末端電磁攪拌電流500a，頻率4hz，按規定的長度切割鋼坯。拉速在連鑄鑄坯表面質量也起到至關重要的作用，要嚴格按照圖4給定拉速與過熱度表執行，同時合理利用工藝將拉速與過熱度控制在虛線框的數值之內，本數據是經過大量實驗證明該拉速最適合400系不銹鋼可以使保護渣充分融化，又可使結晶器內雜質充分上浮，可提高鋼坯內外部質量。

　　3.將鋼坯冷卻后進入退火爐消除鋼坯內部應力。按照下面步驟實施：

　　（1）將冷卻的鋼坯吊至退火爐中用2小時升溫至300℃，升溫速度約為2.5℃/min。在300℃的爐溫中保溫1小時，

　　（2）再在8小時內由300℃升溫至600℃，升溫速度約為0.625℃/min。在600℃的爐溫中保溫2小時，

　　（3）再在6小時內由600℃升溫至750℃，升溫速度約為0.417℃/min。在750℃的爐溫中保溫3小時，

　　（4）在停止加熱爐中降溫至500℃后，開蓋冷卻至室溫。

　　按照上述的步驟在各個步驟中要記錄退火爐中各部分的溫度是否與設定的溫度曲線一致，若出現偏差較大時，要及時調整退火爐的參數設定，使實際溫度符合設定溫度。圖3為實驗過程中的一次數據記錄，該次實驗從表中可以看出從600℃升至750℃約為5小時，鋼坯各部分溫度相近，檢驗退火效果可以，但耗時較長，電耗高。按照圖1設定的加熱曲線，本套工藝從加熱到冷卻需時約48小時。

　　4.對鋼坯進行修磨消除不規則的表皮，每批次抽樣進行pt檢測檢查裂紋情況。

　　檢測

　　對按照本方法生產的鋼坯取樣，選取表面規則和不規則的樣品，進行pt檢測，分別進行部分研磨和全部研磨，將樣品修磨1mm-5mm，檢測皮下裂紋。實驗結果如圖2所示，圖中上半部分是未進行加熱處理的pt檢測結果，發亮的為裂紋處，下半部分是經過加熱處理后的檢測結果。實踐證明一種400系不銹鋼鋼錠鋼坯皮下裂紋消除方法可以有效的減少鋼坯的皮下裂紋。

　　以上所述僅是本發明的實施方式，并不用于限制本發明，應當指出，對于本技術領域的技術人員，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干改進和變換。凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、同等替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。

　　技術特征：

　　技術總結

　　本發明屬于鋼鐵材料技術領域，涉及一種400系不銹鋼例：S42030（3Cr13）鋼坯皮下裂紋消除的方法。生產流程包括以下步驟：鋼水入包→結晶器振動→拉矯機拉拔矯正→定尺切割→冷卻→退火爐消除內部應力→修磨。其中退火爐消除內部應力在本方法中占據最重要作用包括以下步驟：（1）將鋼坯吊至退火爐中用2小時升溫至300℃，在300℃的爐溫中保溫1小時，（2）再在8小時內由300℃升溫至600℃保溫2小時（3）再在6小時內由600℃升溫至750℃保溫3小時，（4）在爐中降溫至500℃后，開蓋冷卻至室溫。利用本發明生產的鋼坯，經過研磨做PT檢測后皮下無裂紋，便于鋼坯進行下一步的深加工。

　　技術研發人員：李宏光;徐效美;鞏艷華;薛梅;白艷梅

　　受保護的技術使用者：魯東大學

　　技術研發日：2017.09.19

　　技術公布日：2018.02.02