一种50CRV4热轧薄板的生产方法.pdf

本发明公开了一种生产50CrV4热轧钢板的方法，该方法基于薄板坯连铸连轧流程，包括：冶炼、精炼、薄板坯连铸、均热、高压水除鳞、热连轧、层流冷却、卷取工艺过程，连铸拉速S拉为3.5m/min≤S拉≤5.5m/min，铸坯入炉温度T入为900℃≤T入≤1050℃，终轧温度T终为850℃≤T终≤950℃，卷取温度T卷为550℃≤T卷≤650℃；钢水过热度T过为30℃＜T过≤45℃；铸坯液芯压下L压为2≤L压≤20mm。精炼后钢水的化学成分为，C 0.47～0.55，Si≤0.40，Mn 0.70～1.10，P≤0.025，S≤0.025，Cr 0.90～1.20，V 0.10～0.25，其余为Fe和不可避免的杂质；采用本发明所述方法所制备的50CrV4热轧钢板，具有组织性能均匀、热稳定性高的特点，显著改善了50CrV4热轧钢板的质量。

权利要求书
1.  一种50CrV4热轧薄板的生产方法，其特征在于，采用薄板坯连铸连轧流程，具体包括：冶炼、精炼、薄板坯连铸、均热、高压水除鳞、热连轧、层流冷却、卷取工艺过程；
其中，精炼后钢水的化学成分为，C0.47～0.55wt％，Si≤0.40wt％，Mn0.70～1.10wt％，P≤0.025wt％，S≤0.025wt％，Cr0.90～1.20wt％，V0.10～0.25wt％，其余为Fe和不可避免的杂质；
薄板坯连铸连轧流程工艺参数为：连铸拉速S拉为3.5m/min≤S拉≤5.5m/min，铸坯入炉温度T入为900℃≤T入≤1050℃，终轧温度T终为850℃≤T终≤950℃，卷取温度T卷为550℃≤T卷≤650℃；钢水过热度T过为30℃＜T过≤45℃，铸坯液芯压下L压为2≤L压≤20mm；
采用保护渣浇注，所述保护渣的理化性能：熔融点为997±50℃，碱度为0.92±0.1，粘度为1300℃，0.95±0.5泊，体积密度为0.60±0.2Kg/L。

2.  如权利要求1所述的50CrV4热轧薄板的生产方法，其特征在于，所述精炼后钢水的化学成分为，C0.50～0.53wt％，Si0.20～0.30wt％，Mn0.80～1.00wt％，P≤0.015wt％，S≤0.015wt％，Cr0.90～1.00wt％，V0.10～0.15wt％，其余为Fe和不可避免的杂质。

3.  如权利要求1所述的50CrV4热轧薄板的生产方法，其特征在于，所述铸坯液芯压下L压为5≤L压≤15mm。

4.  如权利要求1-3任一项所述的50CrV4热轧薄板的生产方法，其特征在于，所述钢水过热度T过为35℃≤T过≤45℃，铸坯入炉温度T入为950℃≤T入≤1050℃。

5.  如权利要求4所述的50CrV4热轧薄板的生产方法，其特征在于，所述钢水过热度T过为40℃≤T过≤45℃，铸坯入炉温度T入为1000℃≤T入≤1050℃。

6.  如权利要求1-3任一项所述的50CrV4热轧薄板的生产方法，其特征在于，所述卷取温度T卷为580℃≤T卷≤620℃。

说明书一种50CrV4热轧薄板的生产方法
技术领域
本发明涉及合金结构钢生产技术领域，特别涉及一种50CrV4热轧薄板的生产方法。
背景技术
50CrV4合金结构钢具有淬透性好、不易脱碳、表面质量好等优点，该合金结构钢是重型汽车工业不可缺少的产品。与硅锰系合金结构钢相比，50CrV4由于Cr的加入，使得钢的淬透性较好，同时加入V使晶粒细化，保证在高温下仍具有较高的弹性极限和屈服极限，并且具有不易脱碳、表面质量好等优点。
通常50CrV4热轧钢板采用传统流程生产，存在以下主要问题：由于50CrV4碳含量高、合金成分复杂，同时厚板坯连铸机拉速低，钢水凝固慢，容易造成铸坯成分偏析和疏松，导致最终产品组织性能的不均匀；采用步进式加热炉加热铸坯，加热时间长、温度高，铸坯表面脱碳严重，直接影响产品的表面硬度、耐磨性和热稳定性；50CrV4的凝固温度低，同时传统流程连铸速度慢，导致铸坯温度低，进入低温塑性区，在铸坯的表面和边部产生裂纹，直接影响产品质量。
薄板坯连铸连轧是生产热轧薄板的新工艺新技术，它将传统的连铸、加热、热连轧等独立的工序有机地集成在一起，具有生产周期短、能耗低、投资省等优点。近十几年来，该技术在全球范围特别是我国得到迅速的推广应用，目前已有13条生产线投入使用，总的生产能力达到3500万吨/年。薄板坯连铸连轧已成为热轧薄板的一种重要生产工艺流程，产品主要是基于低碳的各类钢种，中高碳钢，特别是合金钢领域鲜有涉及。湖南华菱涟源钢铁有限公司基于薄板坯连铸连轧生产线开展了中高碳钢的相关工作，提出了“一种基于薄板坯工艺的中高碳高强度钢的生产方法”(申请号：200810048357.1)和“一种基于薄板坯工艺的含Nb中高碳高强度钢及其制造方法”(申请号：200810048358.6)的两个专利，但所述申请只是对基于薄板坯连铸连轧流程生产中高碳高强钢的方法做了一个宽泛的概括，其所描述的参数范围，是所有的薄板坯连铸连轧流程的最基本的选择的参数范围，所有的钢种都是根据这个最广泛的范围来制定具体的生产工艺，而针对不同的钢种，每种具体的生产工艺都需要本领域的技术人员经过大量的实验和创造性劳动才能得出。上述专利提出了基于薄板坯连铸连轧流程生产中高碳高强钢的方法，但没有提及合金结构钢具体的技术和方法，同时也没有提及合金结构钢生产过程存在的关键技术问题的具体解决方法，特别是没有提到50CrV4热轧钢板的制备技术和方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种50CrV4热轧薄板的生产方法，采用本发明所述方法所生产的50CrV4热轧钢板，具有组织性能均匀、热稳定性高的特点，显著改善了50CrV4热轧钢板的质量。
其技术方案如下：
一种50CrV4热轧薄板的生产方法，该方法包括：冶炼、精炼、薄板坯连铸、均热、高压水除鳞、热连轧、层流冷却、卷取工艺过程，
其中，精炼后钢水的化学成分为C 0.47～0.55wt％，Si≤0.40wt％，Mn 0.70～1.10wt％，P≤0.025wt％，S≤0.025wt％，Cr 0.90～1.20wt％，V 0.10～0.25wt％，其余为Fe和不可避免的杂质；
薄板坯连铸连轧流程工艺参数为：连铸拉速S拉为3.5m/min≤S拉≤5.5m/min，铸坯入炉温度T入为900℃≤T入≤1050℃，终轧温度T终为850℃≤T终≤950℃，卷取温度T卷为550℃≤T卷≤650℃；钢水过热度T过为30℃＜T过≤45℃，铸坯液芯压下L压为2≤L压≤20mm。
采用保护渣浇注，所述保护渣的理化性能指标：熔融点为997±50℃，碱度为0.92±0.1，粘度为1300℃，0.95±0.5泊，体积密度为0.60±0.2Kg/L。
优选地，精炼后钢水的化学成分为：C 0.50～0.53wt％，Si 0.20～0.30wt％，Mn 0.80～1.00wt％，P≤0.015wt％，S≤0.015wt％，Cr 0.90～1.00wt％，V 0.10～0.15wt％，其余为Fe和不可避免的杂质。优选地，铸坯液芯压下L压为5mm≤L压≤15mm。
优选地，钢水过热度T过为35℃≤T过≤45℃，铸坯入炉温度T入为950℃≤T入≤1050℃，钢板脱碳层深度小于钢板厚度的0.3～1.0％。更优选地，钢水过热度T过为40℃≤T过≤45℃，铸坯入炉温度T入为1000℃≤T入≤1050℃，钢板脱碳层深度小于钢板厚度的0.3～0.8％。
优选地，卷取温度T卷为580℃≤T卷≤620℃。
本发明通过优化50CrV4热轧薄板的生产工艺参数，得到高质量的50CrV4热轧薄板，具体地，本发明具有如下优点：
1.突破传统的技术极限，连铸采用高的钢水过热度。为保证铸坯质量，通常采用低过热度浇注(过热度为15～30℃)。但是由于50CrV4液相线温度低(液相线温度约为1482℃，比常用的低碳钢的液相线温度低约50℃)，如采用现有的低过热度浇注技术，将导致铸坯温度低，在连铸的弯曲段，铸坯进入低温塑性区，导致铸坯表面和边部裂纹，严重影响最终产品的质量。为此，突破传统的技术极限，采用高的钢水过热度浇注，将过热度从15～30℃提高到30～45℃，显著改善了铸坯质量。钢水过热度越高，铸坯入炉温度越高，铸坯在加热炉里停留的时间越短，脱碳层则越薄，钢板质量越好。
2.采用液芯压下技术2≤L压≤20mm，改善铸坯组织的均匀性，从而提高最终产品的组织性能的均匀性。在铸坯凝固过程中，采用液芯压下技术，减少了偏析、疏松和内部裂纹等缺陷，提高了铸坯质量，为获得高品质的最终热轧钢板奠定了基础。
3.采用专用的保护渣。薄板坯连铸拉速高、冷却速度快，合金钢碳含量高、合金成分复杂，为确保连铸过程顺利进行，同时确保铸坯质量，开发了适用于薄板坯连铸连轧流程生产合金钢的专用的保护渣，突破了传统流程连铸保护渣的设计思路，具有了低熔融点、低碱度、适中粘度及低体积密度的优点。采用普通保护渣浇注中高碳钢时的浇注曲线，连铸过程结晶器宽面热流逐步下降，窄面热流上升，随着连浇炉数的增加，发生粘结漏钢的概率超过30％，随炉次炉数的进一步增加漏钢概率几乎为70％。运用本发明的连铸保护渣，在钢水温度频繁波动及不断吸收夹杂物后，结晶器热流始终稳定，不会随着多炉连浇的进行而出现宽边热流下降，窄边热流上升的现象，本发明的连铸保护渣适用薄板坯连铸的高拉速并能保持稳定的高结晶器热流密度。
4.设计特定的卷取温度并严格控制。研究表明，50CrV4热轧钢板在卷取过程中释放大量相变潜热，如果卷取温度控制不当将导致塌卷，钢卷无法交货，为此需将卷取温度设定在特定的范围并严格控制，产品卷型好，无塌卷现象。
5.产品质量高。淬火处理后的HRC硬度波动和钢板表面脱碳层深度是衡量50CrV4热轧钢板质量的主要技术指标，通常淬火后HRC硬度波动不超过3，钢板表面脱碳层深度不大于2％。本发明生产的50CrV4热轧钢板，组织性能均匀，淬火处理后HRC硬度波动不大于2.5；钢板表面脱碳层深度小于钢板厚度的1.2％。
附图说明
图1是本发明实施例一中，所生产的50CrV4热轧钢板的微观组织；
图2是本发明实施例二中，所生产的50CrV4热轧钢板的微观组织；
图3是本发明实施例三中，所生产的50CrV4热轧钢板的微观组织；
图4是本发明实施例四中，所生产的50CrV4热轧钢板的微观组织；
图5是本发明实施例五中，所生产的50CrV4热轧钢板的微观组织。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：
实施例一
本实施例所述50CrV4热轧薄板的生产方法，该方法工艺流程：150t超高功率电炉冶炼、150t钢包炉精炼、薄板坯连铸、均热、高压水除鳞、热连轧、层流冷却、卷取。
其中，精炼后调整的钢水化学成分为：C 0.50wt％，Si 0.30wt％，Mn 1.00wt％，P 0.007wt％，S 0.010wt％，Cr 0.90wt％，V 0.15wt％，其余为Fe和不可避免的杂质。
薄板坯连铸连轧流程工艺参数为：铸坯入炉温度T入为1050℃，钢水过热度T过为45℃，终轧温度T终为950℃，卷取温度T卷为620℃，连铸拉速S拉为5.5m/min，连铸液芯压下L压15mm。
所用保护渣的理化性能指标：熔融点为950℃，碱度为0.82，粘度为1300℃，0.45泊，体积密度为0.60Kg/L。
热轧钢板的微观组织见图1，其性能见表1。
表1
  钢板厚度  mm  Rel  MPa  Rm  MPa  A  ％  热轧钢板  硬度  HRC  淬火后钢板  硬度波动  HRC  脱碳层深度  ％  卷型  5.7  640  935  10  23  2.2  0.3  卷型良好，  无塌卷
实施例二
本实施例所述50CrV4热轧薄板的生产方法，该方法工艺流程：150t超高功率电炉冶炼、150t钢包炉精炼、薄板坯连铸、均热、高压水除鳞、热连轧、层流冷却、卷取。其中，精炼后调整的钢水化学成分为：C 0.53wt％，Si 0.25wt％，Mn 0.80wt％，P 0.012wt％，S 0.003wt％，Cr 0.95wt％，V 0.10wt％，其余为Fe和不可避免的质杂。
薄板坯连铸连轧流程工艺参数为：铸坯入炉温度T入为1020℃，钢水过热度T过为42℃，终轧温度T终为900℃，卷取温度T卷为600℃，连铸拉速S拉5.2m/min，连铸液芯压下L压10mm。
该实施例中所用保护渣的理化性能指标：熔融点为1045℃，碱度为0.92，粘度为1300℃，0.95泊，体积密度为0.40Kg/L。
热轧钢板的微观组织见图2，性能见表2。
表2
  钢板厚度  mm  Rel  MPa  Rm  MPa  A  ％  热轧钢板  硬度  HRC  淬火后钢板  硬度波动  HRC  脱碳层深度  ％  卷型  4.7  620  965  21  24  2.0  0.5  卷型良好，无  塌卷
实施例三
本实施例所述50CrV4热轧薄板的生产方法，该方法工艺流程：150t超高功率电炉冶炼、150t钢包炉精炼、薄板坯连铸、均热、高压水除鳞、热连轧、层流冷却、卷取。
钢水化学成分为：C 0.51wt％，Si 0.20wt％，Mn 0.90wt％，P 0.015wt％，S 0.006wt％，Cr1.00wt％，V 0.12wt％，其余为Fe和不可避免的质杂。
薄板坯连铸连轧流程工艺参数为：铸坯入炉温度T入为980℃，钢水过热度T过为38℃，终轧温度T终为850℃，卷取温度T卷为580℃，连铸拉速S拉4.7m/min，连铸液芯压下L压5mm。
该实施例中所用保护渣的理化性能指标：熔融点为997℃，碱度为1.02，粘度为1300℃，1.45泊，体积密度为0.80Kg/L。
热轧钢板的微观组织见图3，性能见表3。
表3
  钢板厚度  mm  Rel  MPa  Rm  MPa  A  ％  热轧钢板  硬度  HRC  淬火后钢板  硬度  HRC  脱碳层深度  ％  卷型  3.5  705  1030  15.0  26  2.1  0.8  卷型良好，无  塌卷
实施例四
本实施例所述50CrV4热轧薄板的生产方法，该方法工艺流程：150t超高功率电炉冶炼、150t钢包炉精炼、薄板坯连铸、均热、高压水除鳞、热连轧、层流冷却、卷取。其中，钢水化学成分为：C 0.47wt％，Si 0.38wt％，Mn 0.70wt％，P 0.024wt％，S 0.020wt％，Cr1.20wt％，V 0.18wt％，其余为Fe和不可避免的杂质；
薄板坯连铸连轧流程工艺参数为：铸坯入炉温度T入为910℃，钢水过热度T过为32℃，终轧温度T终为880℃，卷取温度T卷为560℃，连铸拉速S拉3.6m/min，连铸液芯压下L压3mm。
该实施例中所用保护渣的理化性能指标：熔融点为975℃，碱度为0.87，粘度为1300℃，0.70泊，体积密度为0.50Kg/L。
热轧钢板的微观组织见图4，性能见表4。
表4
  钢板厚度  mm  Rel  MPa  Rm  MPa  A  ％  热轧钢板  硬度  HRC  淬火后钢板  硬度波动  HRC  脱碳层深度  ％  卷型  5.1  640  975  21.5  24.7  2.1  1.1  卷型良好，无  塌卷
实施例五
本实施例所述50CrV4热轧薄板的生产方法，该方法工艺流程：150t超高功率电炉冶炼、150t钢包炉精炼、薄板坯连铸、均热、高压水除鳞、热连轧、层流冷却、卷取。钢水化学成分为：C 0.55wt％，Si 0.10wt％，Mn 1.10wt％，P 0.020wt％，S 0.015wt％，Cr1.10wt％，V 0.25wt％，其余为Fe和不可避免的杂质；
薄板坯连铸连轧流程工艺参数为：铸坯入炉温度T入为950℃，钢水过热度T过为35℃，终轧温度T终为925℃，卷取温度T卷为650℃，连铸拉速S拉4.1m/min，连铸液芯压下20mm。
该实施例中所用保护渣的理化性能指标：熔融点为1020℃，碱度为0.97，粘度为1300℃，1.20泊，体积密度为0.70Kg/L。
热轧钢板的微观组织见图5，性能见表5。
表5
  钢板厚度  mm  Rel  MPa  Rm  MPa  A  ％  热轧钢板  硬度  HRC  淬火后钢板  硬度波动  HRC  脱碳层深度  ％  卷型  4.6  630  995  20  25  2.0  1.0  卷型良好，无  塌卷
从实施例1-5可以看出，根据本发明方法生产的50CrV4热轧钢板，组织性能均匀，淬火处理后HRC硬度波动不大于2.5；钢板表面脱碳层深度小于钢板厚度的1.2％，产品卷型好，无塌卷。钢水的过热度越高，铸坯入炉温度越高，脱碳层越薄，产品性能越好。
以上仅为本发明的具体实施例，并不以此限定本发明的保护范围；在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。