專利名稱：：一種控制鋼材內部缺陷的方法
技術領域：
：本發明屬于鋼鐵軋制領域，特別涉及一種控制鋼材內部缺陷的方法。
背景技術：
：通常為了滿足鋼材產品的使用壽命、運行安全等，對鋼材內部缺陷具有相應的要求，而超聲波探傷檢驗是判斷鋼材內部缺陷的一種手段，因此，對某些高品質鋼材在相應標準中均有超聲波探傷檢驗規定，如鐵道車輛用LZ50鋼車軸及鋼坯技術條件的TB/T2945-1999標準、炮彈用碳素鋼棒的GJ8A-98標準、低中壓鍋爐用無縫鋼管的GB3087-1999標準等。超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，并由一截面進入另一截面時，在界面邊緣發生反射的特點來檢查缺陷的一種方法，當超聲波束自探傷件表面由探頭通至金屬內部，遇到缺陷與探傷件底面時就分別發生反射波來，在熒光屏上形成脈沖波形，一艮據這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。4>2(如疏松、裂紋、夾雜物等)。因此，為了滿足高品質軋鋼產品對其內部質量的要求，減少超聲波探傷報警率，在鋼鐵生產行業通常采用兩種方法。一種方法是釆用模鑄工藝生產，通過鋼錠在軋制過程的大壓縮比來提高產品的內部質量，使鋼錠的心部缺陷得以較好焊合，從而提高產品的疏松級別和致密度；另一種方法是通過改善連鑄工藝來進一步提高連鑄坯的內部質量，一般為了滿足4>2超聲波探傷檢驗要求，要求鑄坯不得有縮孔、中心裂紋等缺陷。然而，雖然上述方法對軋件的內部質量具有一定的改善作用，但是也存在著一定的缺陷。目前，由于模鑄與連鑄相比存在生產成本高、成材率低、鋼錠內外質量比鑄坯內外質量差等缺點，所以模鑄工藝趨于被淘汰，因此，采用模鑄工藝生產高品質產品的方法也趨于被淘汰。此外，通過改善連鑄工藝來提高鑄坯質量的方法，不僅會增加一定的生產成本和操作的控制難度，而且對設備的要求也更加嚴格，并且由于鋼水的凝固特征，導致鑄坯的內部缺陷始終無法完全消除，因此，經過普通軋制工藝的軋制，鑄坯的內部缺陷得不到完全焊合而保留在最終產品中，在超聲波探傷檢驗時出現報警。
發明內容本發明旨在克服上述已有的技術缺陷，目的是提供一種控制鋼材內部缺陷的方法，該方法通過控制鑄坯溫度和道次壓下量來改變軋件內部的變形情況，使軋件心部的變形程度增大，保證內部缺陷得以最大程度的焊合，從而使鋼材滿足4)2超聲波探傷檢驗要求，提高超聲波探傷檢驗合格率。本發明提供了一種將鋼材的內部缺陷控制在4)2mm以內的軋制方法，該方法是將均熱后的鑄坯進行軋制，其步驟如下1)控制鑄坯內外的溫度梯度；2)控制道次壓下量，并對鑄坯進行軋制。所述控制溫度梯度的步驟為通過采用調整高壓水除鱗參數的方法降低鑄坯的表面溫度，具體地講，采用調整高壓水水壓和延長高壓水除鱗長度的方式來降低鑄坯的表面溫度。所述控制道次壓下量的步驟應保證至少一個道次的壓下率^25%,且所述道次的變形區形狀系數^).6，其他道次的壓下量可根據實際要求進行任意調整。在本發明的一些實施例中，提供了一種控制方圓鋼內部缺陷的方法，通過采用調整高壓水水壓和延長高壓水除鱗長度的方式來降低鑄坯的表面溫度，使鑄坯內外的溫度梯度達到鑄坯表面比心部溫度低100。C150。C。本發明和現有技術相比，可以使鑄坯心部的焊合更加充分，從而能夠提高生產效率、軋制產品成材率和產品的內外質量，并且能夠有效地提高超聲波探傷檢驗合格率。采用本發明的軋制方法，通過連鑄工藝控制來提高鑄坯質量所增加的生產成本和操作的控制難度，并且減少了軋制道次，降低了生產成本，并提高了生產效率。圖1為采用現有技術軋制的車軸鋼探傷報警部位針孔缺陷圖。圖2為采用本發明的方法軋制的車軸鋼的金相檢驗照片。具體實施例方式本發明涉及一種控制鋼材內部缺陷的方法，以使鋼材滿足4>2超聲波探傷檢驗的要求。根據本發明的控制鋼材內部缺陷的方法通過將均熱后的鑄坯進行軋制，具體地講，通過控制鑄坯溫度和道次壓下量的方法來進行軋制，使鋼材的內部缺陷在(|)2mm以內，該方法包括如下步驟1)控制鑄坯的溫度和鑄坯內外的溫度梯度；2)控制道次壓下量，并對鑄坯進行軋制。具體地講，在本發明的控制鋼材內部缺陷的方法中，要控制鑄坯內外的溫度梯度，即，要滿足鑄坯表面的溫度比心部溫度4氐100°C150°C。這是因為鋼材溫度升高，降低了金屬原子間的結合力，因此所有金屬與合金的變形抗力都隨變形溫度的升高而降低，保證鑄坯的心部溫度與表面溫度之間的溫差，是為了讓鑄坯在相同的壓下率和變形區形狀系數的情況下，使軋制變形深入到軋件心部或進一步增大心部的變形程度，從而有利于鋼材內部缺陷的焊合，并且有利于軋機負荷的控制。在本發明中，通過采用調整高壓水除鱗參數來降低鑄坯的表面溫度，從而控制鑄坯內外的溫度梯度。具體地講，與現有技術相比，在本發明中，對均熱后的鑄坯進行高壓水除鱗時，采用8MPa至13MPa的水壓除鱗，并適當延長除鱗長度，以保證更好的除鱗效果和鑄坯內外溫度梯度的控制。在這里，在本發明構思的教導下，本發明技術人員可以根據實際需要延長高壓水除鱗長度。在一個實施例中，可以將高壓水除鱗長度延長到5m，具體地講，可以在前半段(例如，前3m)高壓水除鱗時采用較高的水壓進行除鱗，以保證除鱗效果，在后半段(例如，后2m)高壓水除鱗時采用相對較低的水壓進行除鱗，以使鑄坯的表面溫度迅速降低，從而達到控制鑄坯內外溫度梯度的要求。然而，本發明不限于此，本領域技術人員可以根據實際現場生產條件調整高壓水水壓并將高壓水除鱗長度延長至合適的長度。本領域的技術人員應該清楚，由于受鑄坯表面氧化鐵皮的影響，若采用紅外線測溫儀進行測量，鑄坯的表面溫度將比實際溫度要低，因此，溫度的測量方式不宜釆用紅外線測溫儀進行測量。因而，在本發明中，采用熱電偶進行溫度的測量，即在鑄坯表面以下5mm和心部鉆孔，插入熱電偶進行測溫。另外，在本發明的控制鋼材內部缺陷的方法中，道次壓下量應保證在軋制過程中至少一個道次的壓下率^25%，并且所述道次的變形區形狀系凝之0.6,其他道次的壓下量則可根據實際要求進行任意調整。具體地講，在本發明中控制至少一個道次的壓下率^25%，且該道次的變形區形狀系數^0.6,主要是為了增大鑄坯的心部變形程度，使鑄坯心部缺陷得以充分悍合，以滿足(J2標準超聲波探傷檢驗的要求。此外，需要指出的是，因為鋼材產品都有著尺寸精度控制要求，而尺寸精度必須經過最后兩個道次來進行控制，所以如果最后兩個道次采用大壓下量軋制，則軋機彈跳、輥縫波動等較大，從而使產品的尺寸精度滿足不了要求。因此，在本發明中，在軋制過程中，除了最后兩個道次之外，可以將其他道次中的至少一個道次的壓下率控制在25%以上并將其變形區形狀系數控制在0.6以上。在本發明中，對于要軋制成方圓鋼的情形，可以通過調整高壓水水壓、延長高壓水除鱗長度和控制道次壓下量以符合上文所述的各項技術參數，從而使方圓鋼滿足巾2超聲波探傷檢驗要求。然而，本發明不限于此，本發明也可以應用于例如型鋼等其它鋼材。本領域4支術人員可以理解，對于型鋼的情形，由于軋制型鋼比軋制方圓鋼的工藝條件更為復雜，所以軋制型鋼要滿足本發明所要求的工藝參數難度比軋制方圓鋼的要大，但是同樣可根據本發明的方式來實現，從而使鋼材滿足4)2超聲波探傷檢驗要求，提高超聲波探傷檢驗合格率。在這里，需要注意的是，在本發明中所采用的鑄坯可以是連鑄鑄坯，也可以是模鑄鑄坯。在本發明中，可以根據鑄坯規格對鑄坯均熱足夠的時間，以使鑄坯的內外溫度均勻。因為不同規格的鑄坯的均熱時間和均熱溫度有所不同，所以在本發明中對均熱后的鑄坯溫度沒有特別限制。此外，因為軋制過程時間比較短，所以在控制鑄坯內外的溫度梯度之后無需對軋制過程中的軋件溫度進行控制。為了將鑄坯的內部缺陷控制在4>2mm以下，使鋼材產品滿足啦2超聲波探傷檢驗要求，在普通軋制工藝條件下，一般要求鑄坯不得有縮孔、中心裂紋和不大于2.5級的中心疏松。在這里，對于方圓鋼的情形，鑄坯低倍評級的標準采用優質碳素結構鋼和合金結構鋼連鑄方坯低倍組織缺陷評級圖GB/T153-1999。該標準規定了優質碳素結構鋼和合金結構鋼連鑄方形(矩形)坯及圓坯的低倍組織缺陷形貌特征、產生原因和評級原則，適用于評定優質碳素結構鋼、合金結構鋼、彈簧鋼等連鑄坯的橫截面酸蝕低倍組織缺陷。對于型鋼的情形，與此類似，因此在此不再進行贅述。然而，根據本發明的軋制方法，降低了對鑄坯的內部質量要求，在鑄坯低倍評級縮孔^1.5級、中心裂紋S1.5級、中心疏松^3.0級時，經過本發明的方法的軋制均能將鑄坯的內部缺陷控制在4>2mm以內而滿足4>2標準超聲波探傷檢驗的要求，由此降低了通過連鑄工藝控制來提高鑄坯質量所增加的生產成本和操作的控制難度。而且，通過下面的實施例可以明白，采用本發明的軋制方法可以減少軋制道次，降低生產成本，并且提高了生產效率。因此，與現有技術的軋制方法相比，本發明的軋制方法可以使鑄坯心部焊合更加充分，從而提高了生產效率、成材率和產品的內外質量，有效地提高了超聲波探傷檢驗合格率。施方式。在這里，需要指出的是，下面的對比例和實施例均采用的是連鑄坯，對從結晶器出來的連鑄坯進行加熱之后進行軋制，以將連鑄坯軋制成方圓鋼。只十比例首先將360x450mm連鑄方坯進行加熱，總加熱時間^3.5小時(其中包含均熱時間)，然后采用下面表1中示出的普通軋制工藝，將360x450mm鑄坯軋制成250x250mm車軸鋼。表l普通軋制工藝<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>注對比例中最后兩個道次的壓下量可以根據需要的軋制規格產品尺寸精度進行適當調整。對采用對比例1的方法軋制的250x250mm車軸鋼進行(J)2標準超聲波探傷檢驗時均出現了連續的報警現象。經檢驗表明，引起探傷報警的原因是由于鑄坯的心部缺陷在軋制時沒能得以完全焊合，仍然保留在方鋼中呈針孔狀缺陷，如圖1所示。實施例1采用下面的方法將360x450mm連鑄方坯軋制成250x250mm車軸鋼首先，在鑄坯的加熱過程中保證足夠的均熱時間(這里，均熱時間根據鑄坯規格而定，在本實施例中采用了^1.5小時的均熱時間)，使鑄坯內外溫度均勻；接著，出爐后調整高壓水除鱗參數，使鑄坯的表面溫度迅速降低，控制鑄坯表面溫度比心部溫度低100。C150。C;然后，采用下面的表2的軋制工藝進行軋制。在實施例1中，調整高壓水除鱗參數的步驟為將高壓水除鱗設備由3.2m增加到5m，前3m采用12Mpa的水壓以保證除鱗效果，后2m則采用10Mpa的水壓以控制鑄坯表面溫度比心部溫度低100。C150。C。在此，可根據不同的鑄坯規格對高壓水除鱗各參數進行調整，以控制鑄坯表面比心部溫度高100。C150。C。在制定高壓水處理參數時，測溫方式采用的是在鑄坯表面以下5mm和心部鉆孔插熱電偶進行測溫，以掌握鑄坯的真實溫度。在表2中，首先，將原來的軋制工藝由11道次改為9道次，從而提高了生產效率；其次，對各道次的壓下量進行調整，主要是加大了第六道次的壓下量，該道次的壓下率為25.4%、變形區形狀系數為0.65,從而增大了鑄坯心部的變形程度，使鑄坯心部缺陷得以充分焊合。表2采用實施例1的方法軋制250x250mm車軸鋼軋制工藝<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>注實施例1中最后兩個道次的壓下量可以根據需要的軋制規格產品尺寸精度進行適當調整。在鑄坯質量與普通軋制工藝軋制時的鑄坯質量相當的情況下(低倍評級縮孔^1.5級、中心裂紋^1.5級、中心疏松^3.0級)，對采用該實施例的方法軋制的250x250mm方鋼進行4>2標準超聲波探傷檢驗全部合格，進行金相檢驗在其心部未發現針孔缺陷，如圖2所示。實施例2采用下面的方法將360x450mm鑄坯軋制成260x260mm方鋼首先，在鑄坯的加熱過程中保證足夠的均熱時間(均熱時間根據鑄坯規格而定，在本實施例中采用了^1.5小時的均熱時間)，使鑄坯內外溫度均勻；接著，出爐后采用與實施例1的方法一樣的方法調整高壓水除鱗參數，使鑄坯的表面溫度迅速降低，控制心部比表面溫度高100。C150。C;然后，采用表3的軋制工藝進行軋制。在表3中，第六道次的壓下率為25%、變形區形狀系數為0.64。表3采用實施例2的方法軋制260x260mm方鋼軋制工藝<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>注實施例2中最后兩個道次的壓下量可以根據需要的軋制規格產品尺寸精度進行適當調整。與實施例l一樣，在鑄坯低倍評級縮孔^1.5級、中心裂紋^1.5級、中心疏松^3.0級時，采用實施例2的方法軋制的260x260mm方鋼全部滿足巾2標準超聲波探傷檢驗要求。實施例3采用下面的方法將360x450mm鑄坯軋制成230x230mm方鋼首先，在鑄坯的加熱過程中保證足夠的均熱時間(均熱時間根據鑄坯規格而定，在本實施例中采用了21.5小時的均熱時間)，使鑄坯內外溫度均勻；接著，出爐后采用與實施例1的方法一樣的方法調整高壓水除鱗參數，使鑄坯的表面溫度迅速降低，控制心部比表面溫度高100°C~150°C;然后，采用表4的軋制工藝進行軋制。在表4中，第六道次的壓下率為25.4%、變形區形狀系數為0.67;第七道次的壓下率為25.0%、變形區形狀系數為0.66。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>注實施例3中最后兩個道次的壓下量可以根據需要的軋制規格產品尺寸精度進行適當調整。與實施例l一樣，在鑄坯低倍評級縮孔2.5級、中心裂紋^1.5級、中心疏^^3.0級時，采用實施例3的方法軋制的230x230mm方鋼全部滿足$2標準超聲波探傷檢驗要求。實施例4采用下面的方法將380x280mm鑄坯軋制成200x200mm方鋼首先，在鑄坯的加熱過程中保證足夠的均熱時間(均熱時間4艮據鑄坯規格而定，在本實施例中采用了^1.0小時的均熱時間)，使鑄坯內外溫度均勻；接著，出爐后采用進行高壓水除鱗，前3m采用12Mpa的水壓以保證除鱗效果，后2m則采用8Mpa的水壓，使鑄坯的表面溫度迅速降低，控制心部比表面溫度高100。C150。C;然后，采用表5的軋制工藝進行軋制。在表5中，第二道次的壓下率為25.0%、變形區形狀系數為0.62;第四道次的壓下率為25.5%、變形區形狀系數為0.72;第六道次的壓下率為25.5%、變形區形狀系數為0.72。表5采用實施例4的方法軋制200x200mm方鋼軋制工藝<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>注實施例4中最后兩個道次的壓下量可以根據需要的軋制規格產品尺寸精度進行適當調整。與實施例l一樣，在鑄坯低倍評級縮孔^1.5級、中心裂紋^1.5級、中心疏松S.O級時，采用實施例4的方法軋制的200x200mm方鋼全部滿足巾2標準超聲波探傷檢驗要求。實施例5采用下面的方法將360x450mm鑄坯軋制成(f)200mm圓鋼首先，按照實施例3的方法將鑄坯軋制成230x230mm方鋼，再通過圓鋼孔型系統(箱一箱方一橢圓一圓孔型系統)將230x230mm方鋼軋制成圓鋼。與實施例l一樣，在鑄坯低倍評級縮孔^1.5級、中心裂紋^1.5級、中心疏松^3.0級時，采用實施例5的方法軋制的巾200mm圓鋼全部滿足4>2標準超聲波探傷檢驗要求。將根據現有技術的對比例與根據本發明的實施例1至實施例5進行對比，可以發現，在本發明的軋制方法中，通過將至少一個道次的壓下率控制在25%以上(包括25%),并且該道次的變形區形狀系數在0.6以上(包括0.6),可以使鑄坯心部缺陷充分焊合，從而將鑄坯的內部缺陷控制在4>2mm以內，滿足了巾2標準超聲波探傷檢驗要求。因此，根據本發明的軋制方法，通過控制軋制過程中的鑄坯溫度和道次壓下量，降低了僅僅通過連鑄工藝控制來提高鑄坯質量所增加的生產成本和操作的控制難度，并且還減少了軋制道次，從而降低了生成成本并提高了生產效率。在上面的實施例中，雖然只是列舉了控制方圓鋼內部缺陷的方法，用來使方圓鋼滿足4)2超聲波探傷檢驗要求，但是，本發明不限于上述實施例。也就是說，在本發明的教導下，本發明也可以應用于例如型鋼等其它鋼材，從而使鋼材滿足4>2超聲波探傷檢驗要求，提高超聲波探傷檢驗合格率。然而，本發明不限于上述實施例，在不脫離本發明范圍的情況下，可以進行各種變形和修改。權利要求1、一種控制鋼材內部缺陷的方法，所述方法是將均熱后的鑄坯進行軋制，其特征在于通過控制鑄坯溫度和道次壓下量的方法來進行軋制，包括以下步驟控制鑄坯內外的溫度梯度；控制道次壓下量，并對鑄坯進行軋制。2、根據權利要求1所述的控制鋼材內部缺陷的方法，其特征在于控制鑄坯內外的溫度梯度的步驟包括調整高壓水除鱗參數來降低鑄坯的表面溫度。3、根據權利要求2所述的控制鋼材內部缺陷的方法，其特征在于所述調整高壓水除鱗參數的步驟為采用調整高壓水水壓和延長高壓水除鱗長度的方式來降低鑄坯的表面溫度。4、根據權利要求1所述的控制鋼材內部缺陷的方法，其特征在于控制道次壓下量的步驟包括在軋制過程中，控制至少一個道次的壓下率^25%，并且控制所述道次的變形區形狀系數^).6。5、根據權利要求1所述的控制鋼材內部缺陷的方法，其特征在于所述鋼材為方圓鋼。6、根據權利要求5所述的控制鋼材內部缺陷的方法，其特征在于將鑄坯內部的溫度梯度控制為鑄坯的表面溫度比心部溫度低100。C150。C。全文摘要本發明提供了一種控制鋼材內部缺陷的方法，以使鋼材滿足ф2超聲波探傷檢驗的要求。該方法通過對高壓水除鱗參數進行調整，對鑄坯內外的溫度梯度進行控制，然后控制道次壓下量，從而改變軋件內部的變形情況，使軋件的心部缺陷得以完全焊合，將鑄坯的內部缺陷控制在ф2mm以內，以滿足ф2標準超聲波探傷檢驗的要求。采用本發明的方法，可以提高對鋼材進行超聲波探傷檢驗的合格率，同時可以減少軋制道次，降低生成成本，并且提高生產效率。文檔編號B21B1/46GK101618398SQ20091015909公開日2010年1月6日申請日期2009年8月6日優先權日2009年8月6日發明者代華云,明劉,楊星地,柯曉濤,瑜賈,勇鄧,鄧通武,陶功明申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司;攀枝花新鋼釩股份有限公司;攀鋼集團研究院有限公司