CN102965594B - 采用低合金钢制作超低温钢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用低合金钢制作超低温钢的方法，设定低合金钢的化学成分及质量百分比含量如下：C为0.16～0.18、Si为0.20～0.38、Mn为1.6～1.8、Al≤0.02、Cu≤0.01、S≤0.025、P≤0.025、RE为0.12～0.24、Pb≤0.001、Sn≤0.001；对上述低合金钢进行熔炼，以减少低熔点化合物及脆性物质，在熔炼的氧化期，脱碳量不低于0.5%，不能出现过氧化造成后期增碳，当钢水含磷量不大于0.02%时才可进入还原期；在熔炼的还原期，造白渣脱硫，硫小于0.025%时，进行出钢浇铸。熔炼时低合金钢将S、P、特别是P控制到最低限度，减少低熔点化合物及脆性物质；从而提高低温冲击功。

Description

采用低合金钢制作超低温钢的方法
技术领域
本发明属于机械制造铸造技术领域，涉及一种采用低合金钢制作超低温钢的方法。
背景技术
现在通用低温钢的种类及其化学成分是：
钢号ZG16Mn的化学成分% C：0.12～0.2、Si：0.20～0.50、Mn：1.2～1.6、S≤0.045、P≤0.04；钢号ZG09Mo2V化学成分% C：≤0.12、Si：0.20～0.50、Mn：1.4～1.8、R ：0.02～0.03、V ：0.02～0.08、S≤0.04、P≤0.04；钢号ZG06MnNb化学成分% C：≤0.07、Si0.17～0.37、Mn：1.6～1.8、Nb：0.03～0.04、V ：0.02～0.08、S≤0.03、P≤0.03；钢号ZG06AlNbCuN化学成分% C：≤0.08、Si≤0.35、Mn：0.8～1.28、Al0.04～0.15、Cu0.3～0.4、N0.01～0.015、Nb0.04～0.08、S≤0.035、P≤0.02。
目前我国的低温用铸造低合金钢性能是：
钢号ZG16Mn热处理规范900℃正火600℃回火，V型缺口冲击功J（-40℃）12，使用温度℃为-40℃；钢号ZG09Mo2V热处理规范930℃正火670℃回火，V型缺口冲击功J（-70℃）24，使用温度℃为-70℃；钢号ZG06MnNb热处理规范930℃正火，V型缺口冲击功J（-70℃）18.5，使用温度℃为-90℃；钢号ZG06AlNbCuN热处理规范930℃正火，V型缺口冲击功J（-60℃）33，V型缺口冲击功J（-80℃）40，V型缺口冲击功J（-100℃）1.1，使用温度℃为-100℃；
从上述化学组分和性能可以看出，低合金钢的最低使用温度为-100℃，而ZG16Mn的最低使用温度为-40℃，且冲击功只有12J。而铸件使用的最低温度为-175℃，-46℃时，冲击功不低于18J。在最低使用温度为-175℃时，不采用高合金钢，而是用改性ZG16Mn替代高合金钢，是不能达到低温冲击功要求的。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种能提高低温冲击功的采用低合金钢制作超低温钢的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种采用低合金钢制作超低温钢的方法，设定低合金钢的化学成分及质量百分比含量如下：C为0.16～0.18、Si为0.20～0.38、Mn为1.6～1.8、Al≤0.02、Cu≤0.01、S≤0.025、P≤0.025、RE为0.12～0.24、Pb≤0.001、Sn≤0.001；
工艺步骤是：对上述低合金钢进行熔炼，以减少低熔点化合物及脆性物质，在熔炼的氧化期，脱碳量不低于0.5%，不能出现过氧化造成后期增碳，当钢水含磷量不大于0.02%时才可进入还原期；在熔炼的还原期，造白渣脱硫，硫小于0.025%时，进行出钢浇铸；在浇铸时，根据铸件的结构特点，制定铸造工艺，以得到铸件的晶粒细化。
在铸造时，冒口与热节截面积比例不低于1.8。
在铸造时，浇道必须保证在浇铸过程中不出现紊流。
在铸造时，保证铸件顺序凝固。
本发明的积极效果是: 熔炼时低合金钢将S、P、特别是P控制到最低限度，减少低熔点化合物及脆性物质；还原期添加TES，以期凝固时增加单位晶核数量从而提高晶粒度等级；在设定低合金钢化学成分时，控制好Mn/C，已得到最佳的强度及韧性，从而提高低温冲击功。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
一种采用低合金钢制作超低温钢的方法， 在设定低合金钢化学成分时，以不增加贵重金属为前提，以得到铸件最佳的强度及韧性，从而提高低温冲击功，所设定的低合金钢化学成分如下：C为0.16～0.18、Si为0.20～0.38、Mn为1.6～1.8、Al≤0.02、Cu≤0.01、S≤0.025、P≤0.025、RE为0.12～0.24、Pb≤0.001、Sn≤0.001。
工艺步骤是：对上述低合金钢进行熔炼，以减少低熔点化合物及脆性物质，在熔炼的氧化期，脱碳量不低于0.5%，不能出现过氧化造成后期增碳，当钢水含磷量不大于0.02%时才可进入还原期；在熔炼的还原期，造白渣脱硫，硫小于0.025%时，进行出钢浇铸；在浇铸时，根据铸件的结构特点，制定铸造工艺，以得到铸件的晶粒细化；在铸造时，冒口与热节截面积比例不低于1.8；在铸造时，浇道必须保证在浇铸过程中不出现紊流；在铸造时，保证铸件顺序凝固。
熔炼时严格执行熔炼工艺，将S、P、特别是P控制到最低限度，减少低熔点化合物及脆性物质；还原期添加TES，以期凝固时增加单位晶核数量从而提高晶粒度等级。按化学成分的设定，控制好Mn/C，已得到最佳的强度及韧性，从而提高低温冲击功。根据铸件的结构特点，按工艺设计要点，制定不同的铸造工艺，已得到铸件的晶粒细化。
本发明与以往的低温钢铸件制作相比有下列优势：
以往的低温钢铸造，如要达到-100℃时以下的性能要求，需要含Ni的高合金钢，原因是Ni能降低AC3点，细化晶粒；Ni的固溶软化作用，减少间隙杂质与位错的交互作用；增加1%的含Ni量，可降低脆性转变点20℃左右；由此增加含Ni量，能大幅度提高钢的低温冲击功。但Ni是贵重金属，靠增加含Ni量来提高钢的低温冲击功，会大幅度增加材料成本。
本发明采用低合金钢材料，在不增加含Ni量的前提下，通过改变熔炼工艺、铸造工艺，铸造出-100℃～-175℃之间的低温用铸钢件，大大降低了铸造成本。
本发明采用低合金钢材料，较含Ni的高合金钢相比，铸造的工艺性能得到改善，因此对铸件的结构限制性要求降低，扩大了铸件的适应性。 

Claims (5)

1.一种采用低合金钢制作超低温钢的方法，其特征在于设定低合金钢的化学成分及质量百分比含量如下：C为0.16～0.18、Si为0.20～0.38、Mn为1.6～1.8、Al≤0.02、Cu≤0.01、S≤0.025、P≤0.025、RE为0.12～0.24、Pb≤0.001、Sn≤0.001；
工艺步骤是：对上述低合金钢进行熔炼，以减少低熔点化合物及脆性物质，在熔炼的氧化期，脱碳量不低于0.5%，不能出现过氧化造成后期增碳，当钢水含磷量不大于0.02%时进入还原期；在熔炼的还原期，造白渣脱硫，硫小于0.025%时，进行出钢浇铸；在浇铸时，根据铸件的结构特点，制定铸造工艺，以得到铸件的晶粒细化。
2.如权利要求1所述采用低合金钢制作超低温钢的方法，其特征在于：在铸造时，冒口与热节截面积比例不低于1.8。
3.如权利要求1或2所述采用低合金钢制作超低温钢的方法，其特征在于：在铸造时，浇道必须保证在浇铸过程中不出现紊流。
4.如权利要求1所述采用低合金钢制作超低温钢的方法，其特征在于：在铸造时，保证铸件顺序凝固。
5.如权利要求3所述采用低合金钢制作超低温钢的方法，其特征在于：在铸造时，保证铸件顺序凝固。
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