CN104498830B

CN104498830B - 一种合金结构钢及其生产方法

Info

Publication number: CN104498830B
Application number: CN201410838703.1A
Authority: CN
Inventors: 朱书成; 许少普; 杨东; 李忠波; 康文举; 唐郑磊
Original assignee: Nanyang Hanye Special Steel Co Ltd
Current assignee: Nanyang Hanye Special Steel Co Ltd
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2017-06-23
Anticipated expiration: 2034-12-30
Also published as: CN104498830A

Abstract

本发明公开了一种新型合金结构钢的成分及钢板的生产方法。其包含如下质量百分比的化学成分：C：0.42～0.48、Si：0.20～0.35、Mn：0.90～1.20、P：≤0.018、S：≤0.005、Cr：0.90～1.20、Mo：0.25～0.35、Als：0.20～0.40、B：0.0008～0.0015，其它为Fe和残留元素。其采取的生产方法包括：转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、模铸浇注、钢锭加热、轧制、缓冷、热处理。通过合理的化学成分设计，LF+VD工艺来保证钢质的洁净度，并通过加热、轧制及热处理等工艺；其屈服强度控制在985～1250MPa，抗拉强度控制在1280～1450 MPa，伸长率控制在13～17%；20℃V型冲击功控制在100～150 J；高温回火状态布氏硬度215～245。各项性能指标完全满足新的环境下作为齿轮轴的使用要求。

Description

一种合金结构钢及其生产方法

技术领域

本发明属于钢板生产领域，涉及一种合金结构钢及其生产方法。

背景技术

合金结构钢一般因具有较高的强度和韧性，被广泛应用于制造行业。随着材料使用作业环境变化，如某设备制造企业使用一种合金结构钢制作齿轮轴，但受作业环境影响，需要钢板生产厂家所提供的合金结构钢材质有更高的强度和韧性，在此背景下，根据客户需求，开发了一种的合金结构钢，以满足使用条件。

发明内容

本发明在于提供一种合金结构钢的成分及钢板的生产方法。

本发明采取的技术方案中合金结构钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：

C：0.42～0.48、Si：0.20～0.35、Mn：0.90～1.20、P：≤0.018、S：≤0.005、Cr：0.90～1.20、Mo：0.25～0.35、Als：0.20～0.40、B：0.0008～0.0015，其它为Fe和残留元素。

为达到上述目的，本发明采取的生产方法包括：转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、模铸浇注、钢锭加热、轧制、缓冷、热处理；在转炉冶炼工艺中，转炉终点出钢碳≥0.08%,出钢P≤0.015%，S≤0.012%，出钢过程脱氧剂采取硅铝铁，加入量按照1.0Kg/t钢控制，点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣，钢水到氩站后加入2.0m/t钢铝线，铝线加入软吹氩3min后离站，离站温度≥1570℃；在LF精炼工艺中，采取大渣量进行造渣，精炼一加热结束炉渣必须变白或黄白，白渣保持时间≥30min，要求精炼结束的终渣为流动性良好、粘度合适的泡沫白渣，精炼总时间要求控制在60～80min，LF精炼结束后，钢水进行倒渣处理，倒渣量为1/2～2/3，倒渣结束后，立即将钢水吊往VD进行真空处理；在真空精炼工艺中，钢水到VD站开通氩气破渣壳后，向钢包中加入1.1Kg/t钢的硅钙块，在≤67Pa下的保压时间按22min进行控制，同时要求保压过程钢水翻腾效果良好，破真空后立即进行Ca处理，对夹杂物进行改性，软吹5min后吊钢；在浇注工艺中，采用模铸浇注，过热度控制在25～30℃，本体浇注15～18min，帽口浇注4～6min，浇注过程注速控制：开浇稳、跟流紧确保钢水能够顺利浇注，开浇稳定之后，根据钢液面高度控制注速，避免增流或减流过猛防止钢流散；在加热工艺中，钢锭温度在600～800℃时装炉加热，入炉后焖钢1.5h，焖钢结束后开始升温，其中800～850℃，升温速度40～60℃/h，850～1000℃，升温速度60～80℃/h，1000～1260℃，升温速度80～100℃/h，钢锭最高加热温度控制在1260℃，保温2h；在轧制工艺中，粗轧阶段开轧温度1000℃～1100℃，道次压下量35mm～45mm，精轧阶段开轧温度890～950℃，道次压下量为15～20mm，终轧温度860～920℃；在缓冷工艺中，入缓冷坑温度400℃，缓冷时间48小时；在热处理工艺中，钢板采用回火工艺处理，回火温度650℃，保温时间4min/mm；毛坯试样采用调质工艺，淬火保温温度900℃，保温时2mim/mm，油淬至常温。回火保温温度650℃，保温时间4min/mm。

通过合理的化学成分设计，LF+VD工艺来保证钢质的洁净度，并通过加热、轧制及热处理等工艺有效实施，成功地开发出了≤100 mm此合金结构钢。其屈服强度控制在985～1250MPa，抗拉强度控制在1280～1450 MPa，；伸长率控制在13～17%； 20℃V型冲击功控制在100～150 J；高温回火状态布氏硬度215～245。各项性能指标完全满足新的环境下作为齿轮轴的使用要求。

具体实施方式

1、成分

在技术方案中厚度100mm以下的合金结构钢包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：

2、工艺控制重点

2.1 转炉冶炼工艺点要求

转炉终点出钢碳≥0.08%,出钢P≤0.015%，S≤0.012%。出钢过程脱氧剂采取硅铝铁，加入量按照1.0Kg/t钢控制。点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣。钢水到氩站后加入2.0m/t钢铝线，铝线加入软吹氩3min后离站，离站温度≥1570℃。

2.2 LF精炼工艺点要求

采取大渣量进行造渣，精炼一加热结束炉渣必须变白或黄白，白渣保持时间≥30min，要求精炼结束的终渣为流动性良好、粘度合适的泡沫白渣，精炼总时间要求控制在60～80min。LF精炼结束后，钢水进行倒渣处理，倒渣量为1/2～2/3，倒渣结束后，立即将钢水吊往VD进行真空处理。

2.3真空精炼工艺点要求

钢水到VD站开通氩气破渣壳后，向钢包中加入1.1Kg/t钢的硅钙块，在≤67Pa下的保压时间按22min进行控制，同时要求保压过程钢水翻腾效果良好。破真空后立即进行Ca处理，对夹杂物进行改性，软吹5min后吊钢。

2.4 浇注工艺要点

采用模铸浇注，过热度控制在25～30℃，本体浇注15～18min，帽口浇注4～6min。浇注过程注速控制：开浇稳、跟流紧确保钢水能够顺利浇注。开浇稳定之后，根据钢液面高度控制注速，避免增流或减流过猛防止钢流散。

2.4 加热工艺要点

钢锭温度在600～800℃时装炉加热，入炉后焖钢1.5h。焖钢结束后开始升温，其中800～850℃，升温速度40～60℃/h，850～1000℃，升温速度60～80℃/h，1000～1260℃，升温速度80～100℃/h。钢锭最高加热温度控制在1260℃，保温2h。

2.5 轧制工艺要点

粗轧阶段开轧温度1000℃～1100℃，道次压下量35mm～45mm。精轧阶段开轧温度890～950℃，道次压下量为15～20mm，终轧温度860～920℃。

2.6 缓冷工艺要点

入缓冷坑温度400℃，缓冷时间48小时。

2.7 热处理工艺要点

钢板采用回火工艺处理，回火温度650℃，保温时间4min/mm。

毛坯试样采用调质工艺，淬火保温温度900℃，保温时2mim/mm，油淬至常温。回火保温温度650℃，保温时间4min/mm。

实施例

通过转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、加热、轧制、缓冷、热处理等工艺，获得如下表1所述化学成分的合金结构钢成品钢板，其中各工艺参数及力学性能见如下表1、2。

表1 化学成分

表2 试样调质的机械力学性能

通过合理的化学成分设计，LF+VD工艺来保证钢质的洁净度，并通过加热、轧制及热处理等工艺有效实施，成功地开发出了≤100 mm此合金结构钢。其屈服强度控制在985～1250MPa，抗拉强度控制在1280～1450 MPa，；伸长率控制在13%-17%； 20℃V型冲击功控制在100～150 J；高温回火状态布氏硬度215～245。各项性能指标完全满足客户的使用要求。

Claims

1.一种合金结构钢，其包含如下质量百分比的化学成分：

C：0.42～0.48、Si：0.20～0.35、Mn：0.90～1.20、P：≤0.018、S：≤0.005、Cr：0.90～1.20、Mo：0.25～0.35、Als：0.020～0.040、B：0.0008～0.0015，其它为Fe和残留元素；其生产方法包括：转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、模铸浇注、钢锭加热、轧制、缓冷、热处理；在转炉冶炼工艺中，转炉终点出钢碳≥0.08%,出钢P≤0.015%，S≤0.012%，出钢过程脱氧剂采取硅铝铁，加入量按照1.0Kg/t钢控制，点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣，钢水到氩站后加入2.0m/t钢铝线，铝线加入软吹氩3min后离站，离站温度≥1570℃；在LF精炼工艺中，采取大渣量进行造渣，精炼一加热结束炉渣必须变白或黄白，白渣保持时间≥30min，要求精炼结束的终渣为流动性良好、粘度合适的泡沫白渣，精炼总时间要求控制在60～80min，LF精炼结束后，钢水进行倒渣处理，倒渣量为1/2～2/3，倒渣结束后，立即将钢水吊往VD进行真空处理；在真空精炼工艺中，钢水到VD站开通氩气破渣壳后，向钢包中加入1.1Kg/t钢的硅钙块，在≤67Pa下的保压时间按22min进行控制，同时要求保压过程钢水翻腾效果良好，破真空后立即进行Ca处理，对夹杂物进行改性，软吹5min后吊钢；在浇注工艺中，采用模铸浇注，过热度控制在25～30℃，本体浇注15～18min，帽口浇注4～6min，浇注过程注速控制：开浇稳、跟流紧确保钢水能够顺利浇注，开浇稳定之后，根据钢液面高度控制注速，避免增流或减流过猛防止钢流散；在加热工艺中，钢锭温度在600～800℃时装炉加热，入炉后焖钢1.5h，焖钢结束后开始升温，其中800～850℃，升温速度40～60℃/h，850～1000℃，升温速度60～80℃/h，1000～1260℃，升温速度80～100℃/h，钢锭最高加热温度控制在1260℃，保温2h；在轧制工艺中，粗轧阶段开轧温度1000℃～1100℃，道次压下量35mm～45mm，精轧阶段开轧温度890～950℃，道次压下量为15～20mm，终轧温度860～920℃；在缓冷工艺中，入缓冷坑温度400℃，缓冷时间48小时；在热处理工艺中，钢板采用回火工艺处理，回火温度650℃，保温时间4min/mm；毛坯试样采用调质工艺，淬火保温温度900℃，保温时2mim/mm，油淬至常温，回火保温温度650℃，保温时间4min/mm。

2.一种如权利要求1所述合金结构钢的生产方法，其采取的生产方法包括：转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、模铸浇注、钢锭加热、轧制、缓冷、热处理；其特征在于在转炉冶炼工艺中，转炉终点出钢碳≥0.08%,出钢P≤0.015%，S≤0.012%，出钢过程脱氧剂采取硅铝铁，加入量按照1.0Kg/t钢控制，点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣，钢水到氩站后加入2.0m/t钢铝线，铝线加入软吹氩3min后离站，离站温度≥1570℃；在LF精炼工艺中，采取大渣量进行造渣，精炼一加热结束炉渣必须变白或黄白，白渣保持时间≥30min，要求精炼结束的终渣为流动性良好、粘度合适的泡沫白渣，精炼总时间要求控制在60～80min，LF精炼结束后，钢水进行倒渣处理，倒渣量为1/2～2/3，倒渣结束后，立即将钢水吊往VD进行真空处理；在真空精炼工艺中，钢水到VD站开通氩气破渣壳后，向钢包中加入1.1Kg/t钢的硅钙块，在≤67Pa下的保压时间按22min进行控制，同时要求保压过程钢水翻腾效果良好，破真空后立即进行Ca处理，对夹杂物进行改性，软吹5min后吊钢；在浇注工艺中，采用模铸浇注，过热度控制在25～30℃，本体浇注15～18min，帽口浇注4～6min，浇注过程注速控制：开浇稳、跟流紧确保钢水能够顺利浇注，开浇稳定之后，根据钢液面高度控制注速，避免增流或减流过猛防止钢流散；在加热工艺中，钢锭温度在600～800℃时装炉加热，入炉后焖钢1.5h，焖钢结束后开始升温，其中800～850℃，升温速度40～60℃/h，850～1000℃，升温速度60～80℃/h，1000～1260℃，升温速度80～100℃/h，钢锭最高加热温度控制在1260℃，保温2h；在轧制工艺中，粗轧阶段开轧温度1000℃～1100℃，道次压下量35mm～45mm，精轧阶段开轧温度890～950℃，道次压下量为15～20mm，终轧温度860～920℃；在缓冷工艺中，入缓冷坑温度400℃，缓冷时间48小时；在热处理工艺中，钢板采用回火工艺处理，回火温度650℃，保温时间4min/mm；毛坯试样采用调质工艺，淬火保温温度900℃，保温时2mim/mm，油淬至常温，回火保温温度650℃，保温时间4min/mm。