CN105002323B - 高淬透性40CrH钢的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高淬透性40CrH钢的生产方法，包括铁水脱硫、转炉冶炼、精炼、方坯加热、连铸、热连轧、冷却的步骤，其中，铁水脱硫时，采用喷镁粉脱硫工艺，控制出站铁水硫重量百分比含量S≤0.010％；转炉冶炼时，采用顶‑底复合吹炼，终点采用高拉补吹工艺；挡渣出钢，钢包渣层厚度≤50mm；精炼时，加入活性石灰、萤石调整熔渣；采用CaO‑SiO2‑Al2O3渣系，适量加铝丸、SiC粉渣面脱氧；连铸时，中包温度在液相线15～25℃控制，拉速控制在1.2～1.4m/min；钢坯加热时，工艺控制要求均热段温度为1160～1180℃，加热时间140～180min，开轧温度为1000～1100℃，终轧温度≤950℃。按照上述方法生产的40CrH棒材进行端淬实验后△J9小于6HRC，完全满足汽车厂J9窄淬透性带7HRC的要求。
Description
技术领域
本发明属于合金结构钢的生产技术领域，具体是指一种高淬透性40CrH钢的生产方法。
背景技术
40CrH属于保淬透性钢，主要用于生产连杆、曲轴、半轴、前轴等汽车结构件，除要求有足够强度、较高韧性、优良的抗弯曲疲劳载荷等性能外，还须有良好的淬透性，以使零件心部得到强韧性良好的组织。而淬透性的影响因素有很多，除了必须保证钢材化学成分的均匀性外，还有轧钢时的加热温度，加热时间，冷却速度等，因此找到一种经济型炼钢和轧钢工艺方法是尤为重要的。
本发明之前，张海霞、郑桂芸、梁建国在《山东冶金》(刊号ISSN 1004-4620/CN 37-1203/TF，2009年第6期)上发表的《汽车半轴用合金结构钢的开发》一文，介绍了针对汽车半轴用合金结构钢质量要求高的特点，采用电炉—LF炉精炼—连铸—半连轧短流程工艺开发生产汽车半轴用40CrH钢，电炉冶炼采用全程造泡沫渣及留钢、留渣操作，控制终点碳；LF炉喂CaSi线复合脱氧，吹氩处理；连铸过程采用低过热度、全程保护浇注；大压缩比轧制。质量检验表明，开发的40CrH钢化学成分均匀，力学性能、淬透性能良好，且波动范围窄；晶粒度7级以上，非金属夹杂物含量低，平均氧含量18.3×10-6。产品质量完全满足用户使用要求，其缺点是电炉炼钢成本高，且是小转炉炼钢，不利于钢质均一性，若要保持钢质较小范围内波动，操作难度大。
杨晓峰，郭思维在《佳木斯大学学报(自然科学版)》2003(3).-269-271发表的《40CrH末端淬透性对比试验》文章，针对五批40CrH钢棒相邻部分，由北满特钢及长春第一汽车制造厂共同取样进行末端淬透性试验。从热处理温度选择上，标准要求正火温度860～880℃，双方的正火温度基本在870～880℃区间，均能较好改善40CrH钢轧后组织。淬火温度双方均未850℃。考虑***误差，认为双方对比试验结果是一致的、准确的。试样由Ф48改锻成Ф40，末端淬透性试验结果无明显规律性变化，说明少量变形对40CrH钢的末端淬透性无明显影响。只有C，Mn，Cr各元素搭配合理，才能使淬透能力综合提高。其缺点是只是对40CrH钢热处理部分进行了介绍，未对炼钢和轧钢部分进行介绍，而这是影响40CrH钢淬透性的最重要因素。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供了一种高淬透性40CrH钢的生产方法，该方法是通过对炼钢过程进行控制，保证合金有高的收得率以及钢质高的纯净度，配以合适的液芯压下技术降低钢坯的偏析；适当的延长加热时间10～15min，有利于合金元素充分的溶解和扩散，轧钢时，采用强力变形，采用强力变形，通过多轴变形、大变形量轧制，降低开轧温度，获得均匀的组织，从而达到高的淬透性。
为了实现上述目的，本发明高淬透性40CrH钢的生产方法包括铁水脱硫、转炉冶炼、精炼、方坯加热、连铸、热连轧、冷却的步骤，其特殊之处在于：
铁水脱硫时，采用喷镁粉脱硫工艺，控制出站铁水硫重量百分比含量S≤0.010％，罐内脱硫渣扒干净；
转炉冶炼时，采用顶-底复合吹炼，终点采用高拉补吹工艺，转炉终点C重量百分比含量为0.10～0.30％；挡渣出钢，钢包渣层厚度≤50mm；
精炼时，加入活性石灰、萤石调整熔渣，渣量控制在1.5～2.0％；采用CaO-SiO2-Al2O3渣系，适量加铝丸、SiC粉渣面脱氧，碱度在3.5～4.5之间，全Al重量百分比含量控制在0.02～0.05％，在出钢上连铸前吨钢喂入0.4～0.6kgSi-Ca线；
连铸时，中包温度在液相线15～25℃控制，拉速控制在1.2～1.4m/min；
钢坯加热时，工艺控制要求均热段温度为1160～1180℃，加热时间140～180min，开轧温度为1000～1100℃，终轧温度≤950℃。
优选地，所述转炉冶炼时，采用炉外合金化，随钢流加入硅锰铁、碳化硅和铬铁，C重量百分比含量控制在0.30～0.38％，Si、Mn、Cr按内控范围的下限控制；采用铝脱氧，出钢过程中随钢流加入吨钢0.75～0.85kg的Al块脱氧；吨钢4.5～5.5kg石灰、0.75～0.85kg萤石出钢过程中随钢流加入造新渣；到站吹氩2～5min后，测温、取样，喂入适量的铝线进一步脱氧，根据取样结果调整化学成分，再吹氩3min后起吊至精炼。
冷却时，优选在步进齿条式冷床上自然空冷。
按照上述方法生产的40CrH棒材进行端淬实验后△J9小于6HRC，完全满足汽车厂J9窄淬透性带7HRC的要求。与现有技术相比，本方法生产的桥索钢组织均匀，无偏析，表面无脱碳组织，索氏体率高，珠光体片间距小，小于150nm。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明高淬透性40CrH钢的生产方法作进一步详细说明。
实施例1
一种高淬透性40CrH钢的生产方法，包括铁水脱硫、转炉冶炼、精炼、方坯加热、连铸、热连轧、冷却的步骤，其中：
铁水脱硫时，采用喷镁粉脱硫工艺，控制出站铁水硫重量百分比含量S0.008％，罐内脱硫渣要扒干净；转炉采用顶-底复合吹炼，终点采用高拉补吹工艺，转炉终点C重量百分比为0.15％；挡渣出钢，钢包渣层厚度42mm；采用炉外合金化，出钢1/4左右时，随钢流加入硅锰铁、碳化硅和铬铁；钢水出至3/4时，合金必须全部加入，C重量百分比控制在0.33％，Si、Mn、Cr按内控范围的下限控制；采用脱氧，出钢过程中随钢流加入吨钢0.79kg的Al块脱氧；吨钢4.9kg石灰、0.77kg萤石出钢过程中随钢流加入造新渣；到站吹氩3min后，测温、取样，喂入适量的铝线进一步脱氧，根据取样结果调整化学成分，再吹氩3min后起吊至LF炉；视渣况适当加入活性石灰、萤石调整熔渣，渣量控制在钢水重量的1.6％；采用CaO-SiO2-Al2O3渣系，适量加铝丸、SiC粉渣面脱氧，碱度在3.86之间，全Al重量百分比控制在0.0312％，在出钢上连铸前3分钟吨钢喂入0.47kg的Si-Ca线；连铸时，中包温度在液相线22℃控制，拉速控制在1.2m/min，采用液芯压下配以电磁搅拌技术连铸成200*200mm2方坯；轧钢工艺：钢坯加热工艺控制要求均热段温度：1161℃，加热时间178min，开轧温度：1009℃，终轧温度892℃。在步进齿条式冷床上自然空冷。
采用本实施例方法生产的钢，经过顶端淬火实验，△J9为HRC，满足汽车厂J9窄淬透性带7HRC的要求。
实施例2
一种高淬透性40CrH钢的生产方法，包括包括铁水脱硫、转炉冶炼、精炼、方坯加热、连铸、热连轧、冷却的步骤，其中：
炼钢工艺：铁水脱硫，采用喷镁粉脱硫工艺，控制出站铁水硫重量百分比含量[S]0.009％，罐内脱硫渣要扒干净；转炉采用顶-底复合吹炼，终点采用高拉补吹工艺，转炉终点C重量百分比含量0.29％；挡渣出钢，钢包渣层厚度48mm；采用炉外合金化，出钢1/4左右时，随钢流加入硅锰铁、碳化硅和铬铁；钢水出至3/4时，合金必须全部加入，C重量百分比含量控制在0.31％，Si、Mn、Cr按内控范围的下限控制；采用脱氧，出钢过程中随钢流加入吨钢0.75kg的Al块脱氧；吨钢4.6kg石灰、0.75kg萤石出钢过程中随钢流加入造新渣；到站吹氩3min后，测温、取样，喂入适量的铝线进一步脱氧，根据取样结果调整化学成分，再吹氩3min后起吊至LF炉。视渣况适当加入活性石灰、萤石调整熔渣，渣量控制在钢水重量的1.8％；采用CaO-SiO2-Al2O3渣系，适量加铝丸、SiC粉渣面脱氧，碱度在4.2之间，全Al重量百分比含量控制在0.0376％，在出钢上连铸前3分钟吨钢喂入0.4kg的Si-Ca线；连铸时，中包温度在液相线17℃控制，拉速控制在1.4m/min，采用液芯压下配以电磁搅拌技术连铸成200*200mm2方坯；轧钢工艺，钢坯加热工艺控制要求均热段温度为1177℃，加热时间146min，开轧温度为1093℃，终轧温度912℃，在步进齿条式冷床上自然空冷。
采用本实施例方法生产的钢，经过顶端淬火实验，△J9为5.3HRC，满足汽车厂J9窄淬透性带7HRC的要求。
实施例3
一种高淬透性40CrH钢的生产方法，包括包括铁水脱硫、转炉冶炼、精炼、方坯加热、连铸、热连轧、冷却的步骤，其中：
炼钢工艺：铁水脱硫，采用喷镁粉脱硫工艺，控制出站铁水硫重量百分比含量[S]0.007％，罐内脱硫渣要扒干净，转炉采用顶-底复合吹炼，终点采用高拉补吹工艺，转炉终点C重量百分比含量0.21％；挡渣出钢，钢包渣层厚度38mm；采用炉外合金化，出钢1/4左右时，随钢流加入硅锰铁、碳化硅和铬铁；钢水出至3/4时，合金必须全部加入，C控制在0.35％，Si、Mn、Cr按内控范围的下限控制；采用脱氧，出钢过程中随钢流加入吨钢0.81kg的Al块脱氧；吨钢5.3kg石灰、0.83kg萤石出钢过程中随钢流加入造新渣；到站吹氩3min后，测温、取样，喂入适量的铝线进一步脱氧，根据取样结果调整化学成分，再吹氩3min后起吊至LF炉，视渣况适当加入活性石灰、萤石调整熔渣，渣量控制在钢水重量的1.8％；采用CaO-SiO2-Al2O3渣系，适量加铝丸、SiC粉渣面脱氧，碱度在3.8之间，全Al重量百分比含量控制在0.0335％，在出钢上连铸前3分钟吨钢喂入0.6kg的Si-Ca线；连铸时，中包温度在液相线18℃控制，拉速控制在1.4m/min，采用液芯压下配以电磁搅拌技术连铸成200*200mm2方坯；轧钢工艺：钢坯加热工艺控制要求均热段温度为1175℃，加热时间163min，开轧温度为1058℃，终轧温度903℃。在步进齿条式冷床上自然空冷。
采用本实施例方法生产的钢，经过顶端淬火实验，△J9为4.8HRC，满足汽车厂J9窄淬透性带7HRC的要求。
Claims (2)
1.一种高淬透性40CrH钢的生产方法，包括铁水脱硫、转炉冶炼、精炼、方坯加热、连铸、热连轧、冷却的步骤，其特征在于：
铁水脱硫时，采用喷镁粉脱硫工艺，控制出站铁水硫重量百分含量S≤0.010％，罐内脱硫渣扒干净；
转炉冶炼时，采用顶-底复合吹炼，终点采用高拉补吹工艺，转炉终点C重量百分含量为0.10～0.30％；挡渣出钢，钢包渣层厚度≤50mm；
精炼时，加入活性石灰、萤石调整熔渣，渣量控制在1.5～2.0％；采用CaO-SiO2-Al2O3渣系，适量加铝丸、SiC粉渣面脱氧，碱度在3.5～4.5之间，全Al重量百分比含量控制在0.02～0.05％，在出钢上连铸前吨钢喂入0.4～0.6kg的Si-Ca线；
连铸时，中包温度在液相线15～25℃控制，拉速控制在1.2～1.4m/min；
钢坯加热时，均热段温度为1160～1180℃，加热时间140～180min，开轧温度为1000～1100℃，终轧温度≤950℃；
所述转炉冶炼时，采用炉外合金化，随钢流加入硅锰铁、碳化硅和铬铁，C重量百分比含量控制在0.30～0.38％，Si、Mn、Cr按内控范围的下限控制；采用铝脱氧，出钢过程中随钢流加入吨钢0.75～0.85kg的Al块脱氧；吨钢4.5～5.5kg石灰、0.75～0.85kg萤石出钢过程中随钢流加入造新渣；到站吹氩2～5min后，测温、取样，喂入适量的铝线进一步脱氧，根据取样结果调整化学成分，再吹氩2～5min后起吊至精炼炉。
2.根据权利要求1所述的高淬透性40CrH钢的生产方法，其特征在于：所述冷却时，在步进齿条式冷床上自然空冷。
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