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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