CN108486455B - 一种铸钢件的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种铸钢件的生产方法，包括：步骤1：往铁水中加入合金添加剂进行冶炼，获得粗钢水；步骤2：将粗钢水转入精炼炉进行精炼，精炼过程中加入铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和锰铁合金对粗钢水的化学成分进行微调，制得钢水；步骤3：将钢水移入钢水包后进行浇注，制得铸钢件毛坯；将铸钢件毛坯从磨具中取出，对冒口进行切割、补焊和打磨；步骤4：进行最终热处理，制得成品的铸钢件；本发明的有益效果在于：改变了传统铸钢件的生产工艺，通过两次的冶炼，先对铁水的成进行初步调整，之后再由AOD精炼炉进行精确调整，能够对钢水的化学成分更好的进行控制，从而提高铸钢件的质量，大大改善了铸钢件的使用寿命和机械性能。

Description

一种铸钢件的生产方法
技术领域
本发明涉及铸钢件制造技术领域，具体的涉及一种铸钢件的生产方法。
背景技术
目前，生产汽轮机缸体所使用的材料一般为铸钢；现有技术中一般通过电弧炉一次冶炼后将钢水进行浇注，从而得到可用作汽轮机缸体的铸钢件；这一方法的缺点在于用于生产的钢水纯净度不高，冶炼时非金属夹杂物去除不彻底，钢水通过晶相检验，可测得非金属夹杂物一般在4级左右，影响了铸钢件的性能；汽轮机缸体的工作环境一般为高温高压，因此使用这种品质的铸钢作为生产汽轮机缸体的材料很难满足使用的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种提高铸钢件致密性且杂质较少的铸钢件的生产方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种铸钢件的生产方法，包括：
步骤1：往铁水中加入合金添加剂进行冶炼，获得粗钢水；所述合金添加剂包括铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和锰铁合金，所述粗钢水的化学成分质量百分比在如下范围：C:0.8～1.2％，Si：0.1～0.75％，Mn：0.5～1％，P：0～0.05％，S：0～0.05％，Cr：1～2％，Mo：0.5～1.5％，V：0.1～0.25％，Cu：0～0.20％，Al：0～0.1％；
步骤2：将粗钢水转入AOD精炼炉进行精炼，精炼过程中加入铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和锰铁合金对粗钢水的化学成分进行微调，制得钢水；精炼的时间为50～70min；所述钢水的化学成分质量百分比在如下范围：C:0.14～0.18％，Si：0.30～0.50％，Mn：0.75～0.86％，P：0～0.025％，S：0～0.02％，Cr：1.30～1.50％，Mo：1.00～1.20％，V：0.15～0.20％，Cu：0～0.10％，Al：0～0.06％；
步骤3：将钢水移入钢水包后进行浇注，当钢水凝固后制得铸钢件毛坯；将铸钢件毛坯从磨具中取出，对冒口进行切割、补焊和打磨；
步骤4：进行最终热处理，制得成品的铸钢件。
进一步的，步骤2的精炼过程中加入石灰进行造渣脱碳；在距离精炼结束前3～15min，加入铝锭对钢水进行还原；所述造渣脱碳的时间小于35min，所述还原的时间为3～10min。
进一步的，步骤3中所使用的钢水包为吹氩钢水包。
进一步的，所述吹氩钢水包开始盛接钢水前持续吹入纯度大于99％的氩气，吹入氩气的过程持续到浇注开始时结束。
进一步的，所述步骤4中最终热处理包括正火和回火。
进一步的，正火的温度为960±10℃，正火的时间为3～10min，正火之后取出铸钢件毛坯并在空气中冷却至300℃以下，之后进行回火；回火温度为720±10℃炉冷，回火的时间为3～10min，回火结束后当铸钢件冷却到300℃以下，打开炉门取出铸钢件。
进一步的，成品的铸钢件机械性能为：σb:≥550MPa，σ0.2:≥410Mpa，δ4:≥15％，ψ:≥50％，HB:170～220N/mm2。
本发明的有益效果在于：改变了传统铸钢件的生产工艺，通过两次的冶炼，先对铁水的成进行初步调整，之后再由AOD精炼炉进行精确调整，能够对钢水的化学成分更好的进行控制，从而提高铸钢件的质量，大大改善了铸钢件的使用寿命和机械性能。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明最关键的构思在于：钢水进行钢水二次冶炼，并且在第二次冶炼在AOD炉中进行精确调整，对钢水的化学成分更好的进行控制，提高铸钢件的质量。
本发明提供一种铸钢件的生产方法，包括：
步骤1：往铁水中加入合金添加剂进行冶炼，获得粗钢水；所述合金添加剂包括铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和锰铁合金，所述粗钢水的化学成分质量百分比在如下范围：C:0.8～1.2％，Si：0.1～0.75％，Mn：0.5～1％，P：0～0.05％，S：0～0.05％，Cr：1～2％，Mo：0.5～1.5％，V：0.1～0.25％，Cu：0～0.20％，Al：0～0.1％；
步骤2：将粗钢水转入AOD精炼炉进行精炼，精炼过程中加入铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和锰铁合金对粗钢水的化学成分进行微调，制得钢水；精炼的时间为50～70min；所述钢水的化学成分质量百分比在如下范围：C:0.14～0.18％，Si：0.30～0.50％，Mn：0.75～0.86％，P：0～0.025％，S：0～0.02％，Cr：1.30～1.50％，Mo：1.00～1.20％，V：0.15～0.20％，Cu：0～0.10％，Al：0～0.06％；
步骤3：将钢水移入钢水包后进行浇注，当钢水凝固后制得铸钢件毛坯；将铸钢件毛坯从磨具中取出，对冒口进行切割、补焊和打磨；
步骤4：进行最终热处理，制得成品的铸钢件。
由上述描述可知，本发明的有益效果在于：区别于传统铸钢件的生产工艺，通过两次的冶炼，先对铁水的成进行初步调整，之后再由AOD精炼炉进行精确调整，能够对钢水的化学成分更好的进行控制，从而提高铸钢件的质量，大大改善和提高了铸钢件的使用寿命和机械性能。
进一步的，步骤2的精炼过程中加入石灰进行造渣脱碳；在距离精炼结束前3～15min，加入铝锭对钢水进行还原；所述造渣脱碳的时间小于35min，所述还原的时间为3～10min。
由上述描述可知，通过加入石灰能够进行脱碳以及加入铝锭进行还原，能够调整钢水的化学成分，由晶相检验可测得钢水中非金属夹杂物达到2级左右，使得生产出的铸钢件能够达到相应的机械性能要求，满足使用的需要；而小于35min的脱碳时间和3～10min的还原时间能够保证脱碳和还原的效果。
进一步的，步骤3中所使用的钢水包为吹氩钢水包。
由上述描述可知，使用吹氩钢水包能够更加方便的吹入氩气。
进一步的，吹氩钢水包开始盛接钢水前开始持续吹入纯度大于99％的氩气，吹入氩气的过程持续到浇注开始时结束。
由上述描述可知，吹入氩气能够降低钢水中溶入气体的含量；将钢水中的非金属夹杂物浮到钢水表面将其去除，使钢液在浇注前成分、温度均匀，同时避免杂物在浇注时进入铸件；可明显降低浇注的开注温度，提高生产出来的铸钢件的机械性能。
进一步的，步骤4中最终热处理包括正火和回火。
进一步的，正火的温度为960±10℃，正火的时间为3～10min，正火之后取出铸钢件毛坯并在空气中冷却至300℃以下，之后进行回火；回火温度为720±10℃炉冷，回火的时间为3～10min，回火结束后当铸钢件冷却到300℃以下，打开炉门取出铸钢件。
由上述描述可知，通过以上正火和回火的步骤，可以进一步增加铸钢件的质量，提升其机械性能。
进一步的，成品的铸钢件机械性能为：σb:≥550MPa，σ0.2:≥410Mpa，δ4:≥15％，ψ:≥50％，HB:170～220N/mm2。
实施例一
步骤1：将钢铁边角料，铬铁合金，钼铁合金等加入中频电炉中加热融化制得铁水，往铁水中加入铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和锰铁合金等合金添加剂进行冶炼，加入的比例为每100公斤铁水加入锰铁合金1公斤，铬铁合金2.5公斤，钼铁合金2公斤，钒铁合金0.2公斤，获得粗钢水，所生产的粗钢水化学成分质量百分比在如下范围：C:0.8～1.2％，Si：0.1～0.75％，Mn：0.5～1.0％，P：0～0.05％，S：0～0.05％，Cr：1～2％，Mo：0.5～1.5％，V：0.1～0.25％，Cu：0～0.20％，Al：0～0.1％；之后将粗钢水倒入钢水包进行转炉；
步骤2：将粗钢水转入使用镁铬耐火砖作为炉衬的AOD精炼炉进行精炼；精炼的时间为50min；在精炼的过程中加入经过3～4小时、温度190～210℃烘烤的铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和锰铁合金等合金添加剂对化学成分进行微调，冶炼的过程中加入石灰进行造渣脱碳，在距离精炼结束前3～15min，加入铝锭对钢水进行脱氧还原；所述脱碳的时间为25min，所述还原的时间为3min；精炼结束后制得钢水；所生产的钢水化学成分质量百分比在如下范围：C:0.16～0.18％，Si：0.40～0.50％，Mn：0.80～0.86％，P：0～0.025％，S：0～0.02％，Cr：1.40～1.50％，Mo：1.10～1.20％，V：0.17～0.20％，Cu：0～0.10％，Al：0～0.06％；
步骤3：将钢水移入经过气烘烤至三分之二以上通红的吹氩钢水包中，进行浇注，浇注采用开放式浇注***，包含有六道内浇口和两道直浇口，以1545～1560℃的温度快速浇注，迅速将铸件型腔充满并形成随形冒口，在冒口将要浇注满溢前加入冒口发热剂；从吹气砖中吹入纯度99.99％的氩气，吹入氩气的过程持续到浇注开始时结束，当钢水凝固后从模具中取出铸钢件毛坯；加热到1030℃进行高温扩散退火，在冷却到300℃左右时带温热对冒口进行切割，之后对铸件进补焊、打磨等工作。
步骤4：将切割过冒口的铸钢件毛坯进行最终热处理，最终热处理包括正火和回火两道工序，正火的温度为960±10℃，正火的时间为3～10min，正火之后取出铸钢件毛坯并在空气中冷却至300℃以下，之后进行回火；回火温度为720±10℃炉冷，回火的时间为3～10min，回火结束后当铸钢件冷却到300℃以下，打开炉门取出铸钢件。
实施例二
步骤1：将钢铁边角料，铬铁合金，钼铁合金等加入中频电炉中加热融化制得铁水，往铁水中加入铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和锰铁合金等合金添加剂进行冶炼，加入的比例为每100公斤铁水加入锰铁合金1公斤，铬铁合金2.5公斤，钼铁合金2公斤，钒铁合金0.2公斤，获得粗钢水，所生产的粗钢水化学成分质量百分比在如下范围：C:0.8～1.2％，Si：0.1～0.75％，Mn：0.5～1.0％，P：0～0.05％，S：0～0.05％，Cr：1～2％，Mo：0.5～1.5％，V：0.1～0.25％，Cu：0～0.20％，Al：0～0.1％；之后将粗钢水倒入钢水包进行转炉；
步骤2：将粗钢水转入使用镁铬耐火砖作为炉衬的AOD精炼炉进行精炼；精炼的时间为60min；在精炼的过程中加入经过3～4小时、温度190～210℃烘烤的铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和锰铁合金等合金添加剂对化学成分进行微调，冶炼的过程中加入石灰进行造渣脱碳，在距离精炼结束前3～15min，加入铝锭对钢水进行脱氧还原；所述脱碳的时间为30min，所述还原的时间为6min；精炼结束后制得钢水；所生产的钢水化学成分质量百分比在如下范围：C:0.15～0.17％，Si：0.35～0.45％，Mn：0.78～0.83％，P：0～0.025％，S：0～0.02％，Cr：1.35～1.45％，Mo：1.05～1.15％，V：0.16～0.18％，Cu：0～0.10％，Al：0～0.06％；
步骤3：将钢水移入经过气烘烤至三分之二以上通红的吹氩钢水包中，进行浇注，浇注采用开放式浇注***，包含有六道内浇口和两道直浇口，以1545～1560℃的温度快速浇注，迅速将铸件型腔充满并形成随形冒口，在冒口将要浇注满溢前加入冒口发热剂；从吹气砖中吹入纯度99.99％的氩气，吹入氩气的过程持续到浇注开始时结束，当钢水凝固后从模具中取出铸钢件毛坯；加热到1030℃进行高温扩散退火，在冷却到300℃左右时带温热对冒口进行切割，之后对铸件进补焊、打磨等工作。
步骤4：将切割过冒口的铸钢件毛坯进行最终热处理，最终热处理包括正火和回火两道工序，正火的温度为960±10℃，正火的时间为3～10min，正火之后取出铸钢件毛坯并在空气中冷却至300℃以下，之后进行回火；回火温度为720±10℃炉冷，回火的时间为3～10min，回火结束后当铸钢件冷却到300℃以下，打开炉门取出铸钢件。
实施例三
与实施例一的一种铸钢件的生产方法的其他步骤相同，区别在于所述精炼的时间为60min，其中脱碳的时间为30min，所述还原的时间为6min；并且测得。
步骤1：将钢铁边角料，铬铁合金，钼铁合金等加入中频电炉中加热融化制得铁水，往铁水中加入铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和锰铁合金等合金添加剂进行冶炼，加入的比例为每100公斤铁水加入锰铁合金1公斤，铬铁合金2.5公斤，钼铁合金2公斤，钒铁合金0.2公斤，获得粗钢水，所生产的粗钢水化学成分质量百分比在如下范围：C:0.8～1.2％，Si：0.1～0.75％，Mn：0.5～1.0％，P：0～0.05％，S：0～0.05％，Cr：1～2％，Mo：0.5～1.5％，V：0.1～0.25％，Cu：0～0.20％，Al：0～0.1％；之后将粗钢水倒入钢水包进行转炉；
步骤2：将粗钢水转入使用镁铬耐火砖作为炉衬的AOD精炼炉进行精炼；精炼的时间为70min；在精炼的过程中加入经过3～4小时、温度190～210℃烘烤的铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和锰铁合金等合金添加剂对化学成分进行微调，冶炼的过程中加入石灰进行造渣脱碳，在距离精炼结束前3～15min，加入铝锭对钢水进行脱氧还原；所述脱碳的时间为35min，所述还原的时间为10min；精炼结束后制得钢水；所生产的钢水化学成分质量百分比在如下范围：C:0.14～0.16％，Si：0.30～0.40％，Mn：0.75～0.80％，P：0～0.025％，S：0～0.02％，Cr：1.30～1.40％，Mo：1.00～1.10％，V：0.15～0.17％，Cu：0～0.10％，Al：0～0.06％；
步骤3：将钢水移入经过气烘烤至三分之二以上通红的吹氩钢水包中，进行浇注，浇注采用开放式浇注***，包含有六道内浇口和两道直浇口，以1545～1560℃的温度快速浇注，迅速将铸件型腔充满并形成随形冒口，在冒口将要浇注满溢前加入冒口发热剂；从吹气砖中吹入纯度99.99％的氩气，吹入氩气的过程持续到浇注开始时结束，当钢水凝固后从模具中取出铸钢件毛坯；加热到1030℃进行高温扩散退火，在冷却到300℃左右时带温热对冒口进行切割，之后对铸件进补焊、打磨等工作。
步骤4：将切割过冒口的铸钢件毛坯进行最终热处理，最终热处理包括正火和回火两道工序，正火的温度为960±10℃，正火的时间为3～10min，正火之后取出铸钢件毛坯并在空气中冷却至300℃以下，之后进行回火；回火温度为720±10℃炉冷，回火的时间为3～10min，回火结束后当铸钢件冷却到300℃以下，打开炉门取出铸钢件。
经检测，实施例1～3方法制造的铸钢件的机械性能达到σb:≥550MPa，σ0.2:≥410Mpa，δ4:≥15％，ψ:≥50％，HB:170～220N/mm2。
综上所述，本发明提供的一种铸钢件的生产方法，区别于传统铸钢件的生产工艺，通过两次的冶炼，先对铁水的成进行初步调整，之后再由AOD精炼炉进行精确调整，能够对钢水的化学成分更好的进行控制，从而提高铸钢件的质量，大大改善了铸钢件的使用寿命和机械性能；通过加入石灰能够进行脱碳以及加入铝锭进行还原，能够调整钢水的化学成分，由晶相检验可测得钢水中非金属夹杂物达到2级左右，使得生产出的铸钢件能够达到相应的机械性能要求，满足使用的需要；而小于35min的脱碳时间和3～10min的还原时间能够保证脱碳和还原的效果；使用吹氩钢水包能够更加方便的吹入氩气；吹入氩气能够降低钢水中溶入气体的含量；将钢水中的非金属夹杂物浮到钢水表面将其去除，使钢液在浇注前成分、温度均匀，同时避免杂物在浇注时进入铸件；可明显降低浇注的开注温度，提高生产出来的铸钢件的机械性能；通过正火和回火的步骤，可以进一步增加铸钢件的质量，提升其机械性能；盛接钢水前将吹氩钢水包用气烘烤至三分之二以上通红，能够去除钢水包中的水分，提高钢水包表面温度，减缓钢水倒入钢水包后的降温速度；将冒口浇注成随形冒口以保证铸钢件能够得到充分补缩，同时可以收集钢水中带有的钢渣、夹砂等杂质，防止铸件内部有夹渣物造成探伤检测不合格；在冒口将要浇注满溢前加入冒口发热剂，能够减缓冒口辐射散热的速度，提高冒口补缩效率；冷却到300℃左右时带温热对冒口进行切割，可以避免冒口切割位产生裂纹。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种铸钢件的生产方法，其特征在于，包括：
步骤1：往铁水中加入合金添加剂进行冶炼，获得粗钢水；所述合金添加剂包括铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和锰铁合金；所述粗钢水的化学成分质量百分比在如下范围：C:0.8～1.2％，Si：0.1～0.75％，Mn：0.5～1％，P：0～0.05％，S：0～0.05％，Cr：1～2％，Mo：0.5～1.5％，V：0.1～0.25％，Cu：0～0.20％，Al：0～0.1％；
步骤2：将粗钢水转入AOD精炼炉进行精炼，精炼过程中加入铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和锰铁合金对粗钢水的化学成分进行微调，制得钢水；精炼的时间为50～70min；所述钢水的化学成分质量百分比在如下范围：C:0.14～0.18％，Si：0.30～0.50％，Mn：0.75～0.86％，P：0～0.025％，S：0～0.02％，Cr：1.30～1.50％，Mo：1.00～1.20％，V：0.15～0.20％，Cu：0～0.10％，Al：0～0.06％；
步骤3：将钢水移入钢水包后进行浇注，当钢水凝固后制得铸钢件毛坯；将铸钢件毛坯从磨具中取出，对冒口进行切割、补焊和打磨；
步骤4：进行最终热处理，制得成品的铸钢件；
步骤2的精炼过程中加入石灰进行造渣脱碳；在距离精炼结束前3～15min，加入铝锭对钢水进行还原；所述造渣脱碳的时间小于35min，所述还原的时间为3～10min。
2.根据权利要求1所述的铸钢件的生产方法，其特征在于，步骤3中所使用的钢水包为吹氩钢水包。
3.根据权利要求2所述的铸钢件的生产方法，其特征在于，所述吹氩钢水包开始盛接钢水前持续吹入纯度大于99％的氩气，吹入氩气的过程持续到浇注开始时结束。
4.根据权利要求1所述的铸钢件的生产方法，其特征在于，所述步骤4中最终热处理包括正火和回火。
5.根据权利要求4所述的铸钢件的生产方法，其特征在于，正火的温度为960±10℃，正火的时间为3～10min，正火之后取出铸钢件毛坯并在空气中冷却至300℃以下，之后进行回火；回火温度为720±10℃炉冷，回火的时间为3～10min，回火结束后当铸钢件冷却到300℃以下，打开炉门取出铸钢件。
6.根据权利要求1所述的铸钢件的生产方法，其特征在于，成品的铸钢件机械性能为：σb:≥550MPa，σ0.2:≥410Mpa，δ4:≥15％，ψ:≥50％，HB:170～220N/mm2。
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