CN109266966B

CN109266966B - 一种直接切削用非调质圆钢及其生产方法

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Publication number: CN109266966B
Application number: CN201811299666.6A
Authority: CN
Inventors: 张刘瑜; 屈小波; 王军; 包耀宗; 程勇; 刘绍康; 李刚
Original assignee: Jiangsu Yonggang Group Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Yonggang Group Co Ltd
Priority date: 2018-11-02
Filing date: 2018-11-02
Publication date: 2020-09-25
Anticipated expiration: 2038-11-02
Also published as: CN109266966A

Abstract

本发明提供一种直接切削用非调质圆钢及其生产方法。本发明的直接切削用非调质圆钢，按质量百分含量包括：C：0.43～0.47％、Si：0.50～0.80％、Mn：1.20～1.50％、P≤0.015％、S≤0.010％、Cr：0.20～0.30％、Ni：0.10～0.25％、Mo：0.03～0.07％、Nb：0.015～0.030％、V：0.08％～0.15％、Ti：0.015～0.025％、Al：0.010～0.025％、Cu≤0.2％、N：140～200ppm、H≤2.0ppm、O≤15ppm；余量为Fe及不可避免杂质。本发明通过严格控制其V和N的含量，使得所述棒材具有均匀分布且比例合适的铁素体和珠光体，贝氏体、马氏体组织占比≤5％，轧制过程中控制轧制温度从而使得非调质钢棒材的抗拉强度≥900MPa，能够满重型汽车半轴用棒材钢的高抗拉强度的要求。

Description

一种直接切削用非调质圆钢及其生产方法

技术领域：

本发明涉及一种直接切削用非调质圆钢及其生产方法，属于合金钢技术领域。

背景技术：

目前已开发的非调质钢，抗拉强度一般较低，抗拉强度达不到目前重型汽车半轴的高抗拉强度的要求，因而限制了非调钢在高性能要求的棒材钢领域的应用。

非调质钢由于不需调质处理，只需控制轧制(锻造)工艺及轧(锻)后的冷却速度就可以获得所需要的强度、韧度和切削性能，因此被广泛用于高速发展的汽车工业，用它制造汽车上的曲轴、连杆、转向节、前梁等要求强度和一定切削性能的零件。这些零件过去都是采用中碳钢(碳素钢或合金钢)经调质即淬火后高温回火处理的。非调质钢和传统调质钢相比，由于大量节约了能源，简化了加工工序，降低了投资而被汽车及其零部件加工企业广泛接受，并获得飞速发展。

非调质钢中一般含有适量的硫元素来提高其切削加工性能，同时还会添加一定的微合金元素和氮以满足其强韧性需求。但由于钢中的硫和氮在高温钢液中均不稳定，在冶炼生产过程中不易控制。非调质钢生产企业一般采用电炉-精炼工艺生产非调质钢，同时通过添加富氮合金和含硫合金(或喂硫线)来保证钢中的氮和硫含量，其收得率低，成本较高且不易稳定控制，导致废品率较高。现有的非调质钢棒材的抗拉强度水平难以达到900MPa，无法满足重型汽车半轴对强度及冲击性能的要求。

发明内容：

本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种直接切削用非调质圆钢及其生产方法，通过严格控制其V和N的含量，使得所述棒材具有均匀分布且比例合适的铁素体和珠光体，贝氏体、马氏体组织占比≤5％，轧制过程中控制轧制温度从而使得非调质钢棒材的抗拉强度≥900MPa，能够满足重型汽车半轴对强度及冲击性能的要求。

上述的目的通过以下技术方案实现：

一种直接切削用非调质圆钢，按质量百分含量包括：C：0.43～0.47％、Si：0.50～0.80％、Mn：1.20～1.50％、P≤0.015％、S≤0.010％、Cr：0.20～0.30％、Ni：0.10～0.25％、Mo：0.03～0.07％、Nb：0.015～0.030％、V：0.08％～0.15％、Ti：0.015～0.025％、Al：0.010～0.025％、Cu≤0.2％、N：140～200ppm、H≤2.0ppm、O≤15ppm；余量为Fe及不可避免杂质。

上述种直接切削用非调质圆钢的生产方法，该方法包括如下步骤：铁水→电炉炼钢→LF精炼→VD真空处理→模铸→热送或缓冷(精整)→加热→开坯→分段→缓冷→精整→加热→轧制→缓冷→分段→剥皮→精整→取样检测→探伤→称重→标识→入库。

所述的直接切削用非调质圆钢的生产方法，所述电炉炼钢阶段保持C≥0.08％，目标0.10～0.38％；目标P≤0.010％；目标温度≥1630℃。

所述的直接切削用非调质圆钢的生产方法，所述电炉炼钢阶段出钢辅料要求：石灰600kg/炉，促净剂200kg/炉，铝1.0～1.2kg/t。

所述的直接切削用非调质圆钢的生产方法，所述电炉炼钢至LF精炼阶段目标要求：C：0.31～0.41％、Si：0.50～0.65％、Mn：0.94～1.09％、Cr：0.15～0.25％、Ni：0.05～0.15％；温度≥1530℃。

所述的直接切削用非调质圆钢的生产方法，所述LF精炼阶段要求白渣时间≥20分钟，冶炼时间≥40分钟。

所述的直接切削用非调质圆钢的生产方法，所述VD真空处理阶段要求在真空度≤67pa下保持时间≥12分钟；软吹氩时间≥30分钟。

所述的直接切削用非调质圆钢的生产方法，所述模铸阶段的工艺条件如下：

1.模铸液相线温度1487℃；

2.使用中高碳模铸渣(小钢锭专用)，保护渣按2.0kg/t进行吊挂；

3.钢包到位后指挥座包，必须确保钢包坐正并垂直，否则吊起调整后再座包；

4.将浇注车开到平台后安装液压缸、氩气保护装置，安装牢固。；

5.将浇注车开到中注管上方进行对眼操作；

6.将浇注车开到引流处进行引流，必须下来整流后方可关闭水口，引流量不小于800kg；

7.带小流开动浇注车至中注管处对眼开浇，开浇前打开氩气阀门，流量控制在25～35NL/min；

8.浇注结束后迅速按1.5Kg/t加入发热剂(FRJ-1)，按1.5Kg/t加入碳化稻壳；

9.热送：到拔模时间进行脱模，钢锭脱模后45分钟内装入保温罩内；

10.原模罩冷：自拔模起1小时之内将钢锭带原模扣入保温罩内，罩冷时间＞120小时或锭模温度＜120℃时可以摘罩。

所述的直接切削用非调质圆钢的生产方法，所述轧制过程严格采用加热、轧制工艺技术，预热段＜900℃，加热段950～1020℃，均热段950～1020℃，加热时间＞2.5小时；终轧温度≥830℃。

有益效果：

采用本发明的方法，得到的非调质钢棒材中的显微组织由铁素体和珠光体组成。通过控制所述非调质钢棒材中V和N的含量，使得所述棒材具有均匀分布的铁素体和珠光体，并且所述铁素体的含量(vol.％)为30-40，余量为所述珠光体。

按照GB/T6394评级，所述非调质钢棒材中铁素体晶粒度≥7.0级，并且，珠光体的片层间距细小，晶粒细小、均匀；钢材表面和芯部的力学性能均匀，由中心到边缘的强度、韧性波动很小，从而使得所述给调制钢棒材具有较佳的强韧性配合。如图1、图2所示，在所述非调质钢棒材距外表面1/2处的显微组织结构与距外表面1/4处的显微组织结构没有明显的差异，也说明了，所述棒材由中心到边缘各个位置均匀分布有适当比例的铁素体和珠光体，以使钢材表面和芯部的力学性能均匀，由芯部到边缘的强度、韧性波动很小，从而使得所述非调质钢棒材具有较佳的强韧性配合。

通过上述组分方案和冶炼方法制得的非调质钢满足以下性能要求：

抗拉强度Rm900～1050MPa、Rel≥600MPa、A≥14％、Z≥35％；

棒材棒材低倍组织：一般疏松≤2.0级，中心疏松≤2.0级，偏析≤1.0级；

棒材的纯净度：A细≤2.0级、A粗≤1.5级、B细≤2.0级、B粗≤1.5、C细≤1.0级、C粗≤1.0级、D细≤1.0级、D粗≤1.0级、B粗+C粗+D粗≤3.0级、B细+C细+D细≤3.0级；

棒材的末端淬透性：J3＝53～59HRC、J9＝49～56HRC、J15＝43～51HRC；

棒材实际晶粒度达到≥7.0级；

显微组织为珠光体+铁素体，马氏体或贝氏体占比≤5％；

带状组织≤3级；

单边总脱碳层(F+过渡区)不大于0.5mm(剥皮后)；

棒材探伤满足GB/T 4162标准A级要求；

表面硬度、1/2半径处硬度：266～325HB。

附图说明：

图1为本发明实施例提供的非调质钢成品棒材距外表面1/2处的金相图片；

图2为本发明实施例提供的非调质钢成品棒材距外表面1/4处的金相图片。

具体实施方式：

电炉工艺：

1.终点要求：C≥0.08％，目标0.10～0.38％；目标P≤0.010％；目标温度≥1630℃。

2.出钢辅料要求：石灰600kg/炉，促净剂200kg/炉，铝1.0～1.2kg/t。

3.EAF至LF目标要求。C：0.31～0.41％、Si：0.50～0.65％、Mn：0.94～1.09％、Cr：0.15～0.25％、Ni：0.05～0.15％；温度≥1530℃。

LF工艺：

白渣时间≥20分钟，冶炼时间≥40分钟。

VD工艺：

高真空度(≤67pa)保持时间≥12分钟；软吹氩时间≥30分钟。

模铸工艺：

1.液相线温度1487℃。

2.使用中高碳模铸渣(小钢锭专用)，保护渣按2.0kg/t进行吊挂。

3.钢包到位后指挥座包，必须确保钢包坐正并垂直，否则吊起调整后再座包。

4.将浇注车开到平台后安装液压缸、氩气保护装置，安装牢固。

5.将浇注车开到中注管上方进行对眼操作。

6.将浇注车开到引流处进行引流，必须下来整流后方可关闭水口，引流量不小于800kg。

7.带小流开动浇注车至中注管处对眼开浇，开浇前打开氩气阀门，流量控制在25～35NL/min。

8.具体浇注工艺参数按表1执行。

表1

9.浇注结束后迅速按1.5Kg/t加入发热剂(FRJ-1)，按1.5Kg/t加入碳化稻壳。

10.热送：到拔模时间进行脱模，钢锭脱模后45分钟内装入保温罩内；

原模罩冷：自拔模起1小时之内将钢锭带原模扣入保温罩内，罩冷时间＞120小时或锭模温度＜120℃时可以摘罩。

轧制工艺：

轧制过程严格采用加热、轧制工艺技术，(参考加热工艺：预热段＜900，加热段950～1020℃，均热段950～1020℃，加热时间＞2.5小时；终轧温度≥830℃)，提高材料综合机械性能，尤其冲击韧性，提高钢材实际晶粒度，提高组织均匀性；钢材表面质量满足热压力加工要求；

加热工艺记录见表2

表2

2.轧制工艺温度控制记录见表3

表3

3.轧后缓冷工艺记录见表4

表4

时间/分	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
													温度/℃	678	647	623	626	619	614	602	580	562	543	524	505

在冷却步骤之后，按客户要求锯切并对棒材缓冷处理之后，即可对得到的棒材进行检验、精整、包装、称重、入库；除冷却步骤外的其他步骤可采用现有技术实现，本发明实施例对此不在赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种直接切削用非调质圆钢的生产方法，所述直接切削用非调质圆钢按质量百分含量包括：C：0.43～0.47%、Si：0.50～0.80%、Mn：1.20～1.50%、P≤0.015%、S≤0.010%、Cr：0.20～0.30%、Ni： 0.10～0.25%、Mo：0.03～0.07%、Nb：0.015～0.030%、V：0.08%～0.15%、Ti：0.015～0.025%、Al：0.010～0.025%、Cu ≤0.2%、N：140～200ppm、H≤2.0ppm、O≤15ppm；余量为Fe及不可避免杂质；

其特征在于：该方法包括如下步骤：铁水→电炉炼钢→LF精炼→VD真空处理→模铸→热送或缓冷，精整→加热→开坯→分段→缓冷→精整→加热→轧制→缓冷→分段→剥皮→精整→取样检测→探伤→称重→标识→入库，所述轧制过程严格采用加热、轧制工艺技术，预热段＜900℃，加热段950~1020℃，均热段950~1020℃，加热时间＞2.5小时；终轧温度≤900℃。

2.根据权利要求1所述的直接切削用非调质圆钢的生产方法，其特征在于：所述电炉炼钢阶段保持C≥0.08%，目标0.10～0.38%；目标P≤0.010%；目标温度≥1630℃。

3.根据权利要求1所述的直接切削用非调质圆钢的生产方法，其特征在于：所述电炉炼钢阶段出钢辅料要求：石灰600kg/炉，促净剂200kg/炉，铝1.0～1.2kg/t。

4.根据权利要求1所述的直接切削用非调质圆钢的生产方法，其特征在于：所述电炉炼钢至LF精炼阶段目标要求：C：0.31～0.41%、Si：0.50～0.65%、Mn：0.94～1.09%、Cr：0.15～0.25%、Ni：0.05～0.15%；温度≥1530℃。

5.根据权利要求1所述的直接切削用非调质圆钢的生产方法，其特征在于：所述LF精炼阶段要求白渣时间≥20分钟，冶炼时间≥40分钟。

6.根据权利要求1所述的直接切削用非调质圆钢的生产方法，其特征在于：所述VD真空处理阶段要求在真空度≤67pa下保持时间≥12分钟；软吹氩时间≥30分钟。