CN109852879A - 一种非调质钢及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非调质钢及其制备方法。本发明的非调质钢，按重量百分比计含有以下成分：碳：0.15‑0.22％，硅：0.15‑0.80％，锰：1.20‑1.60％，铬：0.05‑0.30％，铝：0.010‑0.030％，镍：0.00‑0.10％，铜：0.00‑0.20％，磷：0.000‑0.025％，硫：0.020‑0.060％，钒：0.07‑0.20％，氮：0.010‑0.020％，铅≤0.01％，锡≤0.01％，砷≤0.01％，锑≤0.01％，余量为铁。本发明的非调质钢的强度高、塑韧性好，完全能够满足水套用钢的设计要求。

Description

一种非调质钢及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种钢材，具体涉及一种非调质钢及其制备方法。

背景技术

随着各国环保要求的不断提高，汽车已由燃料驱动逐渐向电力驱动发展。然而，电动汽车技术尚不成熟，存在电池续航里程短、寿命短、充电设施不齐全等问题，成为了制约新能源汽车发展的瓶颈。混动技术是目前最行之有效的解决办法，通过在汽车原有内燃机的基础上增加一套电机设备，由内燃机向电池供电，从而无需使用充电桩；同时，可以通过优化动力***，采用低速纯电驱动或高速内燃机与电池的混合驱动等模式，能够大大降低汽车的综合油耗，并提升汽车的行驶品质。

电机在运行过程中会产生大量的热，因此需要及时将热量带走；同时，为了避免汽车在碰撞中损坏电机，在设计上通常需要将电机置于钢制外壳(称为“水套”)中，并用水对外壳进行持续冷却。此外，由于水套为安全件，因此对材料的塑韧性要求较高。

目前，水套用钢主要为22CrMo系列调质钢，其通过加入Cr、Mo等元素(Cr≥1.00％、Mo≥0.15％)使材料经淬火与回火的热处理后达到优良的力学性能，通常Cr≥1.00％，Mo≥0.15％；由于调质过程中会产生热应力和组织应力形变，工件毛坯的外壁必须达到一定厚度来抵御热处理变形，造成了后续机加工时严重的材料浪费和刀具损耗，同时降低了生产效率。

此外，现有广泛应用的非调质钢主要为中高碳非调质钢，例如GB/T 15712中的38MnVS系列和49MnVS系列，这些非调质钢的塑韧性较差，无法满足水套用钢的设计要求。

发明内容

本发明提供一种非调质钢及其制备方法，该非调质钢的强度高、塑韧性好，完全能够满足水套用钢的设计要求。

本发明提供一种非调质钢，按重量百分比计含有以下成分：碳：0.15-0.22％，硅：0.15-0.80％，锰：1.20-1.60％，铬：0.05-0.30％，铝：0.010-0.030％，镍：0.00-0.10％，铜：0.00-0.20％，磷：0.000-0.025％，硫：0.020-0.060％，钒：0.07-0.20％，氮：0.010-0.020％，铅≤0.01％，锡≤0.01％，砷≤0.01％，锑≤0.01％，余量为铁。

在本发明中，若无特殊说明，含量均为质量含量。

本发明的非调质钢将碳的含量设置在0.15-0.22％的范围内；若超出此范围，材料的塑韧性差；若低于此范围，材料的强度不足。进一步地，非调质钢中的碳含量可以为0.19-0.20％。

在本发明中，非调质钢中的硅含量可以为0.40-0.70％，进一步可以为0.50-0.60％，更进一步可以为0.55-0.57％。

本发明的非调质钢将锰的含量设置在1.20-1.60％的范围内；若超出此范围，材料易产生贝氏体异常组织；若低于此范围，材料的强度不足。非调质钢中的锰含量可以为1.20-1.40％，进一步可以为1.20-1.30％，更进一步可以为1.24-1.26％。

本发明的非调质钢将铬的含量设置在0.05-0.30％的范围内；若超出此范围，材料的硬度偏高，不利于机加工；若低于此范围，材料的强度不足。非调质钢中的铬含量可以为0.05-0.20％，进一步可以为0.05-0.10％，更进一步可以为0.08-0.10％。

本发明的非调质钢将铝的含量设置在0.010-0.030％的范围内；若超出此范围，材料夹杂物超标，纯净度差；若低于此范围，材料的晶粒度粗大。进一步地，非调质钢中的铝含量可以为0.010-0.020％，更进一步可以为0.010-0.015％。

在本发明中，非调质钢中的镍含量进一步可以为0.00-0.05％，更进一步可以为0.01-0.02％。

在本发明中，非调质钢中的铜含量可以为0.00-0.10％，进一步可以为0.04-0.10％，更进一步可以为0.04-0.06％。

在本发明中，非调质钢中的磷含量可以为0.000-0.020％，进一步可以为0.005-0.015％，更进一步可以为0.009-0.012％。

本发明的非调质钢将硫的含量设置在0.020-0.060％的范围内；若超出此范围，材料夹杂物超标，纯净度差；若低于此范围，硫化物对刀具的润滑作用无法体现，机加工性能差。非调质钢中的硫含量可以为0.040-0.060％，进一步可以为0.050-0.060％，更进一步可以为0.052-0.057％。

本发明的非调质钢将钒的含量设置在0.08-0.20％的范围内；若超出此范围，材料的硬度偏高，不利于机加工；若低于此范围，材料的强度不足。进一步地，非调质钢中的钒含量可以为0.07-0.15％，更进一步可以为0.07-0.09％。

本发明的非调质钢将氮的含量设置在0.010-0.020％的范围内；若超出此范围，材料的晶粒度粗大；若低于此范围，材料的强度不足。非调质钢中的氮含量可以为0.015-0.020％，进一步可以为0.015-0.018％，更进一步可以为0.0149-0.0171％。

本发明的非调质钢将铅、锡、砷和锑的含量均设置为≤0.01％；若超出此范围，材料易发生脆性断裂。进一步地，非调质钢中的铅含量可以≤0.005％，更进一步≤0.002％；非调质钢中的锡含量可以≤0.008％，更进一步≤0.006％；非调质钢中的砷含量可以≤0.008％，更进一步≤0.005％；非调质钢中的锑含量可以≤0.006％，更进一步≤0.004％。

进一步地，本发明的非调质钢，按重量百分比计含有以下成分：碳：0.15-0.22％，硅：0.40-0.70％，锰：1.20-1.40％，铬：0.05-0.20％，铝：0.010-0.020％，镍：0.00-0.05％，铜：0.00-0.10％，磷：0.000-0.020％，硫：0.040-0.060％，钒：0.07-0.15％，氮：0.015-0.020％，铅≤0.005％，锡≤0.008％，砷≤0.008％，锑≤0.006％，余量为铁。

更进一步地，本发明的非调质钢，按重量百分比计含有以下成分：碳：0.19-0.20％，硅：0.50-0.60％，锰：1.20-1.30％，铬：0.05-0.10％，铝：0.010-0.015％，镍：0.01-0.02％，铜：0.04-0.10％，磷：0.005-0.015％，硫：0.050-0.060％，钒：0.07-0.09％，氮：0.015-0.018％，铅≤0.002％，锡≤0.006％，砷≤0.005％，锑≤0.004％，余量为铁。

本发明的非调质钢包括珠光体组织和铁素体组织，其中珠光体组织的质量含量为30-40％，铁素体组织的质量含量为60-70％。具有上述组织结构的非调质钢具有良好的强度和塑韧性。

本发明的非调质钢的屈服强度大于440MPa，进一步≥465MPa；拉强度大于610MPa，进一步≥670MPa；延伸率大于16％，进一步≥19％；断面收缩率大于55％，进一步≥64.5％。

本发明还提供上述非调质钢的制备方法，包括如下步骤：

1)按所述成分进行配料，对配料进行EAF冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸，制得钢坯；

2)对所述钢坯进行轧制、冷却，得到所述非调质钢。

具体地，在EAF冶炼过程中，可以控制入炉铁水配比≥50％，废钢配比≤50％，以满足成分中铜、铅、锡、砷、锑的含量要求；此外，控制电炉出钢P≤0.015％，出钢禁止下渣，出钢温度可以为1620-1680℃。

具体地，在LF精炼过程中，可以控制精炼时间≥40min，白渣时间≥20min；特别是，可以采用氩气搅拌，氩气压力为0.25-0.30MPa，氩气压力对钢水的纯净度影响较大，上述氩气压力范围能够获得纯净度较高的钢水。

进一步地，在精炼初期可以通过加入石灰、合成渣，同时使用碳化硅进行深度脱氧脱硫来控制硫的含量；具体地，精炼初期硫含量可以控制为≤0.010％，钢渣碱度可以控制为1.5-2。前期深度脱硫的目的是为了降低钢水的氧含量，从而减少氧化物夹杂的生成。

更进一步地，在精炼后期可以通过加入硅砂等方式降低钢渣的碱度；其中，精炼后期钢渣的碱度可以控制为1.2-1.5。加入硅砂的目的是通过降低钢渣的碱度，避免后续喂入的硫被钢渣吸收，否则钢水中硫含量会随着时间推移逐渐降低，从而必须在下道工序中补喂；然而，下道工序需要喂入钙线，若补喂硫线过多则会生成硫化钙夹杂物，对钢水的纯净度极为不利。

此外，在精炼过程中不应使锰的含量直接达到目的要求，因为在下道工序中氮的加入是通过喂入氮化锰线来实现的，因此在精炼过程中需要留有一定的空缺量，以便在后续喂入氮化锰线时锰含量超过目的要求。

在本发明中，LF精炼过程能够使除硫、锰、氮和铝之外的其他成分含量达到目标要求。

具体地，在VD真空处理过程中，控制真空保持时间≥15min，真空状态下氩气压力为0.20-0.40MPa；氩气压力对钢水的纯净度影响较大，上述氩气压力范围能够获得纯净度较高的钢水。

此外，真空结束后，可以先通过喂入氮化锰线使锰和氮含量达到目标要求，在吹氩后喂入铝线使铝含量达到目标要求，随后通过喂入钙铁线进行夹杂物变性处理，吹氩15min以上后补喂硫线使硫含量达到目标要求。过早补喂硫线会生成硫化钙夹杂物，对钢水的纯净度不利。

具体地，在连铸过程中，可以控制过热度为40℃以下，恒定拉速为0.4-0.6m/min；特别是，可以采用进坑缓慢冷却方式以避免心部生成裂纹。

具体地，在轧制过程中，钢坯加热温度可以控制如下：预热段≤900℃；加热段1160±25℃；均热段1190±25℃；加热时间2.5-3小时。特别是，可以控制精轧温度≤900℃，轧后水雾冷却至750℃以下，控制冷却速度为18-22℃/min。通过控制精轧温度，配合轧后冷却，可以获得细的晶粒度和珠光体片层。

本发明中，非调质钢制备过程中的其它工艺步骤均可以为本领域的常规工艺；在一实施方式中，非调质钢的制备方法可以包括如下步骤：

EAF→LF→VD→连铸→切割→冷却(坑冷)→检验→判定→加热→控温轧制→控速冷却→切割→冷却(罩冷)→检验→超声+红外探伤→(精整)→判定→包装→称重→入库。

本发明的实施，至少具有以下优势：

1、本发明通过合理的化学成分设计，使非调质钢具备良好的综合性能，其中热轧态屈服强度大于440MPa，拉强度大于610MPa，延伸率大于16％，断面收缩率大于55％。

2、本发明通过适宜的制备工艺使非调质钢中非金属夹杂物级别(采用ASTM-E45检测)达到：A≤3.0，B≤1.5，C≤0.5，D≤1.5；此外，低倍组织检测(采用ASTM-E381检测)达到：中心疏松、一般疏松、锭型偏析≤2.0级，无点状偏析和非金属夹杂物。

3、本发明的方法通过使用含硫钢特殊冶炼工艺，保证了化学成分的精确，钢水浇铸的稳定，使硫化物具有良好的原始形态；通过使用合理的铸坯加热温度和加热时间，保证了铸坯的均匀透烧，避免了晶粒粗化和硫化物聚集长大；此外，锻造后通过控制冷却可使材料达到媲美调质钢的材料性能。

4、本发明的非调质钢不需要热处理，不用担心材料变形问题，因此能够有效降低毛坯重量，节约了材料、刀具、热处理费用，提升了生产加工效率；同时，在材料设计中加入了S元素，其在材料中形成硫化物，能增加材料的切削性，有利于保护刀具，进一步延长了刀具使用寿命。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例的非调质钢，按重量百分比计含有以下成分：碳：0.19％，硅：0.55％，锰：1.25％，铬：0.08％，铝：0.010％，镍：0.01％，铜：0.05％，磷：0.012％，硫：0.057％，钒：0.07％，氮：0.0157％，铅：0.002％，锡：0.003％，砷：0.003％，锑：0.004％，余量为铁。

本实施例的非调质钢的制备方法，包括如下步骤：

1、EAF冶炼

按上述成分进行配料，将配料送至电炉进行冶炼；在冶炼过程中，控制入炉铁水配比≥50％，废钢配比≤50％，以便满足成分中铜、铅、锡、砷、锑的含量要求；此外，控制电炉出钢P≤0.015％，出钢禁止下渣，出钢温度控制在1620℃左右。

2、LF精炼

冶炼后采用精炼炉进行精炼，采用氩气搅拌，氩气压力控制为0.25MPa左右，以获得纯净度较高的钢水；精炼时，控制精炼时间≥40min，白渣时间≥20min。

在精炼初期，通过加入300kg石灰/炉、800kg合成渣/炉，同时使用碳化硅进行深度脱氧脱硫，使初期硫的含量控制在≤0.010％，钢渣的碱度控制在1.5-2；在精炼后期，加200kg硅砂使钢渣的碱度降低至1.2-1.5。

精炼过程中，控制锰的含量空缺0.16％左右(即比目标要求低0.16％左右)，使除硫、锰、氮和铝之外的其他成分含量达到目标要求。

3、VD真空处理

精炼后采用真空脱气炉进行真空处理，其中在66.7Pa下真空保持15min以上，并且控制真空状态下氩气压力为0.30MPa左右。

真空结束后，先喂入氮化锰线500米/炉，使锰和氮的含量达到目标成分要求；吹氩3分钟后，根据化学成分分析结果喂入铝线，使铝的含量达到目标成分要求；然后喂入钙铁线50米/炉，进行夹杂物变性处理；吹氩15分钟以上后，补喂硫线，使硫的含量达到目标成分要求。

4、连铸

真空处理后采用连铸浇铸制得钢坯，浇铸过热度控制在30℃左右，恒定拉速控制为0.50m/min，钢坯采用进坑缓慢冷却以避免高锰钢的心部裂纹生成。

5、轧制、冷却

对钢坯进行轧制；其中，钢坯加热温度如下：预热段温度≤900℃；加热段温度为1160℃左右；均热段温度为1190℃左右；加热时间2.5小时左右。

控制精轧温度≤900℃，轧后水雾冷却至750℃以下，控制冷却速度为20℃/s。

轧制、冷却之后，采用红外表面探伤及超声内部探伤对半成品进行检测，剔除存在缺陷的半成品，对合格的半成品依次进行包装、称重，最终入库为成品(即本实施例的非调质钢)。

对上述非调质钢进行微观结构检测，结果表明：上述非调质钢由含量为34％左右的珠光体组织和含量为66％左右的铁素体组织组成。

采用GB/T228方法对上述非调质钢的力学性能进行检测，结果见表1；采用ASTM-E45方法对上述非调质钢的非金属夹杂物进行检测，结果见表2；采用ASTM-E381方法对上述非调质钢的低倍组织进行检测，结果见表3。

实施例2

本实施例的非调质钢，按重量百分比计含有以下成分：碳：0.20％，硅：0.55％，锰：1.26％，铬：0.10％，铝：0.013％，镍：0.02％，铜：0.06％，磷：0.010％，硫：0.055％，钒：0.09％，氮：0.0163％，铅：0.002％，锡：0.005％，砷：0.003％，锑：0.003％，余量为铁。

本实施例的非调质钢的制备方法，包括如下步骤：

1、EAF冶炼

按上述成分进行配料，将配料送至电炉进行冶炼；在冶炼过程中，控制入炉铁水配比≥50％，废钢配比≤50％，以便满足成分中铜、铅、锡、砷、锑的含量要求；此外，控制电炉出钢P≤0.015％，出钢禁止下渣，出钢温度控制在1680℃左右。

2、LF精炼

冶炼后采用精炼炉进行精炼，采用氩气搅拌，氩气压力控制为0.30MPa左右，以获得纯净度较高的钢水；精炼时，控制精炼时间≥40min，白渣时间≥20min。

在精炼初期，通过加入300kg石灰/炉、800kg合成渣/炉，同时使用碳化硅进行深度脱氧脱硫，使初期硫的含量控制在≤0.010％，钢渣的碱度控制在1.5-2；在精炼后期，加200kg硅砂使钢渣的碱度降低至1.2-1.5。

精炼过程中，控制锰的含量空缺0.16％左右，使除硫、锰、氮和铝之外的其他成分含量达到目标要求。

3、VD真空处理

精炼后采用真空脱气炉进行真空处理，其中在66.7Pa下真空保持15min以上，并且控制真空状态下氩气压力为0.20MPa左右。

真空结束后，先喂入氮化锰线500米/炉，使锰和氮的含量达到目标成分要求；吹氩3分钟后，根据化学成分分析结果喂入铝线，使铝的含量达到目标成分要求；然后喂入钙铁线50米/炉，进行夹杂物变性处理；吹氩15分钟以上后，补喂硫线，使硫的含量达到目标成分要求。

4、连铸

真空处理后采用连铸浇铸制得钢坯，浇铸过热度控制在30℃左右，恒定拉速控制为0.50m/min，钢坯采用进坑缓慢冷却以避免高锰钢的心部裂纹生成。

5、轧制、冷却

对钢坯进行轧制；其中，钢坯加热温度如下：预热段温度≤900℃；加热段温度为1135℃左右；均热段温度为1165℃左右；加热时间3小时左右。

控制精轧温度≤900℃，轧后水雾冷却至750℃以下，控制冷却速度为20℃/s。

轧制、冷却之后，采用红外表面探伤及超声内部探伤对半成品进行检测，剔除存在缺陷的半成品，对合格的半成品依次进行包装、称重，最终入库为成品。

对上述非调质钢进行微观结构检测，结果表明：上述非调质钢由含量为34％左右的珠光体组织和含量为66％左右的铁素体组织组成。

采用实施例1方法对上述非调质钢进行检测，结果见表1至表3。

实施例3

本实施例的非调质钢，按重量百分比计含有以下成分：碳：0.20％，硅：0.56％，锰：1.25％，铬：0.09％，铝：0.012％，镍：0.01％，铜：0.05％，磷：0.009％，硫：0.053％，钒：0.08％，氮：0.0149％，铅：0.001％，锡：0.004％，砷：0.002％，锑：0.003％，余量为铁。

本实施例的非调质钢的制备方法，包括如下步骤：

1、EAF冶炼

按上述成分进行配料，将配料送至电炉进行冶炼；在冶炼过程中，控制入炉铁水配比≥50％，废钢配比≤50％，以便满足成分中铜、铅、锡、砷、锑的含量要求；此外，控制电炉出钢P≤0.015％，出钢禁止下渣，出钢温度控制在1680℃左右。

2、LF精炼

冶炼后采用精炼炉进行精炼，采用氩气搅拌，氩气压力控制为0.28MPa左右，以获得纯净度较高的钢水；精炼时，控制精炼时间≥40min，白渣时间≥20min。

在精炼初期，通过加入300kg石灰/炉、800kg合成渣/炉，同时使用碳化硅进行深度脱氧脱硫，使初期硫的含量控制在≤0.010％，钢渣的碱度控制在1.5-2；在精炼后期，加200kg硅砂使钢渣的碱度降低至1.2-1.5。

精炼过程中，控制锰的含量空缺0.16％左右，使除硫、锰、氮和铝之外的其他成分含量达到目标要求。

3、VD真空处理

精炼后采用真空脱气炉进行真空处理，其中在66.7Pa下真空保持15min以上，并且控制真空状态下氩气压力为0.40MPa左右。

真空结束后，先喂入氮化锰线500米/炉，使锰和氮的含量达到目标成分要求；吹氩3分钟后，根据化学成分分析结果喂入铝线，使铝的含量达到目标成分要求；然后喂入钙铁线50米/炉，进行夹杂物变性处理；吹氩15分钟以上后，补喂硫线，使硫的含量达到目标成分要求。

4、连铸

真空处理后采用连铸浇铸制得钢坯，浇铸过热度控制在30℃左右，恒定拉速控制为0.50m/min，钢坯采用进坑缓慢冷却以避免高锰钢的心部裂纹生成。

5、轧制、冷却

对钢坯进行轧制；其中，钢坯加热温度如下：预热段温度≤900℃；加热段温度为1185℃左右；均热段温度为1215℃左右；加热时间2.5小时左右。

控制精轧温度≤900℃，轧后水雾冷却至750℃以下，控制冷却速度为20℃/s。

轧制、冷却之后，采用红外表面探伤及超声内部探伤对半成品进行检测，剔除存在缺陷的半成品，对合格的半成品依次进行包装、称重，最终入库为成品(即本实施例的非调质钢)。

对上述非调质钢进行微观结构检测，结果表明：上述非调质钢由含量为34％左右的珠光体组织和含量为66％左右的铁素体组织组成。

采用实施例1方法对上述非调质钢进行检测，结果见表1至表3。

实施例4

本实施例的非调质钢，按重量百分比计含有以下成分：碳：0.19％，硅：0.55％，锰：1.24％，铬：0.10％，铝：0.015％，镍：0.02％，铜：0.04％，磷：0.011％，硫：0.056％，钒：0.07％，氮：0.0155％，铅：0.002％，锡：0.003％，砷：0.005％，锑：0.001％，余量为铁。

本实施例的非调质钢的制备方法，包括如下步骤：

1、EAF冶炼

按上述成分进行配料，将配料送至电炉进行冶炼；在冶炼过程中，控制入炉铁水配比≥50％，废钢配比≤50％，以便满足成分中铜、铅、锡、砷、锑的含量要求；此外，控制电炉出钢P≤0.015％，出钢禁止下渣，出钢温度控制在1640℃左右。

2、LF精炼

冶炼后采用精炼炉进行精炼，采用氩气搅拌，氩气压力控制为0.26MPa左右，以获得纯净度较高的钢水；精炼时，控制精炼时间≥40min，白渣时间≥20min。

在精炼初期，通过加入300kg石灰/炉、800kg合成渣/炉，同时使用碳化硅进行深度脱氧脱硫，使初期硫的含量控制在≤0.010％，钢渣的碱度控制在1.5-2；在精炼后期，加200kg硅砂使钢渣的碱度降低至1.2-1.5。

精炼过程中，控制锰的含量空缺0.16％左右，使除硫、锰、氮和铝之外的其他成分含量达到目标要求。

3、VD真空处理

精炼后采用真空脱气炉进行真空处理，其中在66.7Pa下真空保持15min以上，并且控制真空状态下氩气压力为0.30MPa左右。

真空结束后，先喂入氮化锰线500米/炉，使锰和氮的含量达到目标成分要求；吹氩3分钟后，根据化学成分分析结果喂入铝线，使铝的含量达到目标成分要求；然后喂入钙铁线50米/炉，进行夹杂物变性处理；吹氩15分钟以上后，补喂硫线，使硫的含量达到目标成分要求。

4、连铸

真空处理后采用连铸浇铸制得钢坯，浇铸过热度控制在30℃左右，恒定拉速控制为0.50m/min，钢坯采用进坑缓慢冷却以避免高锰钢的心部裂纹生成。

5、轧制、冷却

对钢坯进行轧制；其中，钢坯加热温度如下：预热段温度≤900℃；加热段温度为1160℃左右；均热段温度为1190℃左右；加热时间2.5小时左右。

控制精轧温度≤900℃，轧后水雾冷却至750℃以下，控制冷却速度为20℃/s。

轧制、冷却之后，采用红外表面探伤及超声内部探伤对半成品进行检测，剔除存在缺陷的半成品，对合格的半成品依次进行包装、称重，最终入库为成品(即本实施例的非调质钢)。

对上述非调质钢进行微观结构检测，结果表明：上述非调质钢由含量为34％左右的珠光体组织和含量为66％左右的铁素体组织组成。

采用实施例1方法对上述非调质钢进行检测，结果见表1至表3。

实施例5

本实施例的非调质钢，按重量百分比计含有以下成分：碳：0.20％，硅：0.57％，锰：1.26％，铬：0.09％，铝：0.014％，镍：0.02％，铜：0.04％，磷：0.010％，硫：0.052％，钒：0.09％，氮：0.0171％，铅：0.002％，锡：0.006％，砷：0.003％，锑：0.003％，余量为铁。

本实施例的非调质钢的制备方法，包括如下步骤：

1、EAF冶炼

按上述成分进行配料，将配料送至电炉进行冶炼；在冶炼过程中，控制入炉铁水配比≥50％，废钢配比≤50％，以便满足成分中铜、铅、锡、砷、锑的含量要求；此外，控制电炉出钢P≤0.015％，出钢禁止下渣，出钢温度控制在1640℃左右。

2、LF精炼

冶炼后采用精炼炉进行精炼，采用氩气搅拌，氩气压力控制为0.26MPa左右，以获得纯净度较高的钢水；精炼时，控制精炼时间≥40min，白渣时间≥20min。

在精炼初期，通过加入300kg石灰/炉、800kg合成渣/炉，同时使用碳化硅进行深度脱氧脱硫，使初期硫的含量控制在≤0.010％，钢渣的碱度控制在1.5-2；在精炼后期，加200kg硅砂使钢渣的碱度降低至1.2-1.5。

精炼过程中，控制锰的含量空缺0.16％左右，使除硫、锰、氮和铝之外的其他成分含量达到目标要求。

3、VD真空处理

精炼后采用真空脱气炉进行真空处理，其中在66.7Pa下真空保持15min以上，并且控制真空状态下氩气压力为0.30MPa左右。

真空结束后，先喂入氮化锰线500米/炉，使锰和氮的含量达到目标成分要求；吹氩3分钟后，根据化学成分分析结果喂入铝线，使铝的含量达到目标成分要求；然后喂入钙铁线50米/炉，进行夹杂物变性处理；吹氩15分钟以上后，补喂硫线，使硫的含量达到目标成分要求。

4、连铸

真空处理后采用连铸浇铸制得钢坯，浇铸过热度控制在30℃左右，恒定拉速控制为0.50m/min，钢坯采用进坑缓慢冷却以避免高锰钢的心部裂纹生成。

5、轧制、冷却

对钢坯进行轧制；其中，钢坯加热温度如下：预热段温度≤900℃；加热段温度为1160℃左右；均热段温度为1190℃左右；加热时间2.5小时左右。

控制精轧温度≤900℃，轧后水雾冷却至750℃以下，控制冷却速度为20℃/s。

轧制、冷却之后，采用红外表面探伤及超声内部探伤对半成品进行检测，剔除存在缺陷的半成品，对合格的半成品依次进行包装、称重，最终入库为成品(即本实施例的非调质钢)。

对上述非调质钢进行微观结构检测，结果表明：上述非调质钢由含量为34％左右的珠光体组织和含量为66％左右的铁素体组织组成。

采用实施例1方法对上述非调质钢进行检测，结果见表1至表3。

表1各非调质钢的力学性能检测结果

表1结果表明：

本发明各实施例的非调质钢具有良好的力学性能；其中，屈服强度≥465MPa；拉强度≥670MPa；延伸率≥19％；断面收缩率≥64.5％。

表2各非调质钢的非金属夹杂物检测结果

表2结果表明：

本发明各实施例的非调质钢非金属夹杂物：A粗、细≤3.0，B粗、细≤1.5，C粗、细≤0.5，D粗、细≤1.5。

表3各非调质钢的低倍组织检测结果

表3结果表明：

本发明各实施例的非调质钢中心疏松、一般疏松、锭型偏析≤2.0级，无点状偏析和非金属夹杂物。

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 (10)

1.一种非调质钢，其特征在于，按重量百分比计含有以下成分：碳：0.15-0.22％，硅：0.15-0.80％，锰：1.20-1.60％，铬：0.05-0.30％，铝：0.010-0.030％，镍：0.00-0.10％，铜：0.00-0.20％，磷：0.000-0.025％，硫：0.020-0.060％，钒：0.07-0.20％，氮：0.010-0.020％，铅≤0.01％，锡≤0.01％，砷≤0.01％，锑≤0.01％，余量为铁。

2.根据权利要求1所述的非调质钢，其特征在于，按重量百分比计含有以下成分：碳：0.15-0.22％，硅：0.40-0.70％，锰：1.20-1.40％，铬：0.05-0.20％，铝：0.010-0.020％，镍：0.00-0.05％，铜：0.00-0.10％，磷：0.000-0.020％，硫：0.040-0.060％，钒：0.07-0.15％，氮：0.015-0.020％，铅≤0.005％，锡≤0.008％，砷≤0.008％，锑≤0.006％，余量为铁。

3.根据权利要求1所述的非调质钢，其特征在于，按重量百分比计含有以下成分：碳：0.19-0.20％，硅：0.50-0.60％，锰：1.20-1.30％，铬：0.05-0.10％，铝：0.010-0.015％，镍：0.01-0.02％，铜：0.04-0.10％，磷：0.005-0.015％，硫：0.050-0.060％，钒：0.07-0.09％，氮：0.015-0.018％，铅≤0.002％，锡≤0.006％，砷≤0.005％，锑≤0.004％，余量为铁。

4.根据权利要求1至3任一所述的非调质钢，其特征在于，所述非调质钢包括珠光体组织和铁素体组织，其中珠光体组织的质量含量为30-40％，铁素体组织的质量含量为60-70％。

5.根据权利要求1至3任一所述的非调质钢，其特征在于，所述非调质钢的屈服强度大于440MPa；拉强度大于610MPa；延伸率大于16％；断面收缩率大于55％。

6.权利要求1至5任一所述的非调质钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)按所述成分进行配料，对配料进行EAF冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸，制得钢坯；

2)对所述钢坯进行轧制、冷却，得到所述非调质钢。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在LF精炼过程中采用氩气搅拌，氩气压力为0.25-0.30MPa；在精炼初期控制硫的含量≤0.010％，钢渣碱度为1.5-2；在精炼后期控制钢渣碱度为1.2-1.5；在LF精炼过程中使除硫、锰、氮和铝之外的其他成分含量达到目标要求。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在VD真空处理过程中，控制真空保持时间≥15min，真空状态下氩气压力为0.20-0.40MPa；真空结束后，先通过喂入氮化锰线使锰和氮含量达到目标要求，在吹氩后喂入铝线使铝含量达到目标要求，随后通过喂入钙铁线进行夹杂物变性处理，吹氩15min以上后补喂硫线使硫含量达到目标要求。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在连铸过程中，控制过热度为40℃以下，恒定拉速为0.4-0.6m/min，并且采用进坑缓慢冷却方式以避免心部生成裂纹。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，控制精轧温度≤900℃，轧后水雾冷却至750℃以下，控制冷却速度为18-22℃/min。