CN110396635A - 一种提高屈服345MPa级结构钢疲劳寿命的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高屈服345MPa级结构钢疲劳寿命的冶炼方法,涉及钢铁冶炼技术领域,基于屈服345MPa级别低合金结构钢,提出了从铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空脱气、静搅到连铸的冶炼方法,通过合理的精炼、静搅制度及浇铸制度,提高发明钢种纯净度和钢坯低倍质量,减少钢种夹杂物及有害杂质。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域,特别是涉及一种提高屈服345MPa级结构钢疲劳寿命的冶炼方法。
背景技术
近年来,工程机械市场高速发展,未来在市场和创新的驱动下,工程机械技术的发展趋向于高质量、高可靠性、安全节能。工程机械产品的疲劳寿命使用要求越来越高,其对原材料本身的疲劳性能要求也随之增加。因此,开发高疲劳寿命工程机械用钢符合市场发展的实际需求。
材料的屈服强度和疲劳极限之间有一定的关系,一般来说,材料的屈服强度越高,疲劳强度也越高。因此,可通过提高屈服强度来提高材料的疲劳性能。目前,国内已公布关于高疲劳结构钢的专利主要有公开号为CN109022733 A的一种600MPa级高疲劳高强度及其制造方法和公开号为CN109112422 A的一种780MPa级高疲劳高强度及其制造方法。上述专利均是关于高强度、高疲劳性能的生产方法,通过高Ti合金设计,并加入Mo,生产成本非常高,且主要应用在乘用车或轻卡、商用车领域。而对于以345MPa级为主要原材料的工程机械产品,这样的钢材使用成本非常高,大大增加了制造的生产成本,同时钢材强度级别的变化,整个机械产品需要重新做结构设计,增加了机械制造厂的成本。
发明内容
为了解决以上技术问题,本发明提供一种提高屈服345MPa级结构钢疲劳寿命的冶炼方法,包括
S1、铁水预处理:采用铁水脱硫预处理工艺,使铁水中S≤0.005%;
S2、转炉冶炼:控制转炉终点成分,钢水成分终点控制在C:0.12%~0.14%,P≤0.015%,S≤0.010%,出钢采用复合脱氧剂进行弱脱氧,挡渣出钢防止回磷,出钢终点成分保证O≤400ppm,Alt:0.010%~0.020%,转炉终点温度为1640~1680℃;
S3、LF炉精炼:控制精炼渣的加入量,造渣脱氧,白渣保持时间≥20min,保证碱度(CaO)/(SiO2)=5.0~10.0,控制钢水终点成分,保证C:0.13%~0.16%,Mn:1.30%~1.60%,Nb:0.020%~0.050%,Alt:0.020%~0.030%,Si≤0.12%,Ti≤0.010%,P≤0.010%,S≤0.005%;
S4、真空脱气:在LF炉精炼后,在RH炉进行真空脱气和去除夹杂物处理,真空度≤3.0mbar,真空保持时间为20~35min,温度达到设定的目标值后,喂入纯钙线对夹杂物进行变形处理,钙处理结束后先强搅拌,钢包底吹氩流量目标3~6Nm3/h,强搅拌保持3min,然后进行软搅拌静搅,钢包软吹流量目标0.3~1.0Nm3/h,软搅拌静搅时间20min以上,保证夹杂物充分上浮,出站钢水H≤2ppm,O≤20ppm,N≤35ppm;
S5、连铸:采用全程保护浇铸,采用动态轻压下,保证铸坯拉速恒定,中包过程过热度为10~20℃,液面波动控制在±3%之间,铸坯中心偏析控制在C类1.5及以下。
技术效果:本发明基于屈服345MPa级别低合金结构钢,提出了从铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空脱气、静搅到连铸的冶炼方法,通过合理的精炼、静搅制度及浇铸制度,提高发明钢种纯净度和钢坯低倍质量,减少钢种夹杂物及有害杂质。
本发明进一步限定的技术方案是:
前所述的一种提高屈服345MPa级结构钢疲劳寿命的冶炼方法,步骤S1中,复合脱氧剂为钙镁铝复合脱氧剂。
前所述的一种提高屈服345MPa级结构钢疲劳寿命的冶炼方法,包括
S1、铁水预处理:采用铁水脱硫预处理工艺,预处理后铁水中S:0.003%;
S2、转炉冶炼:控制转炉终点成分,钢水成分终点控制在C:0.12%,P:0.010%,S:0.010%,出钢采用100kg钙镁铝复合脱氧剂进行弱脱氧,挡渣出钢防止回磷,出钢终点成分O:380ppm,Alt:0.010%,转炉终点温度为1680℃;
S3、LF炉精炼:控制精炼渣的加入量,造渣脱氧,白渣保持时间21min,精炼渣碱度(CaO)/(SiO2)=7.0,钢水终点成分C:0.13%,Mn:1.40%,Nb:0.025%,Alt:0.020%,Si:0.10%,Ti:0.004%,P:0.009%,S:0.005%;
S4、真空脱气:在LF炉精炼后,在RH炉进行真空脱气和去除夹杂物处理,真空度≤3.0mbar,真空保持时间为20min,温度达到设定的目标值后,喂入纯钙线对夹杂物进行变形处理,钙处理结束后先强搅拌,钢包底吹氩流量目标5Nm3/h,强搅拌保持3min,然后进行软搅拌静搅,钢包软吹流量目标0.3Nm3/h,软搅拌静搅时间20min,保证夹杂物充分上浮,出站钢水H:1.8ppm,O:18ppm,N:35ppm;
S5、连铸:采用全程保护浇铸,采用动态轻压下,保证铸坯拉速恒定1.00m/min,中包过程过热度为20℃,液面波动控制在±2.5%,铸坯中心偏析控制在C类0.5级。
前所述的一种提高屈服345MPa级结构钢疲劳寿命的冶炼方法,包括
S1、铁水预处理:采用铁水脱硫预处理工艺,预处理后铁水中S:0.004%;
S2、转炉冶炼:控制转炉终点成分,钢水成分终点控制在C:0.13%,P:0.014%,S:0.008%,出钢采用100kg钙镁铝复合脱氧剂进行弱脱氧,挡渣出钢防止回磷,出钢终点成分O:375ppm,Alt:0.016%,转炉终点温度为1670℃;
S3、LF炉精炼:控制精炼渣的加入量,造渣脱氧,白渣保持时间25min,精炼渣碱度(CaO)/(SiO2)=6.0,钢水终点成分C:0.15%,Mn:1.60%,Nb:0.050%,Alt:0.030%,Si:0.10%,Ti:0.010%,P:0.010%,S:0.004%;
S4、真空脱气:在LF炉精炼后,在RH炉进行真空脱气和去除夹杂物处理,真空度≤3.0mbar,真空保持时间为35min,温度达到设定的目标值后,喂入纯钙线对夹杂物进行变形处理,钙处理结束后先强搅拌,钢包底吹氩流量目标6Nm3/h,强搅拌保持3min,然后进行软搅拌静搅,钢包软吹流量目标0.8Nm3/h,软搅拌静搅时间32min,保证夹杂物充分上浮,出站钢水H:1.5ppm,O:20ppm,N:32ppm;
S5、连铸:采用全程保护浇铸,采用动态轻压下,保证铸坯拉速恒定1.05m/min,中包过程过热度为10℃,液面波动控制在±2.8%,铸坯中心偏析控制在C类1.0级。
前所述的一种提高屈服345MPa级结构钢疲劳寿命的冶炼方法,包括
S1、铁水预处理:采用铁水脱硫预处理工艺,预处理后铁水中S:0.003%;
S2、转炉冶炼:控制转炉终点成分,钢水成分终点控制在C:0.14%,P:0.012%,S:0.008%,出钢采用100kg钙镁铝复合脱氧剂进行弱脱氧,挡渣出钢防止回磷,出钢终点成分O:395ppm,Alt:0.015%,转炉终点温度为1640℃;
S3、LF炉精炼:控制精炼渣的加入量,造渣脱氧,白渣保持时间28min,精炼渣碱度(CaO)/(SiO2)=5.0,钢水终点成分C:0.16%,Mn:1.55%,Nb:0.035%,Alt:0.021%,Si:0.07%,Ti:0.003%,P:0.008%,S:0.004%;
S4、真空脱气:在LF炉精炼后,在RH炉进行真空脱气和去除夹杂物处理,真空度≤3.0mbar,真空保持时间为25min,温度达到设定的目标值后,喂入纯钙线对夹杂物进行变形处理,钙处理结束后先强搅拌,钢包底吹氩流量目标3Nm3/h,强搅拌保持3min,然后进行软搅拌静搅,钢包软吹流量目标1.0Nm3/h,软搅拌静搅时间30min,保证夹杂物充分上浮,出站钢水H:1.2ppm,O:16ppm,N:30ppm;
S5、连铸:采用全程保护浇铸,采用动态轻压下,保证铸坯拉速恒定1.15m/min,中包过程过热度为15℃,液面波动控制在±2.9%,铸坯中心偏析控制在C类1.5级。
本发明的有益效果是:
(1)本发明通过采用复合脱氧剂进行弱脱氧,控制转炉出钢终点O、Alt含量,有利于后道LF精炼对夹杂物的去除;
(2)本发明通过LF+RH复合精炼技术,严格控制P、S、O、N、H含量,RH处理后进行钙处理,并在静搅前先进行大流量吹氩处理,使得钢水中夹杂物充分碰撞结合,结合成大颗粒的夹杂物,然后再软吹氩搅拌,使夹杂物充分的上浮,提高钢水纯净度;
(3)本发明采用保护浇铸、动态轻压下及恒定铸坯拉速工艺,控制液面波动以及过热度,提高铸坯的内部质量,保证连铸坯中心偏析控制在C类1.5或以下。
附图说明
图1为实施例1中铸坯的低倍照片;
图2为实施例2中铸坯的低倍照片;
图3为实施例3中铸坯的低倍照片。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种提高屈服345MPa级结构钢疲劳寿命的冶炼方法,包括
S1、铁水预处理:采用铁水脱硫预处理工艺,预处理后铁水中S:0.003%;
S2、转炉冶炼:控制转炉终点成分,钢水成分终点控制在C:0.12%,P:0.010%,S:0.010%,出钢采用100kg钙镁铝复合脱氧剂进行弱脱氧,挡渣出钢防止回磷,出钢终点成分O:380ppm,Alt:0.010%,转炉终点温度为1680℃;
S3、LF炉精炼:控制精炼渣的加入量,造渣脱氧,白渣保持时间21min,精炼渣碱度(CaO)/(SiO2)=7.0,钢水终点成分C:0.13%,Mn:1.40%,Nb:0.025%,Alt:0.020%,Si:0.10%,Ti:0.004%,P:0.009%,S:0.005%;
S4、真空脱气:在LF炉精炼后,在RH炉进行真空脱气和去除夹杂物处理,真空度≤3.0mbar,真空保持时间为20min,温度达到设定的目标值后,喂入纯钙线对夹杂物进行变形处理,钙处理结束后先强搅拌,钢包底吹氩流量目标5Nm3/h,强搅拌保持3min,然后进行软搅拌静搅,钢包软吹流量目标0.3Nm3/h,软搅拌静搅时间20min,保证夹杂物充分上浮,出站钢水H:1.8ppm,O:18ppm,N:35ppm;
S5、连铸:采用全程保护浇铸,采用动态轻压下,保证铸坯拉速恒定1.00m/min,中包过程过热度为20℃,液面波动控制在±2.5%,铸坯中心偏析控制在C类0.5级。
实施例2
本实施例提供的一种提高屈服345MPa级结构钢疲劳寿命的冶炼方法,包括
S1、铁水预处理:采用铁水脱硫预处理工艺,预处理后铁水中S:0.004%;
S2、转炉冶炼:控制转炉终点成分,钢水成分终点控制在C:0.13%,P:0.014%,S:0.008%,出钢采用100kg钙镁铝复合脱氧剂进行弱脱氧,挡渣出钢防止回磷,出钢终点成分O:375ppm,Alt:0.016%,转炉终点温度为1670℃;
S3、LF炉精炼:控制精炼渣的加入量,造渣脱氧,白渣保持时间25min,精炼渣碱度(CaO)/(SiO2)=6.0,钢水终点成分C:0.15%,Mn:1.60%,Nb:0.050%,Alt:0.030%,Si:0.10%,Ti:0.010%,P:0.010%,S:0.004%;
S4、真空脱气:在LF炉精炼后,在RH炉进行真空脱气和去除夹杂物处理,真空度≤3.0mbar,真空保持时间为35min,温度达到设定的目标值后,喂入纯钙线对夹杂物进行变形处理,钙处理结束后先强搅拌,钢包底吹氩流量目标6Nm3/h,强搅拌保持3min,然后进行软搅拌静搅,钢包软吹流量目标0.8Nm3/h,软搅拌静搅时间32min,保证夹杂物充分上浮,出站钢水H:1.5ppm,O:20ppm,N:32ppm;
S5、连铸:采用全程保护浇铸,采用动态轻压下,保证铸坯拉速恒定1.05m/min,中包过程过热度为10℃,液面波动控制在±2.8%,铸坯中心偏析控制在C类1.0级。
实施例3
本实施例提供的一种提高屈服345MPa级结构钢疲劳寿命的冶炼方法,包括
S1、铁水预处理:采用铁水脱硫预处理工艺,预处理后铁水中S:0.003%;
S2、转炉冶炼:控制转炉终点成分,钢水成分终点控制在C:0.14%,P:0.012%,S:0.008%,出钢采用100kg钙镁铝复合脱氧剂进行弱脱氧,挡渣出钢防止回磷,出钢终点成分O:395ppm,Alt:0.015%,转炉终点温度为1640℃;
S3、LF炉精炼:控制精炼渣的加入量,造渣脱氧,白渣保持时间28min,精炼渣碱度(CaO)/(SiO2)=5.0,钢水终点成分C:0.16%,Mn:1.55%,Nb:0.035%,Alt:0.021%,Si:0.07%,Ti:0.003%,P:0.008%,S:0.004%;
S4、真空脱气:在LF炉精炼后,在RH炉进行真空脱气和去除夹杂物处理,真空度≤3.0mbar,真空保持时间为25min,温度达到设定的目标值后,喂入纯钙线对夹杂物进行变形处理,钙处理结束后先强搅拌,钢包底吹氩流量目标3Nm3/h,强搅拌保持3min,然后进行软搅拌静搅,钢包软吹流量目标1.0Nm3/h,软搅拌静搅时间30min,保证夹杂物充分上浮,出站钢水H:1.2ppm,O:16ppm,N:30ppm;
S5、连铸:采用全程保护浇铸,采用动态轻压下,保证铸坯拉速恒定1.15m/min,中包过程过热度为15℃,液面波动控制在±2.9%,铸坯中心偏析控制在C类1.5级。
利用实施1、实施例2、实施例3生产的铸坯,分别轧制20mm、22mm、25mm规格的Q345D钢板,金相夹杂物等级见下表,铸坯低倍照片如图1-3。
本发明通过采用控制转炉O、Alt成分、LF炉精炼白渣、RH后强静搅拌相结合的工艺,生产出纯净度高的结构钢。其代表钢种Q345,钢板夹杂级别:A、B、C、D均小于1.5级,且无DS类夹杂,有利于提高钢板的疲劳性能。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种提高屈服345MPa级结构钢疲劳寿命的冶炼方法,其特征在于:包括
S1、铁水预处理:采用铁水脱硫预处理工艺,使铁水中S≤0.005%;
S2、转炉冶炼:控制转炉终点成分,钢水成分终点控制在C:0.12%~0.14%,P≤0.015%,S≤0.010%,出钢采用复合脱氧剂进行弱脱氧,挡渣出钢防止回磷,出钢终点成分保证O≤400ppm,Alt:0.010%~0.020%,转炉终点温度为1640~1680℃;
S3、LF炉精炼:控制精炼渣的加入量,造渣脱氧,白渣保持时间≥20min,保证碱度(CaO)/(SiO2)=5.0~10.0,控制钢水终点成分,保证C:0.13%~0.16%,Mn:1.30%~1.60%,Nb:0.020%~0.050%,Alt:0.020%~0.030%,Si≤0.12%,Ti≤0.010%,P≤0.010%,S≤0.005%;
S4、真空脱气:在LF炉精炼后,在RH炉进行真空脱气和去除夹杂物处理,真空度≤3.0mbar,真空保持时间为20~35min,温度达到设定的目标值后,喂入纯钙线对夹杂物进行变形处理,钙处理结束后先强搅拌,钢包底吹氩流量目标3~6Nm3/h,强搅拌保持3min,然后进行软搅拌静搅,钢包软吹流量目标0.3~1.0Nm3/h,软搅拌静搅时间20min以上,保证夹杂物充分上浮,出站钢水H≤2ppm,O≤20ppm,N≤35ppm;
S5、连铸:采用全程保护浇铸,采用动态轻压下,保证铸坯拉速恒定,中包过程过热度为10~20℃,液面波动控制在±3%之间,铸坯中心偏析控制在C类1.5及以下。
2.根据权利要求1所述的一种提高屈服345MPa级结构钢疲劳寿命的冶炼方法,其特征在于:所述步骤S1中,复合脱氧剂为钙镁铝复合脱氧剂。
3.根据权利要求2所述的一种提高屈服345MPa级结构钢疲劳寿命的冶炼方法,其特征在于:包括
S1、铁水预处理:采用铁水脱硫预处理工艺,预处理后铁水中S:0.003%;
S2、转炉冶炼:控制转炉终点成分,钢水成分终点控制在C:0.12%,P:0.010%,S:0.010%,出钢采用100kg钙镁铝复合脱氧剂进行弱脱氧,挡渣出钢防止回磷,出钢终点成分O:380ppm,Alt:0.010%,转炉终点温度为1680℃;
S3、LF炉精炼:控制精炼渣的加入量,造渣脱氧,白渣保持时间21min,精炼渣碱度(CaO)/(SiO2)=7.0,钢水终点成分C:0.13%,Mn:1.40%,Nb:0.025%,Alt:0.020%,Si:0.10%,Ti:0.004%,P:0.009%,S:0.005%;
S4、真空脱气:在LF炉精炼后,在RH炉进行真空脱气和去除夹杂物处理,真空度≤3.0mbar,真空保持时间为20min,温度达到设定的目标值后,喂入纯钙线对夹杂物进行变形处理,钙处理结束后先强搅拌,钢包底吹氩流量目标5Nm3/h,强搅拌保持3min,然后进行软搅拌静搅,钢包软吹流量目标0.3Nm3/h,软搅拌静搅时间20min,保证夹杂物充分上浮,出站钢水H:1.8ppm,O:18ppm,N:35ppm;
S5、连铸:采用全程保护浇铸,采用动态轻压下,保证铸坯拉速恒定1.00m/min,中包过程过热度为20℃,液面波动控制在±2.5%,铸坯中心偏析控制在C类0.5级。
4.根据权利要求2所述的一种提高屈服345MPa级结构钢疲劳寿命的冶炼方法,其特征在于:包括
S1、铁水预处理:采用铁水脱硫预处理工艺,预处理后铁水中S:0.004%;
S2、转炉冶炼:控制转炉终点成分,钢水成分终点控制在C:0.13%,P:0.014%,S:0.008%,出钢采用100kg钙镁铝复合脱氧剂进行弱脱氧,挡渣出钢防止回磷,出钢终点成分O:375ppm,Alt:0.016%,转炉终点温度为1670℃;
S3、LF炉精炼:控制精炼渣的加入量,造渣脱氧,白渣保持时间25min,精炼渣碱度(CaO)/(SiO2)=6.0,钢水终点成分C:0.15%,Mn:1.60%,Nb:0.050%,Alt:0.030%,Si:0.10%,Ti:0.010%,P:0.010%,S:0.004%;
S4、真空脱气:在LF炉精炼后,在RH炉进行真空脱气和去除夹杂物处理,真空度≤3.0mbar,真空保持时间为35min,温度达到设定的目标值后,喂入纯钙线对夹杂物进行变形处理,钙处理结束后先强搅拌,钢包底吹氩流量目标6Nm3/h,强搅拌保持3min,然后进行软搅拌静搅,钢包软吹流量目标0.8Nm3/h,软搅拌静搅时间32min,保证夹杂物充分上浮,出站钢水H:1.5ppm,O:20ppm,N:32ppm;
S5、连铸:采用全程保护浇铸,采用动态轻压下,保证铸坯拉速恒定1.05m/min,中包过程过热度为10℃,液面波动控制在±2.8%,铸坯中心偏析控制在C类1.0级。
5.根据权利要求2所述的一种提高屈服345MPa级结构钢疲劳寿命的冶炼方法,其特征在于:包括
S1、铁水预处理:采用铁水脱硫预处理工艺,预处理后铁水中S:0.003%;
S2、转炉冶炼:控制转炉终点成分,钢水成分终点控制在C:0.14%,P:0.012%,S:0.008%,出钢采用100kg钙镁铝复合脱氧剂进行弱脱氧,挡渣出钢防止回磷,出钢终点成分O:395ppm,Alt:0.015%,转炉终点温度为1640℃;
S3、LF炉精炼:控制精炼渣的加入量,造渣脱氧,白渣保持时间28min,精炼渣碱度(CaO)/(SiO2)=5.0,钢水终点成分C:0.16%,Mn:1.55%,Nb:0.035%,Alt:0.021%,Si:0.07%,Ti:0.003%,P:0.008%,S:0.004%;
S4、真空脱气:在LF炉精炼后,在RH炉进行真空脱气和去除夹杂物处理,真空度≤3.0mbar,真空保持时间为25min,温度达到设定的目标值后,喂入纯钙线对夹杂物进行变形处理,钙处理结束后先强搅拌,钢包底吹氩流量目标3Nm3/h,强搅拌保持3min,然后进行软搅拌静搅,钢包软吹流量目标1.0Nm3/h,软搅拌静搅时间30min,保证夹杂物充分上浮,出站钢水H:1.2ppm,O:16ppm,N:30ppm;
S5、连铸:采用全程保护浇铸,采用动态轻压下,保证铸坯拉速恒定1.15m/min,中包过程过热度为15℃,液面波动控制在±2.9%,铸坯中心偏析控制在C类1.5级。
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