CN115404403B - 一种压缩机阀片用热轧带钢及其制备方法、压缩机阀片 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压缩机阀片用热轧带钢及其制备方法、压缩机阀片，属于钢材制备技术领域，所述压缩机阀片用热轧带钢包括以下化学成分：C、Si、Mn、P、S、Al、Cr、Ni、Nb、V、Ti、O、N、Fe以及来自制备所述压缩机阀片用热轧带钢的杂质；其中，以质量分数计，0.05％≤(Nb+V+Ti)≤0.4％。本申请提供了一种具有高强度、抗弯曲和冲击疲劳性能的压缩机阀片用热轧带钢，提高了压缩机阀片的综合性能，满足压缩机阀片的使用需求，从而有效提高了压缩机的使用寿命。

Description

一种压缩机阀片用热轧带钢及其制备方法、压缩机阀片

技术领域

本申请涉及钢材制备技术领域，尤其涉及一种压缩机阀片用热轧带钢及其制备方法、压缩机阀片。

背景技术

空调、冰箱等制冷设备是人们日常生活和工业生产必不可少的设备，压缩机是制冷***的心脏，而压缩机中控制制冷气体压缩排放的阀片，则被形象地称为心脏瓣膜。阀片的性能直接影响压缩机使用寿命，因此对阀片的材质要求非常苛刻，需要保证足够的强度、抗弯曲和冲击疲劳性能、良好的平面度及加工性能。

目前，现有压缩机阀片的综合性能较差，导致压缩机的使用寿命短。

发明内容

本申请实施例提供了一种压缩机阀片用热轧带钢及其制备方法、压缩机阀片，以解决现有压缩机阀片的综合性能较差，导致压缩机的使用寿命短的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种压缩机阀片用热轧带钢，所述压缩机阀片用热轧带钢包括以下化学成分：

C、Si、Mn、P、S、Al、Cr、Ni、Nb、V、Ti、O、N、Fe以及来自制备所述压缩机阀片用热轧带钢的杂质；

其中，以质量分数计，0.05％≤(Nb+V+Ti)≤0.4％。

进一步地，以质量分数计，所述压缩机阀片用热轧带钢包括以下化学成分：

C：0.95～1.25％；Si：0.1～0.4％；Mn：0.3～0.6％；P≤0.02％；S≤0.005％；Al：≤0.02％；Cr：0.2～0.6％；Ni：0.1～0.5％；Nb：0.02～0.09％；V：0.02～0.2％；Ti：0.01～0.05％；O≤0.003％；N≤0.008％；其余为Fe以及来自制备所述压缩机阀片用热轧带钢的杂质。

进一步地，以体积分数计，所述压缩机阀片用热轧带钢的金相组织包括片层珠光体和粒状珠光体，且所述片层珠光体的片层间距200-400nm。

第二方面，本申请实施例提供了一种第一方面所述的压缩机阀片用热轧带钢的制备方法，所述制备方法包括：

得到含有所述压缩机阀片用热轧带钢相同化学成分的板坯；

将所述板坯进行加热，得到加热坯；

将所述加热坯进行粗轧，后精轧，得到热轧板；

将所述热轧板进行第一冷却，后卷取，得到热轧卷；

将所述热轧卷进行第二冷却，得到压缩机阀片用热轧带钢成品。

进一步地，得到含有所述压缩机阀片用热轧带钢相同化学成分的板坯具体包括：

将铁水进行KR法脱硫预处理、转炉、LF精炼、RH精炼、连铸，得到含有所述压缩机阀片用热轧带钢相同化学成分的板坯；

其中，所述RH精炼的工艺参数包括：RH纯循环时间3～8min，RH深真空时间10～20min。

进一步地，板坯进行加热的工艺参数包括：出炉温度为1160～1250℃，热回收段炉温≤800℃，在炉时间≥160分钟。

进一步地，所述粗轧的工艺参数包括：粗轧终止温度为1020～1080℃。

进一步地，所述精轧的工艺参数包括：精轧终止温度为860～910℃。

进一步地，所述第一冷却为层流冷却，所述层流冷却的终点温度为570～660℃；所述第二冷却的冷却时间≥72小时。

第三方面，本申请实施例提供了一种压缩机阀片，所述压缩机阀片采用第一方面所述的压缩机阀片用热轧带钢制得。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供了一种压缩机阀片用热轧带钢，通过各组分的合理设计，尤其是，钢中添加一定量的Nb元素，可显著提高屈服强度及冲击韧性，降低韧脆转变温度，改善焊接性能；V是强的碳化物形成元素，所形成的碳化物高熔点、高硬度、高弥散度，钢中添加一定量的V元素，可显著提高钢材的耐磨性；Ti为强碳氮化物形成元素，钢中添加一定量的Ti元素，提高了材料的耐磨性能。但Ti含量过高，会大量消耗固溶C含量，降低了钢材淬透性。因此，通过限定0.05％≤Nb+V+Ti≤0.4％，获得了具有高强度、抗弯曲和冲击疲劳性能的压缩机阀片用热轧带钢，提高了压缩机阀片的综合性能，满足压缩机阀片的使用需求，从而有效提高了压缩机的使用寿命。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种压缩机阀片用热轧带钢的制备方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种压缩机阀片用热轧带钢的电镜组织图一；

图3为本申请实施例提供的一种压缩机阀片用热轧带钢的电镜组织图二。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

空调、冰箱等制冷设备是人们日常生活和工业生产必不可少的设备，压缩机是制冷***的心脏，而压缩机中控制制冷气体压缩排放的阀片，则被形象地称为心脏瓣膜。阀片的性能直接影响压缩机使用寿命，因此对阀片的材质要求非常苛刻，需要保证足够的强度、抗弯曲和冲击疲劳性能、良好的平面度及加工性能。

目前，现有压缩机阀片的综合性能较差，导致压缩机的使用寿命短。

本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种压缩机阀片用热轧带钢，所述压缩机阀片用热轧带钢包括以下化学成分：

C、Si、Mn、P、S、Al、Cr、Ni、Nb、V、Ti、O、N、Fe以及来自制备所述压缩机阀片用热轧带钢的杂质；

其中，以质量分数计，0.05％≤(Nb+V+Ti)≤0.4％。

本申请实施例提供了一种压缩机阀片用热轧带钢，通过各组分的合理设计，尤其是，钢中添加一定量的Nb元素，可显著提高屈服强度及冲击韧性，降低韧脆转变温度，改善焊接性能；V是强的碳化物形成元素，所形成的碳化物高熔点、高硬度、高弥散度，钢中添加一定量的V元素，可显著提高钢材的耐磨性；Ti为强碳氮化物形成元素，钢中添加一定量的Ti元素，提高了材料的耐磨性能。但Ti含量过高，会大量消耗固溶C含量，降低了钢材淬透性。因此，通过限定0.05％≤Nb+V+Ti≤0.4％，获得了具有高强度、抗弯曲和冲击疲劳性能的压缩机阀片用热轧带钢，提高了压缩机阀片的综合性能，满足压缩机阀片的使用需求，从而有效提高了压缩机的使用寿命。

本申请中，在一些具体实施例中，压缩机阀片用热轧带钢的厚度为2～5mm。

作为本发明实施例的一种实施方式，以质量分数计，所述压缩机阀片用热轧带钢包括以下化学成分：

C：0.95～1.25％；Si：0.1～0.4％；Mn：0.3～0.6％；P≤0.02％；S≤0.005％；Al：≤0.02％；Cr：0.2～0.6％；Ni：0.1～0.5％；Nb：0.02～0.09％；V：0.02～0.2％；Ti：0.01～0.05％；O≤0.003％；N≤0.008％；其余为Fe以及来自制备所述压缩机阀片用热轧带钢的杂质。

本申请中各元素作用具体如下：

以下是本发明所涉及的关键组分的作用及其限定说明：

碳：碳是奥氏体元素，对于经马氏体相变强化钢种，碳含量的高低很大程度地决定了钢板热处理后的强度级别、硬度以及耐磨性能。

硅：可显著提高铁素体的强度。不过过高的Si含量促进钢材表面形成红磷等表层缺陷而导致表面质量降低。

铬：在热处理阶段，显著提高钢材淬透性的有效元素。

镍：提高冶金稳定性，提高钢的强度，显著改善钢的韧性，并且提高钢材的耐蚀性能。

钒：钒是强的碳化物形成元素，所形成的碳化物高熔点、高硬度、高弥散度，可显著提高钢材的耐磨性。

磷：降低钢的韧性，过高含量的P对焊接性能不利，是有害元素，故应尽量减少磷含量。

硫：硫含量和硫化物的形态是影响使用寿命的主要因素，硫化物的数量越多，尺寸越大，对疲劳性能越不利。

铌：显著提高屈服强度及冲击韧性，降低韧脆转变温度，改善焊接性能。

钛：Ti为强碳氮化物形成元素，钢中添加一定量的Ti元素，提高了材料的耐磨性能。但Ti含量过高，会大量消耗固溶C含量，降低了钢材淬透性。

作为本发明实施例的一种实施方式，以体积分数计，所述压缩机阀片用热轧带钢的金相组织包括片层珠光体和粒状珠光体，且所述片层珠光体的片层间距200-400nm。

本申请中，所得压缩机阀片用热轧带钢的微观组织均匀，含有细小均匀的片层珠光体组织，同时，还含有少量颗粒状珠光体。具有高纯净度，杂质元素含量低，低偏析的特点，使得压缩机阀片用热轧带钢具有优良综合性能，制造的阀片在服役过程中表现良好，具有高强度、高使用寿命的特点。

第二方面，本申请实施例提供了一种第一方面所述的压缩机阀片用热轧带钢的制备方法，所述制备方法包括：

得到含有所述压缩机阀片用热轧带钢相同化学成分的板坯；

将所述板坯进行加热，得到加热坯；

将所述加热坯进行粗轧，后精轧，得到热轧板；

将所述热轧板进行第一冷却，后卷取，得到热轧卷；

将所述热轧卷进行第二冷却，得到压缩机阀片用热轧带钢成品。

本申请实施例提供了一种压缩机阀片用热轧带钢的制备方法，该方法采用热连轧产线工艺，无需额外的特种设备或增加额外的工艺路线，工艺成熟且操作简单，使得所生产的热轧带钢具有高纯净度，杂质元素含量低，低偏析的特点。

作为本发明实施例的一种实施方式，得到含有所述压缩机阀片用热轧带钢相同化学成分的板坯具体包括：

将铁水进行KR法脱硫预处理、转炉、LF精炼、RH精炼、连铸，得到含有所述压缩机阀片用热轧带钢相同化学成分的板坯；

其中，所述RH精炼的工艺参数包括：RH纯循环时间3～8min，RH深真空时间10～20min。

本申请中，控制上述RH精炼的工艺参数的作用是以得到纯净度高、组织均匀的板坯。

本申请中，KR(Kambara Reactor)法脱硫具体为KR机械搅拌法，是将浇注耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头，浸入铁水包熔池适宜深度，借其旋转产生的漩涡，经过称量的脱硫剂由给料器加入到铁水表面，并被旋涡卷入铁水中使氧化钙基脱硫粉剂与铁水充分接触反应，达到脱硫目的。

本申请中，转炉又称为转炉炼钢(converter steelmaking)，是以铁水、废钢等为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。

本申请中，RH精炼是指德国鲁尔钢铁公司(Ruhrstahl)和赫拉欧斯(Hereaeus)共同设计开发的一种钢液炉外精炼方法。

本申请中，LF精炼又被称为LF(Ladle Furnace)精炼技术，是炉外精炼的主要方法之一。

本申请中，连铸即为连续铸钢(Continuous Steel Casting)的简称，具体原理包括：将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。

作为本发明实施例的一种实施方式，板坯进行加热的工艺参数包括：出炉温度为1160～1250℃，热回收段炉温≤800℃，在炉时间≥160分钟。

本申请中，控制板坯进行加热为上述工艺参数的作用是采用合适的炉温及在炉时间，在保证板坯温度均匀的前提下，保证板卷轧制稳定性。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述粗轧的工艺参数包括：粗轧终止温度为1020～1080℃。

本申请中，控制粗轧终止温度为1020～1080℃的作用是匹配设定终轧温度及卷取温度，保证轧制稳定性。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述精轧的工艺参数包括：精轧终止温度为860～910℃作为本发明实施例的一种实施方式，

本申请中，通过层流冷却至570～660℃，并卷取成卷获得成品，缓冷时间(第二冷却)≥72小时。以此控制组织形貌，均匀化内应力，得到细密片层珠光体+少量粒状珠光体，片层间距200-400nm的组织。

需要说明的是，本申请中上述压缩机阀片用热轧带钢的制备方法中各工艺步骤若无特殊限定或具体说明的操作步骤及工艺参数，比如粗轧和精轧中轧制次数、轧制速度等可按照现有技术公开的工艺参数进行，如采用中国专利201911239818.8公开的一种建筑模板拉片用热轧带钢及其制备方法中公开的工艺参数内容。

第三方面，本申请实施例提供了一种压缩机阀片，所述压缩机阀片采用第一方面所述的压缩机阀片用热轧带钢制得。

本申请中，该压缩机阀片具有高强度、抗弯曲和冲击疲劳性能的综合性能，其使用寿命长。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。

实施例1-5及对比例1-3提供了一种压缩机阀片用热轧带钢，各例中组分含量如表1所示。

表1各实施例和对比例的化学成分质量分数

实施例1-5及对比例1-3提供的上述压缩机阀片用热轧带钢的制备方法，如图1所示，包括：

得到含有表1所示压缩机阀片用热轧带钢相同化学成分的板坯；具体包括：将铁水进行KR法脱硫预处理、转炉、LF精炼、RH精炼、连铸，得到含有所述压缩机阀片用热轧带钢相同化学成分的板坯；所述RH精炼的工艺参数包括：RH纯循环时间3～8min，RH深真空时间10～20min；

将所述板坯进行加热，得到加热坯；其中，板坯进行加热的工艺参数包括：出炉温度为1160～1250℃，热回收段炉温≤800℃，在炉时间≥160分钟；

将所述加热坯进行粗轧，后精轧，得到热轧板；其中，所述粗轧的工艺参数包括：粗轧终止温度为1020～1080℃；所述精轧的工艺参数包括：精轧终止温度为860～910℃；

将所述热轧板进行第一冷却，后卷取，得到热轧卷；其中，所述第一冷却为层流冷却，所述层流冷却的终点温度为570～660℃；所述第二冷却(缓慢冷却)的冷却时间≥72小时；

将所述热轧卷进行第二冷却，得到压缩机阀片用热轧带钢成品。

实施例1-5及对比例1-3提供的上述压缩机阀片用热轧带钢的制备方法中具体工艺参数如表2所示。

表2各实施例和对比例的工艺参数

测试例

本例对实施例1-5及对比例1-3提供的压缩机阀片用热轧带钢进行性能测试，测试结果如表3所示。

测试方法及标准为：拉伸实验按照GB/T 228.1进行检测，硬度按照GB/T 4340.1，夹杂按照GB/T10561进行检测。

表3各实施例和对比例中压缩机阀片用热轧带钢性能测试结果

本实施例1所得压缩机阀片用热轧带钢的电镜组织图如图2和图3所示，表明本申请实施例提供的压缩机阀片用热轧带钢具有高纯净度，杂质元素含量低，低偏析的特点。

综上所述，本申请通过对化学成分、炼钢工艺及热轧工艺参数的设计及优化，使得所生产的热轧带钢具有高纯净度，杂质元素含量低，低偏析，具有高强度、抗弯曲和冲击疲劳性能的综合性能，制造的阀片产品在服役过程中具有高强度、高使用寿命的特点。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种压缩机阀片用热轧带钢，其特征在于，

以质量分数计，所述压缩机阀片用热轧带钢包括以下化学成分：

C：0.95~1.25%；Si：0.1~0.4%；Mn：0.3~0.6%；P≤0.02%；S≤0.005%；Al：≤0.02%；Cr：0.2~0.6%；Ni：0.1~0.5%；Nb：0.02~0.09%；V：0.02~0.2%；Ti：0.01~0.05%；O≤0.003%；N≤0.008%；其余为Fe以及来自制备所述压缩机阀片用热轧带钢的杂质；

其中，以质量分数计，0.05%≤（Nb+V+Ti）≤0.4%，所述压缩机阀片用热轧带钢的金相组织由片层珠光体和粒状珠光体组成，且所述片层珠光体的片层间距为400nm；

所述压缩机阀片用热轧带钢的制备工艺包括将热轧板进行第一冷却，后卷取，得到热轧卷；将所述热轧卷进行第二冷却，得到压缩机阀片用热轧带钢成品，所述第一冷却为层流冷却，所述层流冷却的终点温度为570~660℃；所述第二冷却的冷却时间≥72小时。

2.一种权利要求1所述的压缩机阀片用热轧带钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

得到含有所述压缩机阀片用热轧带钢相同化学成分的板坯；

将所述板坯进行加热，得到加热坯；

将所述加热坯进行粗轧，后精轧，得到热轧板；

将所述热轧板进行第一冷却，后卷取，得到热轧卷；

将所述热轧卷进行第二冷却，得到压缩机阀片用热轧带钢成品。

3.根据权利要求2所述的压缩机阀片用热轧带钢的制备方法，其特征在于，得到含有所述压缩机阀片用热轧带钢相同化学成分的板坯具体包括：

将铁水进行KR法脱硫预处理、转炉、LF精炼、RH精炼、连铸，得到含有所述压缩机阀片用热轧带钢相同化学成分的板坯；

其中，所述RH精炼的工艺参数包括：RH纯循环时间3~8min，RH深真空时间10~20min。

4.根据权利要求2所述的压缩机阀片用热轧带钢的制备方法，其特征在于，板坯进行加热的工艺参数包括：出炉温度为1160~1250℃，热回收段炉温≤800℃，在炉时间≥160分钟。

5.根据权利要求2所述的压缩机阀片用热轧带钢的制备方法，其特征在于，所述粗轧的工艺参数包括：粗轧终止温度为1020～1080℃。

6.根据权利要求3所述的压缩机阀片用热轧带钢的制备方法，其特征在于，所述精轧的工艺参数包括：精轧终止温度为860～910℃。

7.一种压缩机阀片，其特征在于，所述压缩机阀片采用权利要求1所述的压缩机阀片用热轧带钢制得。