一種非調(diào)質(zhì)鋼及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種非調(diào)質(zhì)鋼及其生產(chǎn)工藝，改變以往非調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)中在精軋之前進(jìn)行冷卻的方式，至少在精軋步驟后設(shè)置冷卻步驟，并且冷卻方式一改現(xiàn)有技術(shù)中采用單一水冷或者空冷且強(qiáng)弱一致的冷卻方式，將強(qiáng)冷和弱冷交替進(jìn)行，強(qiáng)冷可以保證鋼材表面溫度迅速減低，弱冷可以使得鋼材芯部的溫度逐漸擴(kuò)散到表面，隨后再進(jìn)行強(qiáng)冷，使得熱量快速散出，根據(jù)實(shí)際需要，強(qiáng)冷和弱冷可以交替進(jìn)行多次，強(qiáng)弱冷相結(jié)合的穿水冷卻方式使得在較短的時(shí)間內(nèi)鋼材芯部的溫度和表面的溫度即趨于一致，從而確保了鋼材力學(xué)性能的均勻性，且提高了生產(chǎn)效率，采用本方法生產(chǎn)的非調(diào)質(zhì)鋼，可以代替調(diào)質(zhì)42CrMo鋼進(jìn)行直接切削加工。
【專利說明】一種非調(diào)質(zhì)鋼及其生產(chǎn)工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種非調(diào)質(zhì)鋼及其生產(chǎn)工藝，屬于鋼鐵冶金【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)機(jī)械加工行業(yè)切削用棒材多數(shù)使用45、40Cr及42CrMo等普通鋼，這些棒材在作為機(jī)加工切削用原料時(shí)需進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理,調(diào)質(zhì)成本高,而且由于調(diào)質(zhì)過程會(huì)增加能耗并污染環(huán)境，同時(shí)還有一些廢品損耗，不符合現(xiàn)今的節(jié)能環(huán)保要求。因此，不需要調(diào)質(zhì)處理的可直接切削用非調(diào)質(zhì)鋼必將逐步替代普通鋼，成為未來發(fā)展趨勢(shì)。非調(diào)質(zhì)鋼是指不經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理就可以達(dá)到性能要求的機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼，采用此類鋼制造零件，可省去調(diào)質(zhì)熱處理工序，具有節(jié)省能源、材料、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，可以減少環(huán)境污染、避免氧化、脫碳、變形、開裂。
[0003]國(guó)內(nèi)生產(chǎn)易切削非調(diào)質(zhì)鋼傳統(tǒng)工藝為:電爐冶煉~精煉~模鑄~控軋控冷。該種工藝在生產(chǎn)中的難點(diǎn)為:鋼材性能的控制?，F(xiàn)有國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)廠家大多通過改善非調(diào)質(zhì)鋼的化學(xué)成分來達(dá)到對(duì)鋼材性能的控制，然而，研究證明，單純通過成分設(shè)計(jì)很難使得非調(diào)質(zhì)鋼達(dá)到性能上的要求。
[0004]為此，首鋼總公司提出了一種新的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，主要包括:轉(zhuǎn)爐冶煉、擋渣出鋼、鋼包脫氧合金化、LF鋼包精煉、喂S線、鋼包底吹氬以實(shí)現(xiàn)全保護(hù)澆鑄、鑄坯控溫、控冷以及軋制等步驟，其中，在軋制步驟中，加熱溫度1100~1180°C，開軋溫度1020~1100 V，終軋溫度850~920 V，相對(duì)變形量為15~35%，軋后冷卻到600°C后緩慢冷卻到室溫。上述工藝生產(chǎn)的非調(diào)質(zhì)鋼，通過緩慢冷卻方式在短時(shí)間內(nèi)很難保證鋼材芯部和表面的溫度趨于一致，很容易導(dǎo)致鋼材表面和芯部的強(qiáng)度、韌性波動(dòng)很大，力學(xué)性能嚴(yán)重不均勻，采用上述工藝生產(chǎn)大尺寸非調(diào)質(zhì)鋼時(shí)(例如Φ70~Φ 145棒材)，棒材表面和棒材芯部力學(xué)性能不均勻的現(xiàn)象更加明顯。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有非調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出的鋼材的表面力學(xué)性能和芯部力性能不均勻的缺陷，從而提供一種非調(diào)質(zhì)鋼及其生產(chǎn)工藝，確保成品的表面力學(xué)性能和芯部力學(xué)性能的均勻性。
[0006]為此，本發(fā)明提供一種非調(diào)質(zhì)鋼，其包括重量百分比如下的化學(xué)成分--碳0.35~0.47，硅 0.30 ~0.60，錳 1.20 ~1.60，鉻 0.00 ~0.30，鋁 0.010 ~0.030，鎳 0.00 ~0.10，銅 0.00 ~0.20，磷 0.000 ~0.020，硫 0.020 ~0.020，釩 0.050 ~0.250，氮 0.012 ~0.020，余量為鐵。
[0007]本發(fā)明提供一種非調(diào)質(zhì)鋼，其包括重量百分比如下的化學(xué)成分:碳0.45~0.47，硅 0.30 ~0.50，錳 1.30 ~1.60，鉻 0.00 ~0.20，鋁 0.010 ~0.020，鎳 0.00 ~0.08，銅 0.00 ~0.10，磷 0.0 00 ~0.010,硫 0.00 ~0.010,釩 0.050 ~0.250，氮 0.012 ~
0.020，余量為鐵。
[0008]本發(fā)明提供一種非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，包括至少在精軋步驟后進(jìn)行的冷卻步驟，在所述冷卻步驟中，采用強(qiáng)弱冷卻交替的方式使所述鋼材至少經(jīng)過兩段穿水冷卻，以使得在特定時(shí)間內(nèi)鋼材的芯部溫度與表面溫度趨于一致。
[0009]本發(fā)明提供一種非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，在所述冷卻步驟中，使所述鋼材經(jīng)過三段穿水冷卻，其中，第一段穿水冷卻采用強(qiáng)冷，第二段穿水冷卻采用弱冷，第三段穿水冷卻采用強(qiáng)冷。
[0010]本發(fā)明提供一種非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，在所述冷卻步驟中，通過控制穿水冷卻裝置的閥門開啟程度控制冷卻的強(qiáng)弱。
[0011]本發(fā)明提供一種非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，在所述冷卻步驟中，所述鋼材經(jīng)過4-7秒穿水冷卻后，鋼材表面溫度降低100°c~400°C，待鋼材回溫后再次降溫50°C~100°C。
[0012]本發(fā)明提供一種非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，在所述冷卻步驟中，控制第一段閥門開度為30%~40%，第二段閥門開度為20%，第三段閥門開度為30%~40%，以確保在4~7秒使所述鋼材表面溫度降低100°C~400°C。
[0013]本發(fā)明提供一種非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，在所述冷卻步驟中，待鋼材回溫后采用噴霧冷卻的方式對(duì)所述鋼材進(jìn)行降溫冷卻。
[0014]本發(fā)明提供一種非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，在所述降溫冷卻后，將所述鋼材分散放置到冷床上進(jìn)行10~12分鐘的空冷。
[0015]本發(fā)明提供一種非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，在所述空冷后，將所述鋼材疊放后進(jìn)行罩冷。
[0016]本發(fā)明提供一種非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，還包括位于冷卻步驟前的精軋步驟，在所述精軋步驟中，控制所述鋼材進(jìn)入精軋步驟時(shí)的溫度≤ 850°C，在鋼材溫度處于850°C~900°C條件下進(jìn)行低溫軋制。
[0017]本發(fā)明提供一種非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，還包括位于精軋步驟之前的冶煉步驟，所述冶煉步驟包括依次進(jìn)行的電爐冶煉步驟、鋼包爐冶煉步驟以及精煉步驟。
[0018]本發(fā)明提供一種非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，在所述電爐冶煉中采用全鐵水冶煉，終點(diǎn)磷含量≤0.015%，終點(diǎn)碳含量0.03%~0.10%,終點(diǎn)溫度1620。。~1700°C。
[0019]本發(fā)明提供一種非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，在所述鋼包爐冶煉步驟和/或所述精煉步驟中采用碳化硅、硅鐵粉脫氧。
[0020]本發(fā)明提供一種非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，在所述鋼包爐冶煉步驟中，造白渣，并使得白渣保持時(shí)間不少于20分鐘。
[0021]本發(fā)明提供一種非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，在精煉步驟中，確保精煉時(shí)間不少于45分鐘，將含氫量控制在1.5ppm以下。
[0022]本發(fā)明提供一種非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，還包括位于所述精煉步驟之后的連鑄步驟，在所述連鑄步驟中，過熱度控制在20~35°C，拉速控制在0.5m/min~0.6m/ min。
[0023]本發(fā)明提供一種非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，還包括連鑄步驟之后的加熱步驟，在所述加熱步驟中，將鋼坯放入加熱爐中進(jìn)行加熱，其中，預(yù)熱段溫度控制在850±30°C，加熱段溫度控制在1100±30°C，均熱段溫度控制在1130±30°C，均熱段總時(shí)間不少于2小時(shí)。
[0024]本發(fā)明提供的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明提供的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，改變以往非調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)中在精軋之前進(jìn)行冷卻的方式，至少在精軋步驟后設(shè)置冷卻步驟，并且冷卻方式一改現(xiàn)有技術(shù)中采用單一水冷或者空冷且強(qiáng)弱一致的冷卻方式，將強(qiáng)冷和弱冷交替進(jìn)行，強(qiáng)冷可以保證鋼材表面溫度迅速減低，弱冷可以使得鋼材芯部的溫度逐漸擴(kuò)散到表面，隨后再進(jìn)行強(qiáng)冷，使得熱量快速散出，根據(jù)實(shí)際需要，強(qiáng)冷和弱冷可以交替進(jìn)行多次，強(qiáng)弱冷相結(jié)合的穿水冷卻方式使得在較短的時(shí)間內(nèi)鋼材芯部的溫度和表面的溫度即趨于一致，從而確保了鋼材力學(xué)性能的均勻性，且提高了生產(chǎn)效率。
[0025]2.本發(fā)明提供的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，在所述冷卻步驟中，使所述鋼材經(jīng)過三段穿水冷卻，其中，第一段穿水冷卻采用強(qiáng)冷，第二段穿水冷卻采用弱冷，第三段穿水冷卻采用強(qiáng)冷。精軋之后的鋼材溫度較高，在第一段穿水冷卻時(shí)采用強(qiáng)冷的方式，使得鋼材的表面溫度迅速降低，由于熱量的傳遞作用，表面溫度降低之后，芯部熱量逐漸向表面?zhèn)鬟f，為了使得芯部熱量盡可能多的傳遞到表面，在第二段穿水冷卻中采用弱冷的方式，弱冷之后，熱傳遞使得表面溫度有所升高，再次通過強(qiáng)冷方式快速冷卻表面，從而使得表面熱量被迅速帶走，此時(shí)，熱傳遞使得表面溫度和芯部溫度趨于一致，從而確保了力學(xué)性能的均勻性。
[0026]3.本發(fā)明提供的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，在所述冷卻步驟中，通過控制穿水冷卻裝置的閥門開啟程度控制冷卻的強(qiáng)弱，具體地，控制第一段閥門開度為30%~40%，第二段閥門開度為20%，第三段閥門開度為30%~40%，以確保在4~7秒使所述鋼材表面溫度降低100°C~400°C，通過控制閥門開啟程度可以控制水流量，進(jìn)而控制穿水冷卻的強(qiáng)弱程度，該種控制方式非常簡(jiǎn)便，在閥門開啟一定長(zhǎng)度后，將鋼材穿入水中進(jìn)行穿水處理，鋼材在穿水過程中，其表面被全方位冷卻，確保了表面冷卻的均勻性。
[0027]4.本發(fā)明提供的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，在所述冷卻步驟中，待鋼材回溫后采用噴霧冷卻的方式對(duì)所述鋼材進(jìn)行降溫冷卻。噴霧冷卻的方式是對(duì)穿水冷卻的有利補(bǔ)充，通過噴霧冷卻可以使得芯部的熱量進(jìn)一步擴(kuò)散到表面，更加確保了芯部與表面溫度的一致性。
[0028]5.本發(fā)明提供的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，在所述降溫冷卻后，將所述鋼材分散放置到冷床上進(jìn)行10~12分鐘的空冷。在噴霧冷卻后，將鋼材分散放置到冷床上進(jìn)行空冷，可以進(jìn)一步補(bǔ)充噴霧冷卻，使得表面熱量進(jìn)一步散失。
[0029]6.本發(fā)明提供的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，在所述空冷后，將所述鋼材疊放后進(jìn)行罩冷。罩冷是緩慢冷卻的一種方式，為了避免上述冷卻過程過快而對(duì)鋼材組織性能造成的不利影響，將所述鋼材疊放后進(jìn)行罩冷，在經(jīng)過穿水冷卻、噴霧冷卻以及空冷等冷卻方式后，鋼材表面溫度與芯部溫度已經(jīng)達(dá)到一致，此時(shí)，采用罩冷的方式，將冷卻速度降下來，有利于改善鋼材的組織性能。
[0030]7.本發(fā)明提供的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，在所述鋼包爐冶煉步驟中，造白渣，并使得白渣保持時(shí)間不少于20分鐘，嚴(yán)格控制白渣保持時(shí)間，使得白渣的脫氧、脫硫以及去除夾雜物的作用更加明顯，有利于提高鋼的純凈度。
[0031]8.本發(fā)明提供的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，在精煉步驟中，確保精煉時(shí)間不少于45分鐘，將含氫量控制在1.5ppm以下，該精煉工藝有效的控制了氫含量，可以更好的解決后續(xù)鋼材氫致裂紋的風(fēng)險(xiǎn)；有更充分的時(shí)間使得成分更均勻；給予夾雜物更充分的上浮時(shí)間，有效的解決夾雜物控制的問題，使得成品更加純凈。
[0032]9.本發(fā)明提供的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，連鑄步驟中，過熱度嚴(yán)格控制在20~35°C,拉速控制在0.5m/min~0.6m/ min,連鑄的低過熱度、低拉速保證了鑄還的質(zhì)量。
[0033]10.本發(fā)明提供的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的非調(diào)質(zhì)鋼，放大500倍下的金相組織為鐵素體和珠光體，實(shí)際晶粒度(100倍)，按GB/T6394評(píng)級(jí)為10~11級(jí)，晶粒細(xì)小，均勻，從心部到邊緣級(jí)差不大于1.5級(jí)，鋼材表面和芯部的力學(xué)性能均勻，由心部到邊緣的強(qiáng)度、韌性波動(dòng)很小，可以有效避免一般材料在表面加工量較大后，力學(xué)性能達(dá)不到使用要求的缺點(diǎn)，由心部到邊緣硬度差小于30HB，可以有效的避免硬度變化大時(shí)對(duì)刀具、加工產(chǎn)生的不利影響，并且夾雜物含量低，純凈度較高。
[0034]本發(fā)明的核心在于通過控制軋制和控制軋制后的冷卻步驟使得鋼材表面和芯部的性能大體一致，從而提高了鋼材的品質(zhì)。具體的冷卻控制包括:1)在精軋之后采用強(qiáng)弱冷卻交替的方式使所述鋼材至少經(jīng)過兩段穿水冷卻，以使得在特定時(shí)間內(nèi)鋼材的芯部溫度與表面溫度趨于一致，具體地，在精軋之后使所述鋼材經(jīng)過三段穿水冷卻，其中，第一段穿水冷卻采用強(qiáng)冷，第二段穿水冷卻采用弱冷，第三段穿水冷卻采用強(qiáng)冷，在具體的穿水冷卻中，通過控制穿水冷卻裝置的閥門開啟程度控制冷卻的強(qiáng)弱。
[0035]2)穿水冷卻后，待鋼材回溫后采用噴霧冷卻的方式對(duì)所述鋼材進(jìn)行降溫冷卻；
3)在所述降溫冷卻后，將所述鋼材分散放置到冷床上進(jìn)行10~12分鐘的空冷；
4)在所述空冷后，將所述鋼材疊放后進(jìn)行罩冷。
[0036]在精軋之后通過上述方式(尤其是穿水冷卻)進(jìn)行冷卻控制，改變以往非調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)中在精軋之前進(jìn)行冷卻的方式，至少在精軋步驟后設(shè)置冷卻步驟，并且冷卻方式一改現(xiàn)有技術(shù)中采用單一水冷或者空冷且強(qiáng)弱一致的冷卻方式，將強(qiáng)冷和弱冷交替進(jìn)行，強(qiáng)冷可以保證鋼材表面溫度迅速減低，弱冷可以使得鋼材芯部的溫度逐漸擴(kuò)散到表面，隨后再進(jìn)行強(qiáng)冷，使得熱量快速散出，根據(jù)實(shí)際需要，強(qiáng)冷和弱冷可以交替進(jìn)行多次，強(qiáng)弱冷相結(jié)合的穿水冷卻方式使得在較短的時(shí)間內(nèi)鋼材芯部的溫度和表面的溫度即趨于一致，從而確保了鋼材力學(xué)性能的均勻性，且提高了生產(chǎn)效率。在此基礎(chǔ)之上，后續(xù)的噴霧冷卻、空冷以及罩冷方式的聯(lián)合控制，使得芯部溫度不斷的散向表面，而表面溫度不斷的被帶走，并且，上述冷卻方式的結(jié)合使得冷卻速度比較適宜，在空冷之后采用罩冷，使得鋼材表面溫度與芯部溫度一致的情況下，冷卻速度不致于過快，提高了綜合力學(xué)性能。
[0037]本發(fā)明中所述的強(qiáng)冷是指在3-5秒內(nèi)即可使得鋼材表面溫度降低300-400度的冷卻程度，弱冷是比強(qiáng)冷的冷卻程度低一些的冷卻。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
圖1是采用本發(fā)明的生產(chǎn)方法生產(chǎn)的非調(diào)質(zhì)鋼在放大500倍下的金相圖片；
圖2是反映采用本發(fā)明的生產(chǎn)方法生產(chǎn)的非調(diào)質(zhì)鋼的晶粒度的圖片；
圖3是反映采用本發(fā)明的生產(chǎn)方法生產(chǎn)的非調(diào)質(zhì)鋼的夾雜物情況的圖片。

【具體實(shí)施方式】
[0039]實(shí)施例1
本實(shí)施例提供一種非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)方法，包括精軋步驟以及在精軋之后的冷卻步驟，其中，在所述精軋步驟中，控制棒材進(jìn)入精軋步驟時(shí)的溫度< 850°C，在棒材溫度處于850°C~900°C條件下進(jìn)行低溫軋制；軋制后通過專業(yè)可控的穿水冷卻設(shè)備對(duì)鋼材進(jìn)行三段穿水冷卻，第一段穿水冷卻采用強(qiáng)冷，第二段穿水冷卻采用弱冷，第三段穿水冷卻采用強(qiáng)冷。
[0040]在此，需要說明的是，控制穿水冷卻強(qiáng)弱的方式有很多，在本實(shí)施例中，通過控制穿水冷卻裝置的閥門開啟程度來控制水流量，以此來控制冷卻強(qiáng)弱的目的，具體地，第一段閥門開度為30%~40%，第二段閥門開度為20%，第三段閥門開度為30%~40%，可確保4_7s內(nèi)降低棒材表面溫度100°C~400°C，之后待棒材回溫后采用噴霧冷卻的方式將棒材降溫500C~100 V，使其熱量快速散出，然后將棒材分散開來放置到冷床上采用空冷方式冷卻10-12分鐘,最后下冷床將棒材疊加罩冷。
[0041]本實(shí)施例的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)方法，使所述棒材經(jīng)過三段穿水冷卻，其中，第一段穿水冷卻采用強(qiáng)冷，第二段穿水冷卻采用弱冷，第三段穿水冷卻采用強(qiáng)冷。精軋之后的棒材溫度較高，在第一段穿水冷卻時(shí)采用強(qiáng)冷的方式，使得棒材的表面溫度迅速降低，由于熱量的傳遞作用，表面溫度降低之后，芯部熱量逐漸向表面?zhèn)鬟f，為了使得芯部熱量盡可能多的傳遞到表面，在第二段穿水冷卻中采用弱冷方式，以使得冷卻過程中預(yù)留較多的時(shí)間給芯部進(jìn)行熱傳遞，弱冷之后，熱傳遞使得表面溫度有所升高，再次通過強(qiáng)冷方式快速冷卻表面，從而使得表面熱量被迅速帶走，此時(shí)，熱傳遞使得表面溫度和芯部溫度趨于一致，從而確保了力學(xué)性能的均勻性。
[0042]實(shí)施例2
本實(shí)施例提供一種非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)方法，其是在實(shí)施例1基礎(chǔ)之上的進(jìn)一步改進(jìn)，相對(duì)于實(shí)施例1來說，還包括位于精軋步驟之前的冶煉步驟，所述冶煉步驟包括依次進(jìn)行的電爐冶煉步驟、鋼包爐冶煉步驟以及精煉步驟。
[0043]在電爐冶煉步驟中，采用全鐵水冶煉，嚴(yán)格控制出鋼前磷含量< 0.015%，終點(diǎn)碳含量0.03%~0.10%，終點(diǎn)溫度1670°C~1700°C，電爐冶煉較傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐冶煉可以更好的控制下渣操作。
[0044]在鋼包爐(LF爐)冶煉步驟中，使用碳化硅、硅鐵粉脫氧，加入石灰造白渣，白渣保持時(shí)間不少于20分鐘，以使得白渣能夠較為徹底的清除夾雜物。
[0045]在精煉爐(VD爐)冶煉步驟中，進(jìn)行脫氣處理，確保含氫量控制在1.5ppm以下，確保精煉時(shí)間不少于45分鐘。
[0046]用LF爐+VD爐精煉的優(yōu)點(diǎn):相對(duì)于傳統(tǒng)的僅用LF爐精煉來說，該精煉工藝有效的控制了氫含量，可以更好的解決后續(xù)棒材氫至裂紋的風(fēng)險(xiǎn)；有更充分的時(shí)間使得成分更均勻；給予夾雜物有更充分的上浮時(shí)間，有效的解決夾雜物控制的問題。
[0047]實(shí)施例3
本實(shí)施例提供一種非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)方法，其是在實(shí)施例1或2基礎(chǔ)上的進(jìn)一步改進(jìn)，在本實(shí)施例中，對(duì)連鑄步驟以及加熱步驟進(jìn)行改進(jìn)，連鑄步驟和加熱步驟均位于精煉步驟之后，而又位于軋制步驟和穿水冷卻步驟之前。
[0048]連鑄步驟中，通過侵入式水口將中間包中的鐵水引入結(jié)晶器，避免了通過傳統(tǒng)水口引入時(shí)易于引入空氣的問題，另外，在浸入式水口與中間包的結(jié)合部位吹氬氣，以避免空氣進(jìn)入中間包，過熱度嚴(yán)格控制在23~35°C，拉速控制在0.5m/min~0.6m/ min，連鑄的低過熱度、低拉速保證了鑄坯的質(zhì)量。連鑄后切割時(shí)據(jù)切處的溫度控制在< 820°C，切割后，需人工檢查鑄坯表面，確保無明顯缺陷，取鑄坯低倍樣，確保鑄坯無裂紋，無縮孔，中心疏松不大于3級(jí)，該要求是為了保證后續(xù)軋制出的棒材表面與低倍的質(zhì)量，鑄坯檢查合格后，送往加熱爐進(jìn)行加熱，預(yù)熱段850±30°C，加熱段1100±30°C，均熱段1130±30°C，確保均熱段總時(shí)間不少于2小時(shí)。
[0049]采用本實(shí)施例提供的生產(chǎn)方法生產(chǎn)出的非調(diào)質(zhì)鋼的放大500倍下的金相組織為鐵素體和珠光體(圖1所示)，實(shí)際晶粒度(100倍)，按GB/T6394評(píng)級(jí)為10級(jí)左右(圖2所示)，晶粒細(xì)小，均勻，從心部到邊緣級(jí)差不大于1.5級(jí)，鋼材表面和芯部的力學(xué)性能均勻，由心部到邊緣的強(qiáng)度、韌性波動(dòng)很小，可以有效避免一般材料在表面加工量較大后，力學(xué)性能達(dá)不到使用要求的缺點(diǎn)，由心部到邊緣硬度差小于30HB，可以有效的避免硬度變化大時(shí)對(duì)刀具、加工產(chǎn)生的不利影響，并且夾雜物含量低，純凈度較高(圖3所示)。
[0050]實(shí)施例4
本實(shí)施例提供一種采用實(shí)施例1所述的方法生產(chǎn)的非調(diào)質(zhì)鋼，其包括重量百分比如下的化學(xué)成分:碳 0.35，硅 0.30,錳 1.60,鉻 0.20，鋁 0.02,鎳 0.10,銅 0.20,磷 0.015，硫0.02,釩0.15，氮0.012，余量為鐵。
[0051]實(shí)施例5 本實(shí)施例提供一種采用實(shí)施例1所述的方法生產(chǎn)的非調(diào)質(zhì)鋼，其包括重量百分比如下的化學(xué)成分:碳0.47，硅0.40,錳1.40,鉻0.10，鋁0.03,銅0.10,磷0.02,硫0.02,釩0.05，氮0.02，余量為鐵。
[0052]實(shí)施例6
本實(shí)施例提供一種采用實(shí)施例1所述的方法生產(chǎn)的非調(diào)質(zhì)鋼，其包括重量百分比如下的化學(xué)成分:碳0.40,硅0.50,錳1.50,鉻0.30，鋁0.01，鎳0.08,銅0.08,磷0.01,硫0.025，釩0.15，氮0.018，余量為鐵。
[0053]實(shí)施例7
本實(shí)施例提供一種采用實(shí)施例2所述的方法生產(chǎn)的非調(diào)質(zhì)鋼，其包括重量百分比如下的化學(xué)成分:碳 0.46，硅 0.60，錳 1.20，鋁 0.025，鎳 0.10，銅 0.20，磷 0.008，硫 0.023，釩0.080，氮0.020，余量為鐵。
[0054]實(shí)施例8
本實(shí)施例提供一種采用實(shí)施例2所述的方法生產(chǎn)的非調(diào)質(zhì)鋼，其包括重量百分比如下的化學(xué)成分 M 0.46，硅 0.55，錳 1.30，鉻 0.10，鋁 0.025，鎳 0.05，銅 0.15，磷 0.010，硫0.023，釩0.080，氮0.012，余量為鐵。
[0055]實(shí)施例9
本實(shí)施例提供一種采用實(shí)施例2所述的方法生產(chǎn)的非調(diào)質(zhì)鋼，其包括重量百分比如下的化學(xué)成分 M 0.38，硅 0.40，錳 1.28，鉻 0.08，鋁 0.015，鎳 0.06，銅 0.15，磷 0.025，硫0.040，釩0.050，氮0.019，余量為鐵。
[0056]實(shí)施例10
實(shí)施例提供一種采用實(shí)施例3所述的方法生產(chǎn)的非調(diào)質(zhì)鋼，其包括重量百分比如下的化學(xué)成分:碳 0.45，硅 0.58，錳 1.50，鉻 0.15，鋁 0.025，鎳 0.09，銅 0.16，磷 0.030，硫
0.050,釩 0.080，氮 0.019，余量為鐵。
[0057]實(shí)施例11實(shí)施例提供一種采用實(shí)施例3所述的方法生產(chǎn)的非調(diào)質(zhì)鋼，其包括重量百分比如下的化學(xué)成分:碳 0.47，硅 0.58，錳 1.48，鉻 0.25，鋁 0.025，鎳 0.09，銅 0.15，硫 0.020，釩0.250，氮0.020，余量為鐵。
[0058]實(shí)施例12
實(shí)施例提供一種采用實(shí)施例3所述的方法生產(chǎn)的非調(diào)質(zhì)鋼，其包括重量百分比如下的化學(xué)成分:碳 0.38，硅 0.58，錳 1.28，鉻 0.25，鋁 0.025，鎳 0.08，磷 0.020，硫 0.020，釩0.250，氮0.015，余量為鐵。
[0059]上述實(shí)施例4-12的非調(diào)質(zhì)鋼，芯部放大500倍下的金相組織為都為鐵素體和珠光體(如圖1所示)，實(shí)際晶粒度(100倍)，按GB/T6394評(píng)級(jí)為10~11級(jí)(如圖2所示)，晶粒細(xì)小，均勻，從心部到邊緣級(jí)差都不大于1.5級(jí)，鋼材表面和芯部的力學(xué)性能均勻，由心部到邊緣的強(qiáng)度、韌性波動(dòng)很小，可以有效避免一般材料在表面加工量較大后，力學(xué)性能達(dá)不到使用要求的缺點(diǎn)，由心部到邊緣硬度差小于30HB，可以有效的避免硬度變化大時(shí)對(duì)刀具、加工產(chǎn)生的不利影響，并且夾雜物含量低，純凈度較高(如圖3所示)。
[0060]上述實(shí)施例4-12的力學(xué)性能數(shù)據(jù)見下表1，從表1中可以看出，采用本發(fā)明提供的生產(chǎn)方法生產(chǎn)的非調(diào)質(zhì)鋼，在屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率、面縮率、沖擊吸收功等綜合力學(xué)性能優(yōu)良，并且，從表1中的性能數(shù)據(jù)可以看出，采用本發(fā)明的實(shí)施例3提供的生產(chǎn)方法，且鋼的化學(xué)成分為碳0.47，硅0.58，錳1.48，鉻0.25，鋁0.025，鎳0.09，銅0.15，硫
0.020，釩0.250，氮0.020，余量為鐵，這一實(shí)施例的綜合力學(xué)性能最好，即實(shí)施例11的綜合力學(xué)性能最好。
[0061]從下表性能數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明提供的采用上述方法生產(chǎn)的非調(diào)質(zhì)鋼，完全可以替代調(diào)質(zhì)42CrMo鋼直接進(jìn)行切削加工，并且，在綜合力學(xué)性能上更加優(yōu)良。
[0062]表1實(shí)施例4-12的力學(xué)性能數(shù)據(jù)

【權(quán)利要求】
1.一種非調(diào)質(zhì)鋼，其包括重量百分比如下的化學(xué)成分:碳0.35~0.47，硅0.30~0.60，錳 1.20 ~1.60，鉻 0.00 ~0.30，鋁 0.010 ~0.030，鎳 0.00 ~0.10，銅 0.00 ~0.20，磷 0.000 ~0.030，硫 0.020 ~0.050，釩 0.050 ~0.250，氮 0.012 ~0.020，余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非調(diào)質(zhì)鋼，其包括重量百分比如下的化學(xué)成分--碳0.45~0.47，硅 0.30 ~0.50，錳 1.30 ~1.60，鉻 0.00 ~0.20，鋁 0.010 ~0.020，鎳 0.00 ~0.08，銅 0.00 ~0.10，磷 0.000 ~0.010，硫 0.02 ~0.025，釩 0.050 ~0.250，氮 0.012 ~0.020，余量為鐵。
3.—種生產(chǎn)權(quán)利要求1或2所述的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，包括至少在精軋步驟后進(jìn)行的冷卻步驟，其特征在于:在所述冷卻步驟中，采用強(qiáng)弱冷卻交替的方式使所述鋼材至少經(jīng)過兩段穿水冷卻，以使得在特定時(shí)間內(nèi)鋼材的芯部溫度與表面溫度趨于一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于:在所述冷卻步驟中，使所述鋼材經(jīng)過三段穿水冷卻，其中，第一段穿水冷卻采用強(qiáng)冷，第二段穿水冷卻采用弱冷，第三段穿水冷卻采用強(qiáng)冷。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于:在所述冷卻步驟中，通過控制穿水冷卻裝置的閥門開啟程度控制冷卻的強(qiáng)弱。
6.根據(jù)權(quán)利要求3~5中任一項(xiàng)所述的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于:在所述冷卻步驟中，所述鋼材經(jīng)過4-7秒穿水冷卻后，鋼材表面溫度降低100°C~400°C，待鋼材回溫后再次降溫50°C~100°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于:在所述冷卻步驟中，控制第一段閥門開度為30%~40%，第二段閥門開度為20%，第三段閥門開度為30%~40%，以確保在4~7秒使所述鋼材表面溫度降低100°C~400°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于:在所述冷卻步驟中，待鋼材回溫后采用噴霧冷卻的方式對(duì)所述鋼材進(jìn)行降溫冷卻。
9.根據(jù)權(quán)利要求6~8中任一項(xiàng)所述的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于:在所述降溫冷卻后，將所述鋼材分散放置到冷床上進(jìn)行10~12分鐘的空冷。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于:在所述空冷后，將所述鋼材疊放后進(jìn)行罩冷。
11.根據(jù)權(quán)利要求3~12中任一項(xiàng)所述的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于:還包括位于冷卻步驟前的精軋步驟，在所述精軋步驟中，控制所述鋼材進(jìn)入精軋步驟時(shí)的溫度≤850°C，在鋼材溫度處于850°C~900°C條件下進(jìn)行低溫軋制。
12.根據(jù)權(quán)利要求3~11中任一項(xiàng)所述的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于:還包括位于精軋步驟之前的冶煉步驟，所述冶煉步驟包括依次進(jìn)行的電爐冶煉步驟、鋼包爐冶煉步驟以及精煉步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于:在所述電爐冶煉中采用全鐵水冶煉，終點(diǎn)磷含量≤0.015%，終點(diǎn)碳含量0.03%~0.10%,終點(diǎn)溫度1620°C~1700。C。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于:在所述鋼包爐冶煉步驟和/或所述精煉步驟中采用碳化硅、硅鐵粉脫氧。
15.根據(jù)權(quán)利要求12~14中任一項(xiàng)所述的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于:在所述鋼包爐冶煉步驟中，造白渣，并使得白渣保持時(shí)間不少于20分鐘。
16.根據(jù)權(quán)利要求12~15中任一項(xiàng)所述的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于:在精煉步驟中，確保精煉時(shí)間不少于45分鐘，將含氫量控制在1.5ppm以下。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于:還包括位于所述精煉步驟之后的連鑄步驟，在所述連鑄步驟中，過熱度控制在20~35°C，拉速控制在0.5m/min ~0.6m/ min。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于:還包括連鑄步驟之后的加熱步驟，在所述加熱步驟中，將鋼坯放入加熱爐中進(jìn)行加熱，其中，預(yù)熱段溫度控制在850±30°C，加熱段溫度控制在1100±30°C，均熱段溫度控制在1130±30°C，均熱段總時(shí)間不少于2小 時(shí)。
【文檔編號(hào)】C22C38/46GK104046914SQ201310443927
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】劉棟林, 周旭, 徐益峰, 周志偉, 俞杰 申請(qǐng)人:北大方正集團(tuán)有限公司, 蘇州蘇信特鋼有限公司, 江蘇蘇鋼集團(tuán)有限公司