CN103160729B - 中碳微合金化工程机械履带链片用钢及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中碳微合金化工程机械履带链片用钢，化学组分按质量百分数为：C 0.30～0.37％、Si 0.15～0.35％、Mn 0.80～1.50％、P≤0.025％、S 0.005～0.030％、Al≤0.055％、B 0.0005～0.0035％、V 0.008～0.15％、Ti≤0.080％、Cr≤0.30％、Ni 0.05～0.30％、Cu 0.08～0.35％、Mo 0.04～0.15％、Pb 0.005～0.020％、Sn 0.003～0.030％，其它为Fe和不可避免的杂质。本发明还公开了生产上述中碳微合金化工程机械履带链片用钢的制备方法。本发明得到的钢的表面质量、低倍组织、非金属夹杂物、晶粒度、金相组织等冶金质量均满足技术条件要求。
Description
技术领域
本发明涉及冶金及金属材料领域，具体地说，涉及一种中碳微合金化工程机械履带链片用钢及其生产工艺。
背景技术
工程机械履带用钢，是机械工业大量使用的钢材，对钢的机械性能要求十分严格。工程机械的主要结构件承受的是复杂多变的周期载荷，要求其构件材料具有高的屈服强度和疲劳强度、良好的冲击韧性、冷成型性和优良的可焊性能。随着工程机械向大型化轻型化发展，对上述性能的要求更为突出。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种中碳微合金化工程机械履带链片用钢，具有优良的力学性能。
本发明的技术方案如下：
一种中碳微合金化工程机械履带链片用钢，化学组分按质量百分数为：C 0.30～0.37％、Si 0.15～0.35％、Mn 0.80～1.50％、P≤0.025％、S 0.005～0.030％、Al≤0.055％、B 0.0005～0.0035％、V 0.008～0.15％、Ti≤0.080％、Cr≤0.30％、Ni 0.05～0.30％、Cu 0.08～0.35％、Mo 0.04～0.15％、Pb 0.005～0.020％、Sn 0.003～0.030％，其它为Fe和不可避免的杂质。
进一步，化学组分按质量百分数为：C 0.33％、Si 0.24％、Mn 1.24％、P0.016％、S 0.013％、Al 0.023％、B 0.0017％、V 0.074％、Ti 0.01％、Cr 0.22％、Ni 0.05％、Cu 0.08％、Mo 0.04％、Pb 0.005％、Sn 0.003％，其它为Fe和不可避免的杂质；或者，C 0.36％、Si 0.28％、Mn 1.27％、P 0.020％、S 0.019％、Al 0.044％、B 0.0020％、V 0.080％、Ti 0.08％、Cr 0.23％、Ni 0.30％、Cu 0.35％、Mo 0.15％、Pb 0.020％、Sn 0.030％，其它为Fe和不可避免的杂质；或者，C0.35％、Si 0.26％、Mn 1.26％、P 0.018％、S 0.015％、Al 0.030％、B 0.0019％、V 0.078％、Ti 0.05％、Cr 0.22％、Ni 0.20％、Cu 0.19％、Mo 0.11％、Pb 0.010％、Sn 0.014％，其它为Fe和不可避免的杂质；或者，C 0.30％、Si 0.15％、Mn0.80％、P 0.011％、S 0.005％、Al 0.055％、B 0.0005％、V 0.150％、Ti 0.060％、Cr 0.30％、Ni 0.17％、Cu 0.21％、Mo 0.13％、Pb 0.005％、Sn 0.017％，其它为Fe和不可避免的杂质；或者，C 0.37％、Si 0.35％、Mn 1.50％、P 0.025％、S 0.030％、Al 0.017％、B 0.0035％、V 0.008％、Ti 0.050％、Cr 0.19％、Ni 0.28％、Cu 0.11％、Mo 0.12％、Pb 0.010％、Sn 0.006％，其它为Fe和不可避免的杂质。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种中碳微合金化工程机械履带链片用钢的生产工艺，使得到的履带链片用钢具有优良的力学性能。
本发明的技术方案如下：一种中碳微合金化工程机械履带链片用钢的生产工艺，包括转炉冶炼、钢包炉精炼、真空脱气、连铸、轧钢和热处理，得到的中碳微合金化工程机械履带链片用钢的化学组分按质量百分数为：C0.30～0.37％、Si 0.15～0.35％、Mn 0.80～1.50％、P≤0.025％、S 0.005～0.030％、Al≤0.055％、B 0.0005～0.0035％、V 0.008～0.15％、Ti≤0.080％、Cr≤0.30％、Ni 0.05～0.30％、Cu 0.08～0.35％、Mo 0.04～0.15％、Pb 0.005～0.020％、Sn0.003～0.030％，其它为Fe和不可避免的杂质；所述轧钢在加热炉内进行，钢坯在加热炉内的加热时间大于4小时，钢坯开轧温度为1150℃-1180℃，终轧温度为930℃-980℃，轧制规格为φ60mm-φ70mm，热锯后圆钢下线采取堆垛缓冷，避开风口堆放，缓冷时间大于36小时；所述热处理包括：末端淬透性热处理和力学性能热处理；其中，所述末端淬透性热处理的工艺为：所述圆钢在890℃±10℃正火，然后在860℃±5℃淬火；所述力学性能热处理工艺为：所述圆钢在860℃±5℃淬火，然后在530℃±10℃回火。
进一步，所述转炉冶炼的过程包括：每炉转炉冶炼钢水加入白灰4000-5000kg，白云石900-2200kg，铁皮球1600-2200kg，出钢过程中加入锰铁200kg，矽锰合金1200kg，高碳铬铁200kg，铝硅锰200kg，增碳剂无烟煤160-330kg进行脱氧合金化，所述每炉转炉冶炼钢水的质量为120吨；所述转炉冶炼的出钢温度1596-1629℃，转炉终点钢水的碳质量百分数为0.04-0.19％，磷质量百分数为0.006-0.020％；其中，转炉铁水中磷的质量百分含量≤0.012％。
进一步，所述钢包炉精炼的过程包括：根据所述转炉冶炼后钢水成分及温度加辅料造渣，加合金微调和升温操作；其中，每炉转炉冶炼后钢水加入白灰300-400kg，矾土100-200kg，电石100-200kg造渣，每炉转炉冶炼后钢水的质量为120吨；根据精炼就位时钢水的成分每炉精炼就位的钢水加入锰铁50-300kg、硅铁60-120kg、钒铁90kg、硅钙钡镁100kg、硼铁15-16kg、喂入铝线100m进行微调，每炉精炼就位的钢水的质量为120吨；所述钢包炉精炼的就位温度1538-1581℃，钢包炉精炼的离位温度1621-1670℃，精炼处理时间32-55min。
进一步：所述真空脱气的深真空时间＞13min，深真空度≤0.10KPa，软吹时间10-16min，软吹流量45-50NL/min，上台温度1559-1611℃；所述真空脱气后喂入硅钙线150-200m进行夹杂物变性并且根据真空脱气时的钢水中的硫含量加入硫铁调节，使硫的质量百分含量在0.010-0.030％。
进一步：所述连铸的过热度为24-30℃，拉速为0.70m/min-1.15m/min；二冷区采用弱冷冷却，为了防止连铸铸坯产生裂纹，连铸铸坯下线采取下铺上盖型堆垛缓冷，避开风口堆放，缓冷时间大于36小时。
进一步，得到的中碳微合金化工程机械履带链片用钢的化学组分按质量百分数为：C 0.33％、Si 0.24％、Mn 1.24％、P 0.016％、S 0.013％、Al 0.023％、B 0.0017％、V 0.074％、Ti 0.01％、Cr 0.22％、Ni 0.05％、Cu 0.08％、Mo 0.04％、Pb 0.005％、Sn 0.003％，其它为Fe和不可避免的杂质；或者，C 0.36％、Si0.28％、Mn 1.27％、P 0.020％、S 0.019％、Al 0.044％、B 0.0020％、V 0.080％、Ti 0.08％、Cr 0.23％、Ni 0.30％、Cu 0.35％、Mo 0.15％、Pb 0.020％、Sn 0.030％，其它为Fe和不可避免的杂质；或者，C 0.35％、Si 0.26％、Mn 1.26％、P 0.018％、S 0.015％、Al 0.030％、B 0.0019％、V 0.078％、Ti 0.05％、Cr 0.22％、Ni 0.20％、Cu 0.19％、Mo 0.11％、Pb 0.010％、Sn 0.014％，其它为Fe和不可避免的杂质；或者，C 0.30％、Si 0.15％、Mn 0.80％、P 0.011％、S 0.005％、Al 0.055％、B0.0005％、V 0.150％、Ti 0.060％、Cr 0.30％、Ni 0.17％、Cu 0.21％、Mo 0.13％、Pb 0.005％、Sn 0.017％，其它为Fe和不可避免的杂质；或者，C 0.37％、Si0.35％、Mn 1.50％、P 0.025％、S 0.030％、Al 0.017％、B 0.0035％、V 0.008％、Ti 0.050％、Cr 0.19％、Ni 0.28％、Cu 0.11％、Mo 0.12％、Pb 0.010％、Sn 0.006％，其它为Fe和不可避免的杂质。
本发明的技术效果如下：
本发明通过制定严谨合理的生产工艺，优化转炉、精炼及连铸工艺，合理控制过程参数，对钢水的终点成分、连铸配水、铸坯拉速等进行严格控制，得到中碳微合金化工程机械履带链片用钢，其钢材的表面质量、低倍组织、非金属夹杂物、晶粒度、金相组织等冶金质量均满足技术条件要求。
具体实施方式
本发明的生产工艺包括：转炉冶炼—钢包炉(Ladle Furnace，LF)精炼—真空脱气(Vacuum Degassing)—连铸。
工业试生产5炉钢，具体的生产过程如下：
步骤S1：转炉冶炼
为保证产品质量及供精炼钢水成分，转炉铁水中磷的质量百分含量≤0.012％。在转炉冶炼过程中加入白灰、白云石等造渣辅料，出钢过程中根据成品钢成分要求加入增碳剂、锰铁、矽锰、铬铁和铝硅锰进行脱氧合金化。
本发明的实施例中在转炉冶炼时每炉转炉冶炼钢水加入白灰4000-5000kg，白云石900-2200kg，铁皮球1600-2200kg，出钢过程中加入锰铁200kg，矽锰合金1200kg，高碳铬铁200kg，铝硅锰200kg，增碳剂无烟煤160-330kg进行脱氧合金化。每炉转炉冶炼钢水的质量为120吨。转炉冶炼的出钢温度1596-1629℃，转炉终点钢水的碳质量百分数为0.04-0.19％，磷质量百分数为0.006-0.020％。各实施例的转炉终点钢水的碳含量、磷含量(质量百分数)及出钢温度如表1所示。
表1 转炉出钢的成分及温度
步骤S2：LF精炼
LF精炼的过程包括：根据转炉冶炼后钢水成分及温度加辅料造渣，加合金微调和升温操作。
本发明的实施例中每炉转炉冶炼后钢水加入白灰300-400kg，矾土100-200kg，电石100-200kg造渣，每炉转炉冶炼后钢水的质量为120吨。根据精炼就位时钢水的成分每炉精炼就位的钢水加入锰铁50-300kg、硅铁60-120kg、钒铁90kg、硅钙钡镁100kg、硼铁15-16kg、喂入铝线100m进行微调。每炉精炼就位的钢水的质量为120吨。钢包炉精炼的就位温度1538-1581℃，钢包炉精炼的离位温度1621-1670℃，精炼处理时间32-55min。各实施例的具体精炼LF炉的工艺控制参数如表2所示。
表2 精炼LF炉工艺控制参数
步骤S3：VD脱气
钢水经VD炉真空脱气处理，进一步降低钢中有害气体含量，提高钢的洁净度，VD脱气后喂入硅钙线150-200m进行夹杂物变性并且根据真空脱气时的钢水中的硫含量加入硫铁调节，使硫的质量百分含量在0.010-0.030％。
VD炉冶炼的深真空时间＞13min，深真空度≤0.10KPa，软吹时间10-16min，软吹流量45-50NL/min，上台温度1559-1611℃。各实施例的具体工艺参数见表3。
表3 精炼VD炉工艺控制
步骤S4：连铸
连铸的过热度为24-30℃，拉速为0.70m/min-1.15m/min。二冷区采用弱冷冷却，为了防止连铸铸坯产生裂纹，连铸铸坯下线采取下铺上盖型堆垛缓冷，避开风口堆放，缓冷时间大于36小时。连铸生产中各实施例的钢水的成分(质量百分数)控制如表4所示。
步骤S5：轧钢
轧钢在加热炉内进行。钢坯在加热炉内的加热时间大于4小时。钢坯开轧温度为1150℃-1180℃，终轧温度为930℃-980℃。轧制规格为φ60mm-φ70mm。为了防止圆钢产生裂纹，热锯后圆钢下线采取堆垛缓冷，避开风口堆放，缓冷时间大于36小时。
步骤S6：热处理
热处理的制度包括：末端淬透性热处理和力学性能热处理。
末端淬透性热处理工艺为：圆钢在890℃±10℃正火，然后在860℃±5℃淬火。
力学性能热处理工艺为：圆钢在860℃±5℃淬火，然后在530℃±10℃回火。
通过上述热处理工艺得到符合中碳微合金化工程机械履带链片用钢的技术指标。
由于轧钢和热处理工艺对产品的化学成分影响甚微，所以经上述过程生产的中碳微合金化工程机械履带链片用钢，其材料的化学成分的质量百分含量为：C 0.30～0.37％、Si 0.15～0.35％、Mn 0.80～1.50％、P≤0.025％、S 0.005～0.030％、Al≤0.055％、B 0.0005～0.0035％、V≤0.15％、Ti≤0.080％、Cr≤0.30％、Ni≤0.30％、Cu≤0.35％、Mo≤0.15％、Pb≤0.020％、Sn≤0.030％，其它为Fe和不可避免的杂质。
步骤S7性能测试
1)末端淬透性
圆钢在880℃±10℃正火后，加工成端淬试样后在850℃±5℃淬火，测定各实施例的末端淬透性。各实施例的末端淬透性见表5。
表5 各实施例的末端淬透性
2)力学性能
圆钢在860℃±5℃淬火后，在530℃±10℃回火，测定各实施例的力学性能。各实施例的力学性能如表6所示。
表6 各实施例的力学性能
3)热顶锻性能
按GB/T233标准对各实施例进行检验，钢材热顶锻后的试样高度为原试样高度的1/3，顶锻后的试样合格率为100％。
4)表面质量
各实施例的热轧圆钢表面未发现表面裂纹等缺陷，完全满足热轧圆钢的表面质量要求。
综上所述，本发明通过制定严谨合理的生产工艺，优化转炉、精炼及连铸工艺，合理控制过程参数，对钢水的终点成分、连铸配水、铸坯拉速等进行严格控制，得到中碳微合金化工程机械履带链片用钢，其钢材的表面质量、低倍组织、非金属夹杂物、晶粒度、金相组织等冶金质量均满足技术条件要求。
Claims (8)
1.一种中碳微合金化工程机械履带链片用钢，其特征在于，化学组分按质量百分数为：C 0.30～0.37％、Si 0.15～0.35％、Mn 0.80～1.50％、P≤0.025％、S 0.005～0.030％、Al≤0.055％、B 0.0005～0.0035％、V 0.008～0.15％、Ti≤0.080％、Cr≤0.30％、Ni 0.05～0.30％、Cu 0.08～0.35％、Mo 0.04～0.15％、Pb 0.005～0.020％、Sn 0.003～0.030％，其它为Fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的中碳微合金化工程机械履带链片用钢，其特征在于，化学组分按质量百分数为：C 0.33％、Si 0.24％、Mn 1.24％、P 0.016％、S 0.013％、Al 0.023％、B 0.0017％、V 0.074％、Ti 0.01％、Cr 0.22％、Ni 0.05％、Cu 0.08％、Mo 0.04％、Pb 0.005％、Sn 0.003％，其它为Fe和不可避免的杂质；或者，C 0.36％、Si 0.28％、Mn 1.27％、P 0.020％、S 0.019％、Al 0.044％、B0.0020％、V 0.080％、Ti 0.08％、Cr 0.23％、Ni 0.30％、Cu 0.35％、Mo 0.15％、Pb 0.020％、Sn 0.030％，其它为Fe和不可避免的杂质；或者，C 0.35％、Si0.26％、Mn 1.26％、P 0.018％、S 0.015％、Al 0.030％、B 0.0019％、V 0.078％、Ti 0.05％、Cr 0.22％、Ni 0.20％、Cu 0.19％、Mo 0.11％、Pb 0.010％、Sn 0.014％，其它为Fe和不可避免的杂质；或者，C 0.30％、Si 0.15％、Mn 0.80％、P 0.011％、S 0.005％、Al 0.055％、B 0.0005％、V 0.150％、Ti 0.060％、Cr 0.30％、Ni 0.17％、Cu 0.21％、Mo 0.13％、Pb 0.005％、Sn 0.017％，其它为Fe和不可避免的杂质；或者，C 0.37％、Si 0.35％、Mn 1.50％、P 0.025％、S 0.030％、Al 0.017％、B0.0035％、V 0.008％、Ti 0.050％、Cr 0.19％、Ni 0.28％、Cu 0.11％、Mo 0.12％、Pb 0.010％、Sn 0.006％，其它为Fe和不可避免的杂质。
3.一种中碳微合金化工程机械履带链片用钢的生产工艺，包括转炉冶炼、钢包炉精炼、真空脱气、连铸、轧钢和热处理，得到的中碳微合金化工程机械履带链片用钢的化学组分按质量百分数为：C 0.30～0.37％、Si 0.15～0.35％、Mn 0.80～1.50％、P≤0.025％、S 0.005～0.030％、Al≤0.055％、B0.0005～0.0035％、V 0.008～0.15％、Ti≤0.080％、Cr≤0.30％、Ni 0.05～0.30％、Cu 0.08～0.35％、Mo 0.04～0.15％、Pb 0.005～0.020％、Sn 0.003～0.030％，其它为Fe和不可避免的杂质；所述轧钢在加热炉内进行，钢坯在加热炉内的加热时间大于4小时，钢坯开轧温度为1150℃-1180℃，终轧温度为930℃-980℃，轧制规格为φ60mm-φ70mm，热锯后圆钢下线采取堆垛缓冷，避开风口堆放，缓冷时间大于36小时；所述热处理包括：末端淬透性热处理和力学性能热处理；其中，所述末端淬透性热处理的工艺为：所述圆钢在890℃±10℃正火，然后在860℃±5℃淬火；所述力学性能热处理工艺为：所述圆钢在860℃±5℃淬火，然后在530℃±10℃回火。
4.如权利要求3所述的中碳微合金化工程机械履带链片用钢的生产工艺，其特征在于，所述转炉冶炼的过程包括：每炉转炉冶炼钢水加入白灰4000-5000kg，白云石900-2200kg，铁皮球1600-2200kg，出钢过程中加入锰铁200kg，矽锰合金1200kg，高碳铬铁200kg，铝硅锰200kg，增碳剂无烟煤160-330kg进行脱氧合金化，所述每炉转炉冶炼钢水的质量为120吨；所述转炉冶炼的出钢温度1596-1629℃，转炉终点钢水的碳质量百分数为0.04-0.19％，磷质量百分数为0.006-0.020％；其中，转炉铁水中磷的质量百分含量≤0.012％。
5.如权利要求3所述的中碳微合金化工程机械履带链片用钢的生产工艺，其特征在于，所述钢包炉精炼的过程包括：根据所述转炉冶炼后钢水成分及温度加辅料造渣，加合金微调和升温操作；其中，每炉转炉冶炼后钢水加入白灰300-400kg，矾土100-200kg，电石100-200kg造渣，每炉转炉冶炼后钢水的质量为120吨；根据精炼就位时钢水的成分每炉精炼就位的钢水加入锰铁50-300kg、硅铁60-120kg、钒铁90kg、硅钙钡镁100kg、硼铁15-16kg、喂入铝线100m进行微调，每炉精炼就位的钢水的质量为120吨；所述钢包炉精炼的就位温度1538-1581℃，钢包炉精炼的离位温度1621-1670℃，精炼处理时间32-55min。
6.如权利要求3所述的中碳微合金化工程机械履带链片用钢的生产工艺，其特征在于：所述真空脱气的深真空时间＞13min，深真空度≤0.10KPa，软吹时间10-16min，软吹流量45-50NL/min，上台温度1559-1611℃；所述真空脱气后喂入硅钙线150-200m进行夹杂物变性并且根据真空脱气时的钢水中的硫含量加入硫铁调节，使硫的质量百分含量在0.010-0.030％。
7.如权利要求3所述的中碳微合金化工程机械履带链片用钢的生产工艺，其特征在于：所述连铸的过热度为24-30℃，拉速为0.70m/min-1.15m/min；二冷区采用弱冷冷却，连铸铸坯下线采取下铺上盖型堆垛缓冷，避开风口堆放，缓冷时间大于36小时。
8.如权利要求3所述的中碳微合金化工程机械履带链片用钢的生产工艺，其特征在于，得到的中碳微合金化工程机械履带链片用钢的化学组分按质量百分数为：C 0.33％、Si 0.24％、Mn 1.24％、P 0.016％、S 0.013％、Al 0.023％、B 0.0017％、V 0.074％、Ti 0.01％、Cr 0.22％、Ni 0.05％、Cu 0.08％、Mo 0.04％、Pb 0.005％、Sn 0.003％，其它为Fe和不可避免的杂质；或者，C 0.36％、Si0.28％、Mn 1.27％、P 0.020％、S 0.019％、Al 0.044％、B 0.0020％、V 0.080％、Ti 0.08％、Cr 0.23％、Ni 0.30％、Cu 0.35％、Mo 0.15％、Pb 0.020％、Sn 0.030％，其它为Fe和不可避免的杂质；或者，C 0.35％、Si 0.26％、Mn 1.26％、P 0.018％、S 0.015％、Al 0.030％、B 0.0019％、V 0.078％、Ti 0.05％、Cr 0.22％、Ni 0.20％、Cu 0.19％、Mo 0.11％、Pb 0.010％、Sn 0.014％，其它为Fe和不可避免的杂质；或者，C 0.30％、Si 0.15％、Mn 0.80％、P 0.011％、S 0.005％、Al 0.055％、B0.0005％、V 0.150％、Ti 0.060％、Cr 0.30％、Ni 0.17％、Cu 0.21％、Mo 0.13％、Pb 0.005％、Sn 0.017％，其它为Fe和不可避免的杂质；或者，C 0.37％、Si0.35％、Mn 1.50％、P 0.025％、S 0.030％、Al 0.017％、B 0.0035％、V 0.008％、Ti 0.050％、Cr 0.19％、Ni 0.28％、Cu 0.11％、Mo 0.12％、Pb 0.010％、Sn 0.006％，其它为Fe和不可避免的杂质。
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