專(zhuān)利名稱(chēng)：一種提高鐵素體—珠光體型非調(diào)質(zhì)鋼屈強(qiáng)比的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼材調(diào)質(zhì)工藝方法，具體是一種提高鐵素體一珠光體型非調(diào)質(zhì)鋼屈強(qiáng)比的方法。
背景技術(shù)：
一般而言，機(jī)械結(jié)構(gòu)用的部件都采用熱鍛后通過(guò)淬火+回火(調(diào)質(zhì)處理)來(lái)獲得強(qiáng)度和韌性的調(diào)質(zhì)鋼，但調(diào)質(zhì)處理要化費(fèi)大量的時(shí)間及能源，所以近年來(lái)開(kāi)發(fā)了不進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，在熱鍛(軋)狀態(tài)或正火狀態(tài)下也能獲得所需性能的機(jī)械結(jié)構(gòu)部件用鐵素體一珠光體型非調(diào)質(zhì)鋼。機(jī)械結(jié)構(gòu)用的部件，特別是行走零部件，為了提高其安全性，不僅要避免零部件的破壞(斷裂)，還要避免由于零件變形，產(chǎn)生裂紋源，導(dǎo)致零件過(guò)早地疲勞失效，因此對(duì)其屈服強(qiáng)度要求也非常嚴(yán)格。然而，鐵素體一珠光體型非調(diào)質(zhì)鋼檢驗(yàn)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)屈服強(qiáng)度偏低，但抗拉強(qiáng)度較高的情況。通常，屈服強(qiáng)度是在抗拉強(qiáng)度即硬度提高的情況下才會(huì)提高，但硬度上升會(huì)使切削加工性能變差，因此，提高硬度并不是一種最好的方法。提高屈服強(qiáng)度最好的方法是提高屈強(qiáng)比，即提高屈服強(qiáng)度與硬度成比例的抗拉強(qiáng)度之比值。鐵素體一珠光體非調(diào)質(zhì)鋼通常為中碳含釩鋼，其強(qiáng)化機(jī)理為:在鍛造(軋制)溫度下，使奧氏體充分合金化，在鍛造(軋制)后或正火冷卻過(guò)程中析出細(xì)小彌散分布的碳氮化釩，并發(fā)生沉淀強(qiáng)化，且先共析鐵素體呈細(xì)小狀彌散析出，再分割和細(xì)化奧氏體晶粒，使鋼的強(qiáng)度得以增加，基體組織顯著強(qiáng)化。但隨著冶金裝備及工藝技術(shù)的不斷改進(jìn)，鋼中有害氣體氫、氧含量顯著降低的同時(shí)，鋼中氮含量也明顯降低，特別是轉(zhuǎn)爐冶煉的鋼種氮含量較低，約30PPm，傳統(tǒng)的微合金化元素的作用無(wú)法得到充分發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:如何提高鐵素體一珠光體型非調(diào)質(zhì)鋼屈強(qiáng)比，保證材料易于加工、綜合性能良好、結(jié)構(gòu)零件使用壽命高，而且成本低廉。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種提高鐵素體一珠光體型非調(diào)質(zhì)鋼屈強(qiáng)比的方法，首先進(jìn)行冶煉，然后進(jìn)行鋼包爐精煉，
冶煉:將占裝爐量10%-30%的廢鋼加入轉(zhuǎn)爐中，再加滿(mǎn)預(yù)處理后鐵水開(kāi)始吹氧，開(kāi)吹5-10分鐘加入造渣材料石灰，廢鋼熔化和鐵水氧化同時(shí)進(jìn)行，在冶煉過(guò)程中廢鋼及石灰等爐料迅速熔化，同時(shí)脫C、脫P(yáng)、去氣、去夾雜，在P < 0.015%后，轉(zhuǎn)爐出鋼；轉(zhuǎn)爐出鋼前，根據(jù)所冶煉的鋼種，在鋼包精煉爐的鋼包內(nèi)加入含有對(duì)應(yīng)元素的鐵合金、石灰、合成洛、娃招鋇、螢石并烘烤不少于30分鐘，然后把轉(zhuǎn)爐出鋼的鋼水倒入鋼包中，鋼水在鋼包中進(jìn)行初步合金化；鐵合金中合金元素的含量要高、成分準(zhǔn)確、有害元素含量低。鐵合金加入量應(yīng)使鋼水中對(duì)應(yīng)元素的含量達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求的中下限。鋼包爐精 煉:把進(jìn)行初步合金化鋼包移到精煉工位，在還原條件下進(jìn)一步脫氧、去夾雜、脫S，同時(shí)加入對(duì)應(yīng)元素的鐵合金，調(diào)整鋼水成分，控制鋼水中的Cu為0.15-0.30%，其他元素控制在標(biāo)準(zhǔn)的中限，然后進(jìn)行真空脫氣、模鑄成錠、紅送鋼錠、軋制成材。作為一種優(yōu)選方式:冶煉工序中，所述廢鋼中的P彡0.035%、S彡0.040% ;所述預(yù)處理后鐵水，P^0.070%、S^0.010%，溫度為 1250°C—1500°C。作為一種優(yōu)選方式:冶金工序中，在鋼包精煉爐的鋼包內(nèi)加入6-10Kg/噸的石灰(分母為轉(zhuǎn)爐出鋼的鋼水)、2_6Kg/噸的合成渣(分母為轉(zhuǎn)爐出鋼的鋼水)、l_4Kg/噸的硅鋁鋇(分母為轉(zhuǎn)爐出鋼的鋼水)、2_6Kg/噸的螢石(分母為轉(zhuǎn)爐出鋼的鋼水)。本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)本發(fā)明屈強(qiáng)比由0.55提高到0.65左右，本發(fā)明成本低、可操作性強(qiáng)、處理后的鋼屈強(qiáng)比高，綜合性能良好，易于加工，零件使用壽命高。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
本實(shí)施例的成分的質(zhì)量百分配比為:
C=0.45% ；Si=0.25% ；Μη=0.83% ；P=0.013% ；S=0.002% ； V=0.11% ；Cu=0.15% ;其余為 Fe與不可避免的雜質(zhì)。I 冶煉
(I)將廢鋼熔化和氧化，把廢鋼9噸加入60噸轉(zhuǎn)爐中，廢鋼中的P=0.033%、S=0.029% ；再把53噸預(yù)處理后的鐵水加入到同一電爐中，預(yù)處理后的鐵水溫度為1451°C、P=0.047%,S=0.009%。(2)加入鐵水后開(kāi)始吹氧助熔，吹氧5分鐘后加入石灰1150 Kgo在冶煉過(guò)程中廢鋼和石灰迅速熔化，同時(shí) 脫C、脫P(yáng)、去氣、去夾雜。(3)鋼水溫度達(dá)到 1660-1680C 彡 0.20%，P 彡 0.020% 時(shí)出鋼。本實(shí)施例的出鋼溫度為1661°C，C=0.23%，P=0.008% ;然后把鋼水倒入裝有硅錳合金220 kg、碳錳合金300 kg、石灰500 kg、合成渣300 kg、硅鋁鋇200Kg，螢石200Kg，增碳劑14包(7Kg/包)并烘烤35分鐘的鋼包精煉爐的鋼包內(nèi)，鋼水在該鋼包內(nèi)進(jìn)行鋼水初步
合金化。II鋼包爐精煉
(I)把裝有鋼水的鋼包精煉爐的鋼包移到LF精煉工位，測(cè)溫1564°C，喂Al線(xiàn)lOOKg，送電，加電石65Kg。(2)取樣分析，鋼水的化學(xué)成分的重量百分配比為:
C=0.32% ；Si=0.25% ；Μη=0.65% ；P=0.012% ；S=0.003% ； V=0.01% ;其余為 Fe 與不可避免
的雜質(zhì)。調(diào)洛加石灰300Kg、調(diào)成分加碳猛95Kg,碳粉90Kg,銅板95Kg。(3)取樣分析，鋼水的化學(xué)成分的重量百分配比為:
C=0.41% ；Si=0.27% ；Μη=0.78% ；P=0.013% ；S=0.002% ； V=0.01% ；Cu=0.15%其余為 Fe 與不可避免的雜質(zhì)。調(diào)渣加石灰200Kg ;調(diào)成分加釩鐵125Kg。(4)取樣分析，鋼水的化學(xué)成分的重量百分配比為:
C=0.42% ；Si=0.28% ；Μη=0.78% ；P=0.013% ；S=0.002% ；V=0.11% ;其余為 Fe 與不可避免的雜質(zhì)。
(5)測(cè)溫1668。。，精煉結(jié)束。之后，進(jìn)行真空脫氣處理、模鑄成鋼錠，澆鑄過(guò)程取樣分析化學(xué)成分，鋼的熔煉成分如下:
C=0.43% ； Mn=0.79% ； Si=0.28% ； V=0.11% ； P=0.013%；S=0.002% ；Cu=0.15% ；其
余為Fe與不可避免的雜質(zhì)。鋼錠紅送型材廠加熱并軋制成200mm方鋼。經(jīng)正火處理后，在對(duì)角線(xiàn)1/2處取樣，力學(xué)性能如表I。實(shí)施例二
本實(shí)施例的成分的質(zhì)量百分配比為:
C=0.46% ； Si=0.28% ； Mn=0.77 % ； P=0.011% ；S=0.001% ； V=0.11% ;Cu=0.21% ;其余為Fe與不可避免的雜質(zhì)。I冶煉
(I)將廢鋼熔化和氧化，把廢鋼5噸加入60噸轉(zhuǎn)爐中，廢鋼中的P=0.029%、S=0.036% ；再把56噸預(yù)處理后的鐵水加入到同一轉(zhuǎn)爐中，預(yù)處理后的鐵水溫度為1442°C、P=0.061%,S=0.013%。(2)加入鐵水后開(kāi)始吹氧助熔，吹氧5分鐘后加入石灰1210 Kgo在冶煉過(guò)程中廢鋼和石灰迅速熔化，同時(shí)脫C、脫P(yáng)、去氣、去夾雜。(3)鋼水溫度達(dá)到 1660_1680°C，C 彡 0.20%，P 彡 0.020% 時(shí)出鋼。本實(shí)施例的出鋼溫度為1671°C，C=0.24%，P=0.010% ;然后把鋼水倒入裝有硅錳合金250 kg、碳錳合金300 kg、石灰500 kg、合成渣300 kg、硅鋁鋇200Kg，螢石200Kg，增碳劑14包(7Kg/包)并烘烤39分鐘的鋼包精煉爐的鋼包內(nèi)，鋼水在該鋼包內(nèi)進(jìn)行鋼水初步
合金化。II鋼包爐精煉
(I)把裝有鋼水的鋼包精煉爐的鋼包移到LF精煉工位，測(cè)溫1557°C，喂Al線(xiàn)lOOKg，送電，加電石70Kg。(2)取樣分析，鋼水的化學(xué)成分的重量百分配比為:
C=0.31% ；Si=0.27% ；Μη=0.66% ；P=0.01% ；S=0.003% ； V=0.01% ;其余為 Fe 與不可避免
的雜質(zhì)。調(diào)渣加石灰200Kg、合成渣200Kg ;調(diào)成分加碳錳llOKg，碳粉95Kg，銅板140Kg。(3)取樣分析，鋼水的化學(xué)成分的重量百分配比為:
C=0.45% ；Si=0.28% ；Μη=0.77% ；P=0.011% ；S=0.002% ； V=0.01% ;其余為 Fe 與不可避免的雜質(zhì)。調(diào)渣加石灰200Kg ;調(diào)成分加釩鐵125Kg、碳粉20Kg。(4)取樣分析，鋼水的化學(xué)成分的重量百分配比為:
C=0.46% ；Si=0.28% ；Μη=0.77% ；P=0.011% ；S=0.001% ；V=0.11% ;其余為 Fe 與不可避免的雜質(zhì)。(5)測(cè)溫1668。。，精煉結(jié)束。之后，進(jìn)行真空脫氣處理、模鑄成鋼錠，澆鑄過(guò)程取樣分析化學(xué)成分，鋼的熔煉成分如下:C=0.46% ； Mn=0.77% ； Si=0.28% ； V=0.11% ； P=0.013% ；S=0.001% ；Cu=0.23% ；其
余為Fe與不可避免的雜質(zhì)。鋼錠紅送型材廠加熱并軋制成260m方鋼。經(jīng)正火處理后，在對(duì)角線(xiàn)1/2處取樣，力學(xué)性能如表I。實(shí)施例三
本實(shí)施例的成分的質(zhì)量百分配比為:
C=0.44% ； Si=0.25% ； Mn=0.79 % ； P=0.007% ；S=0.001% ； V=0.12% ；Cu=0.25% ;其余為Fe與不可避免的雜質(zhì)。I 冶煉
(I)將廢鋼熔化和氧化，把廢鋼6噸加入60噸轉(zhuǎn)爐中，廢鋼中的P=0.026%、S=0.032% ；再把55噸預(yù)處理后的鐵水加入到同一轉(zhuǎn)爐中，預(yù)處理后的鐵水溫度為1437°C、P=0.049%,S=0.011%。(2)加入鐵水后開(kāi)始吹氧助熔，吹氧5分鐘后加入石灰1200 Kgo在冶煉過(guò)程中廢鋼和石灰迅速熔化，同時(shí)脫C、脫P(yáng)、去氣、去夾雜。(3)鋼水溫度達(dá)到 1660-1680C 彡 0.20%，P 彡 0.020% 時(shí)出鋼。
·
本實(shí)施例的出鋼溫度為1674°C，C=0.27%，P=0.006% ;然后把鋼水倒入裝有硅錳合金250 kg、碳錳合金300 kg、石灰500 kg、合成渣300 kg、硅鋁鋇200Kg，螢石200Kg，增碳劑14包(7Kg/包)并烘烤39分鐘的鋼包精煉爐的鋼包內(nèi)，鋼水在該鋼包內(nèi)進(jìn)行鋼水初步
合金化。II鋼包爐精煉
(I)把裝有鋼水的鋼包精煉爐的鋼包移到LF精煉工位，測(cè)溫1551°C，喂Al線(xiàn)lOOKg，送電，加電石70Kg。(2)取樣分析，鋼水的化學(xué)成分的重量百分配比為:
C=0.33% ；Si=0.26% ；Μη=0.65% ；P=0.007% ；S=0.003% ； V=0.01% ;其余為 Fe 與不可避免
的雜質(zhì)。調(diào)洛加石灰200Kg、合成洛200Kg ;調(diào)成分加碳猛lOOKg,碳粉90Kg,銅板195Kg。(3)取樣分析，鋼水的化學(xué)成分的重量百分配比為:
C=0.44% ；Si=0.28% ；Μη=0.76% ；P=0.007% ；S=0.001% ； V=0.01% ;其余為 Fe 與不可避免的雜質(zhì)。調(diào)渣加石灰200Kg ;調(diào)成分加釩鐵125Kg、碳粉20Kg。(4)取樣分析，鋼水的化學(xué)成分的重量百分配比為:
C=0.45% ；Si=0.28% ；Μη=0.77% ；P=0.007% ；S=0.001% ；V=0.11% ;其余為 Fe 與不可避免的雜質(zhì)。(5)測(cè)溫1662°C,精煉結(jié)束。之后，進(jìn)行真空脫氣處理、模鑄成鋼錠，澆鑄過(guò)程取樣分析化學(xué)成分，鋼的熔煉成分如下:
C=0.45% ； Mn=0.77% ； Si=0.28% ； V=0.11% ； P=0.008% ；S=0.001% ；Cu=0.30% ；其
余為Fe與不可避免的雜質(zhì)。鋼錠紅送型材廠加熱并軋制成260m方鋼。經(jīng)正火處理后，在對(duì)角線(xiàn)1/2處取樣，力學(xué)性能如表1。表 權(quán)利要求
1.一種提高鐵素體一珠光體型非調(diào)質(zhì)鋼屈強(qiáng)比的方法，其特征在于:首先進(jìn)行冶煉，然后進(jìn)行鋼包爐精煉， 冶煉:將占裝爐量10%-30%的廢鋼加入轉(zhuǎn)爐中，再加滿(mǎn)預(yù)處理后鐵水開(kāi)始吹氧，開(kāi)吹5-10分鐘加入造渣材料石灰，廢鋼熔化和鐵水氧化同時(shí)進(jìn)行，在冶煉過(guò)程中廢鋼及石灰等爐料迅速熔化，同時(shí)脫C、脫P(yáng)、去氣、去夾雜，在PS 0.015%后，轉(zhuǎn)爐出鋼；轉(zhuǎn)爐出鋼前，根據(jù)所冶煉的鋼種，在鋼包精煉爐的鋼包內(nèi)加入含有對(duì)應(yīng)元素的鐵合金、石灰、合成洛、娃招鋇、螢石并烘烤不少于30分鐘，然后把轉(zhuǎn)爐出鋼的鋼水倒入鋼包中，鋼水在鋼包中進(jìn)行初步合金化； 鋼包爐精煉:把進(jìn)行初步合金化鋼包移到精煉工位，在還原條件下進(jìn)一步脫氧、去夾雜、脫S，同時(shí)加入對(duì)應(yīng)元素的鐵合金，調(diào)整鋼水成分，控制鋼水中的Cu為0.15-0.30%，其他元素控制在標(biāo)準(zhǔn)的中限，然后進(jìn)行真空脫氣、模鑄成錠、紅送鋼錠、軋制成材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鐵素體一珠光體型非調(diào)質(zhì)鋼屈強(qiáng)比的方法，其特征在于:冶煉工序中，所述廢鋼中的P彡0.035%、S彡0.040% ;所述預(yù)處理后鐵水，PS 0.070%、S 彡 0.010%，溫度為 1250°C—1500°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鐵素體一珠光體型非調(diào)質(zhì)鋼屈強(qiáng)比的方法，其特征在于:冶金工序中，在鋼包精煉爐的鋼包內(nèi)加入6-10Kg/噸的石灰、2-6Kg/噸的合成渣、l-4Kg/噸的硅鋁鋇、2-6Kg/噸 的螢石。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋼材調(diào)質(zhì)工藝方法，具體是一種提高鐵素體—珠光體型非調(diào)質(zhì)鋼屈強(qiáng)比的方法。首先進(jìn)行冶煉，然后進(jìn)行鋼包爐精煉，在P≤0.015%后，轉(zhuǎn)爐出鋼；根據(jù)所冶煉的鋼種，在鋼包精煉爐的鋼包內(nèi)加入含有對(duì)應(yīng)元素的鐵合金、石灰、合成渣、硅鋁鋇、螢石并烘烤，鋼水在鋼包中進(jìn)行初步合金化；在還原條件下進(jìn)一步脫氧、去夾雜、脫S，同時(shí)加入對(duì)應(yīng)元素的鐵合金，調(diào)整鋼水成分，控制鋼水中的Cu為0.15-0.30%。本發(fā)明的有益效果是通過(guò)本發(fā)明屈強(qiáng)比由0.55提高到0.65左右，本發(fā)明成本低、可操作性強(qiáng)、處理后的鋼屈強(qiáng)比高，綜合性能良好，易于加工，零件使用壽命高。
文檔編號(hào)C21C7/00GK103255257SQ20131017457
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月13日
發(fā)明者王玉玲, 鄔中華, 王之香 申請(qǐng)人:山西太鋼不銹鋼股份有限公司