CN103589970A

CN103589970A - 非调质轴类零件用棒材及其制造工艺

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Publication number: CN103589970A
Application number: CN201310505403.7A
Authority: CN
Inventors: 周蕾; 程维玮; 高延祥; 杨伟宁; 刘文学; 孙华
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2033-10-24
Also published as: CN103589970B

Abstract

本发明涉及一种非调质类钢，具体来讲是一种非调质轴类零件用棒材，还涉及其制造工艺，其化学成分按重量百分比计包括：C0.35～0.41%，Si0.50～0.65%，Cr≤0.25%，Mn1.35～1.55%，Al0.010～0.040%，S0.015～0.065%，P≤0.025%，Nb0.010～0.040%,V0.010～0.034%,Ti0.010～0.040%,N0.0120～0.0200%,余量为Fe和不可避免的杂质；制造工艺中采用相变前快冷、相变中均匀冷却、相变后采用缓慢冷却的控冷方式；本发明通过合理的成分设计和轧后的控温冷却，得到力学性能优良的非调质轴类零件用棒材。

Description

非调质轴类零件用棒材及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种非调质类钢，具体来讲是一种非调质轴类零件用棒材，还涉及其制造工艺。

背景技术

非调质圆钢是在热轧状态或正火状态或锻造后空冷状态下具有与调质热处理态相当的综合力学性能的中碳低合金结构钢，该钢种具有简化生产工艺，较少变形开裂，从而降低能耗和生产成本，因此非调质钢受到各国的重视，得到迅速发展和应用；现有的非调质钢主要是通过添加一定量的合金元素如Cr、Ni或V等来提高强韧性，经检索发现，授权公告号为：CN102199731B的中国专利公开了“一种复合微合金化的大截面非调质钢”，该发明V含量在0.04%以上，添加了B元素，Si含量在0.4%以下，未对Al含量进行特殊控制，且棒材冲击功在40J以下；申请公布号为：CN102605249A的中国专利公开了一种“锰硼系低碳微合金高强度非调质钢及其生产方法”，该发明 V含量在0.08以上，添加了B元素，并且Si、Mn含量均较高，因此生产成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，减少加入的合金元素量，通过合理的成分设计和轧后的控温冷却，得到力学性能优良的非调质轴类零件用棒材。

本发明解决以上技术问题的技术方案：

一种非调质轴类零件用棒材，其化学成分按重量百分比计包括： C0.35～0.41%，Si0.50～0.65%，Cr≤0.25%，Mn1.35～1.55%，Al0.010～0.040%，S0.015～0.065%，P≤0.025%，Nb0.010～0.040%, V0.010～0.034%, Ti0.010～0.040%,N0.0120～0.0200%,余量为Fe和不可避免的杂质。

制造非调质轴类零件用棒材的工艺，包括以下工序：EAF冶炼→LF精炼→VD真空处理→轻压下工艺连铸→铸坯缓冷→铸坯检验→加热→除鳞→大压下轧制→控制冷却→入坑→矫直→修磨→探伤→成品检验→包装→标识→称重→入库，

EAF冶炼工序中：严格控制电炉终点碳、终点磷及出钢温度，采用偏心炉底无渣出钢，出钢过程钢包内加合金进行预脱氧，严禁出钢下渣；

LF精炼工序中：通过喂铝线和添加铝粒使钢水保证Al含量≥0.010%，全程吹氩充分搅拌，确保白渣时间≥30分钟；

VD真空处理工序中：在VD工位保持氩气搅拌，破真空后按目标值微调成分，喂入钙铁线进行夹杂物变性处理，保证氩气软吹时间在10分钟以上，钢中加钙后，可以避免形成长条状的硫化物夹杂，从而改善钢的各向异性。借助于喂丝机快速输入钢液，在钢液深处熔化溶解，起到脱氧、脱硫、去夹杂的作用，同时能对成分进行微调，能使金属及稀土等元素提高收得率，保证成份的稳定性。减少贵重元素的加入量，降低精炼成本。适用于炉外精炼过程中进行钢水钙处理；

轻压下工艺连铸工序中，大断面连铸机凝固末端轻压下连铸，过热度20-30℃；

大压下轧制工序中，轧制加热温度控制在1100-1280℃之间、开轧温度1100℃以上，终轧温度900℃以上；

大压下轧制工序中，采用双辊可逆式轧机，最大辊径φ950，单道最大压下量达80mm；

轧后控制冷却工序中，采用轧制后穿水快速冷却,上冷床温度控制在750℃以下,上冷床控制棒材间距均匀冷却、下冷床相变结束后入坑缓慢冷却。

本发明进一步限定的技术方案为：

进一步的，按重量百分比包括以下组分：C 0.35%，Si 0.65%，Cr 0.05%，Mn 1.55%，Al 0.010%，S 0.015%，P 0.013%，Nb 0.040%, V 0.034%, Ti 0.040%, N 0.0190%，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步的，按重量百分比包括以下组分：C0.36%，Si0.61%，Cr0.10%，Mn1.51%，Al0.013%，S0.028%，P0.010%，Nb0.036%, V0.032%, Ti0.033%, N0.0175%，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步的，按重量百分比包括以下组分：C0.37%，Si0.55%，Cr0.16%，Mn1.44%，Al0.017%，S0.046%，P0.009%，Nb0.025%, V0.026%, Ti0.025%, N0.0132%，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步的，按重量百分比包括以下组分：C0.38%，Si0.58%，Cr0.15%，Mn1.48%，Al0.021%，S0.050%，P0.011%，Nb0.023%, V0.030%, Ti0.024%, N0.0150%，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步的，按重量百分比包括以下组分：C0.39%，Si0.53%，Cr0.25%，Mn1.42%，Al0.032%，S0.038%，P0.015%，Nb0.010%, V0.019%, Ti0.018%, N0.0140%，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步的，按重量百分比包括以下组分：C0.40%，Si0.58%，Cr0.15%，Mn1.46%，Al0.016%，S0.054%，P0.012%，Nb0.026%, V0.027%, Ti0.027%, N0.0120%，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步的，按重量百分比包括以下组分：C 0.41%，Si 0.50%，Cr 0.20%，Mn 1.35%，Al 0.040%，S 0.065%，P 0.011%，Nb 0.016%, V 0.010%, Ti 0.010%, N 0.0125%，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步的，按标准GB/T2975-1998测得所述棒材的力学性能试验结果为：抗拉强度Rm 867～905MPa；屈服强度Rp0.2 568～585MPa；冲击吸收功 Aku 66～78J；布氏硬度 HB 257～270；断面收缩率 Z 50～53%；断后延伸率 A 18.5～20%。

总之，本发明采用Nb、V、Ti微量复合，含量均控制在0.034%以内，轧后采用相变前快冷、相变阶段均匀冷却、相变后入坑缓慢冷却的控冷工艺，既节省了成本，又细化组织、显著提高了强度及冲击韧性，圆钢冲击韧性达到65J以上，明显高于传统非调质钢，客户不需要锻造及调质处理，车削加工及表面感应淬火后直接使用。

具体实施方式

实施例

根据本发明的生产工艺，冶炼轧制本发明的钢种各实施例成分如表1所示；

表1：实施例的化学成分（wt%）；

Figure 2013105054037100002DEST_PATH_IMAGE001

。

一种非调质轴类零件用棒材的制造工艺，包括以下工序：EAF冶炼→LF精炼→VD真空处理→轻压下工艺连铸→铸坯缓冷→铸坯检验→加热→除鳞→大压下轧制→控制冷却→入坑→矫直→修磨→探伤→成品检验→包装→标识→称重→入库，具体参数如下

VD真空处理工序中：在VD工位保持氩气搅拌，破真空后按目标值微调成分，喂入CaFe线进行夹杂物变性处理，保证氩气软吹时间在10分钟以上；

大断面连铸机凝固末端轻压下连铸，最佳过热度20-30℃；

轧制加热温度控制在1100-1280℃之间、开轧温度1100℃以上，终轧温度900℃以上；

大压下轧制工序中：采用双辊可逆式轧机，最大辊径φ950，单道最大压下量达80mm；

轧后控冷工序中：采用轧制后穿水快速冷却,上冷床温度控制在750℃以下,上冷床控制棒材间距均匀冷却、下冷床相变结束后入坑缓慢冷却。

选取实施例的棒材进行低倍、夹杂物控制级别及力学性能检测所得数据如表2-4所示：

表2为低倍检测所得数据；

；

表3为棒材中夹杂物控制级别显微检测所得数据；

，表中A,硫化物类；B,氧化铝类；C，硅酸盐类；D，球状氧化物类；

表4为棒材力学性能检测所得数据；

，表中Rm，抗拉强度；Rp0.2，屈服强度；Aku，冲击吸收功；HB，布氏硬度；Z，断面收缩率；A，断后延伸率；

由表2-4可知，本发明棒材在下游客户加工成轴销、半轴，用于装于汽车及工程机械上，测试表明各项性能良好，完全满足使用要求。

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

1.一种非调质轴类零件用棒材，其特征在于：其化学成分按重量百分比计包括：C 0.35～0.41%，Si 0.50～0.65%，Cr≤0.25%，Mn 1.35～1.55%，Al 0.010～0.040%，S 0.015～0.065%，P≤0.025%，Nb 0.010～0.040%, V 0.010～0.034%, Ti 0.010～0.040%,N 0.0120～0.0200%,余量为Fe和不可避免的杂质。

2.制造权利要求1所述非调质轴类零件用棒材的工艺，包括以下工序：EAF冶炼→LF精炼→VD真空处理→轻压下工艺连铸→铸坯缓冷→铸坯检验→加热→除鳞→大压下轧制→控制冷却→入坑→矫直→修磨→探伤→成品检验→包装→标识→称重→入库，其特征在于：

所述EAF冶炼工序中：严格控制电炉终点碳、终点磷及出钢温度，采用偏心炉底无渣出钢，出钢过程钢包内加合金进行预脱氧，严禁出钢下渣；

所述LF精炼工序中：通过喂铝线和添加铝粒使钢水保证Al含量≥0.010%，全程吹氩充分搅拌，确保白渣时间≥30分钟；

所述VD真空处理工序中：在VD工序保持氩气搅拌，破真空后按目标值微调成分，喂入钙铁线进行夹杂物变性处理，保证氩气软吹时间在10分钟以上；

所述轻压下工艺连铸工序，大断面连铸机凝固末端轻压下连铸，过热度20-30℃；

所述大压下轧制工序，轧制加热温度控制在1100-1280℃之间、开轧温度1100℃以上，终轧温度900℃以上；

所述大压下轧制工序中：采用双辊可逆式轧机，最大辊径φ950，单道最大压下量达80mm；

所述轧后控制冷却工序中：轧制后穿水快速冷却,上冷床温度控制在750℃以下,上冷床控制棒材间距均匀冷却、下冷床相变结束后入坑缓慢冷却。

3.根据权利要求1所述的非调质轴类零件用棒材，其特征在于：按重量百分比包括以下组分：C 0.35%，Si 0.65%，Cr 0.05%，Mn 1.55%，Al 0.010%，S 0.015%，P 0.013%，Nb 0.040%, V 0.034%, Ti 0.040%, N0.0190%，余量为Fe和不可避免的杂质。

4.如权利要求1所述的非调质轴类零件用棒材，其特征在于：按重量百分比包括以下组分：C0.36%，Si0.61%，Cr0.10%，Mn1.51%，Al0.013%，S0.028%，P0.010%，Nb0.036%, V0.032%, Ti0.033%, N0.0175%，余量为Fe和不可避免的杂质。

5.如权利要求1所述的非调质轴类零件用棒材，其特征在于：按重量百分比包括以下组分：C0.37%，Si0.55%，Cr0.16%，Mn1.44%，Al0.017%，S0.046%，P0.009%，Nb0.025%, V0.026%, Ti0.025%, N0.0132%，余量为Fe和不可避免的杂质。

6.如权利要求1所述的非调质轴类零件用棒材，其特征在于：按重量百分比包括以下组分：C0.38%，Si0.58%，Cr0.15%，Mn1.48%，Al0.021%，S0.050%，P0.011%，Nb0.023%, V0.030%, Ti0.024%, N0.0150%，余量为Fe和不可避免的杂质。

7.如权利要求1所述的非调质轴类零件用棒材，其特征在于：按重量百分比包括以下组分：C0.39%，Si0.53%，Cr0.25%，Mn1.42%，Al0.032%，S0.038%，P0.015%，Nb0.010%, V0.019%, Ti0.018%, N0.0140%，余量为Fe和不可避免的杂质。

8.如权利要求1所述的非调质轴类零件用棒材，其特征在于：按重量百分比包括以下组分：C0.40%，Si0.58%，Cr0.15%，Mn1.46%，Al0.016%，S0.054%，P0.012%，Nb0.026%, V0.027%, Ti0.027%, N0.0120%，余量为Fe和不可避免的杂质。

9.如权利要求1所述的非调质轴类零件用棒材，其特征在于：按重量百分比包括以下组分：C 0.41%，Si 0.50%，Cr 0.20%，Mn 1.35%，Al 0.040%，S 0.065%，P 0.011%，Nb 0.016%, V 0.010%, Ti 0.010%, N 0.0125%，余量为Fe和不可避免的杂质。

10.如权利要求1-9任一权利要求所述的非调质轴类零件用棒材，其特征在于：按标准GB/T2975-1998测得所述棒材的力学性能试验结果为：屈服强度Rp0.2 568～585MPa；抗拉强度Rm 867～905MPa；冲击吸收功 Aku 66～78J；布氏硬度 HB 257～270；断面收缩率 Z 50～53%；断后延伸率 A 18.5～20%。