CN103451398B

CN103451398B - 一种50CrVA合金结构钢热轧圆钢棒材的制造方法

Info

Publication number: CN103451398B
Application number: CN201310402308.4A
Authority: CN
Inventors: 邓家木; 陈伟; 李金柱; 庾郁梅; 文玉兵; 彭燕来; 苏灿东
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Kunming Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Kunming Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2033-09-06
Also published as: CN103451398A

Abstract

本发明公开一种50CrVA合金结构钢热轧圆钢棒材的制造方法。本发明经过转炉冶炼、LF炉精炼、方坯连铸、钢坯加热、棒材轧制、堆冷等工序，生产出质量稳定、工艺力学性能优异的50CrVA合金结构圆钢Ф60mm棒材。本发明在炼钢环节采用转炉冶炼和LF炉精炼替代了传统的超高功率大电炉冶炼，具有质量稳定、生产成本低、耗电量小的特点；本发明通过对转炉冶炼、LF炉精炼、低温快轧及堆冷等工艺创新，生产出了质量稳定、综合性能优良的50CrVA合金结构圆钢，尤其适合作为载重汽车通轴与半轴用材，较现有技术的生产成本降低50元/吨材以上，经济效益显著。

Description

一种50CrVA合金结构钢热轧圆钢棒材的制造方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种生产成本低、质量稳定、综合性能优良的50CrVA合金结构热轧圆钢棒材的制造方法。

背景技术

50CrVA既是合金结构钢又是弹簧钢钢种，具有良好的力学性能和工艺性能，淬透性较高；经热处理后具有较好的韧性、高的比例极限和强度极限，以及较高的疲劳强度。被广泛应用于高负荷重要弹簧及工作温度<300℃的阀门弹簧、活塞弹簧、安全阀弹簧（即线材）和特殊工程类载重汽车的通轴、半轴（即棒材）。

工程类载重汽车的通轴、半轴通常采用45钢、40Cr棒材加工制做，用50CrVA合金结构热轧圆钢棒材制做的汽车通轴主要用于高档类载重汽车。为了保证汽车通轴、半轴的内在质量，通常45、40Cr、50CrVA钢种多数采用超高功率大电炉冶炼，并通过棒材轧机成材，生产成本较高。目前汽车制造厂商使用50CrVA合金结构钢圆钢棒材制做特殊工程类载重汽车的通轴、半轴部件，主要考虑其使用条件较为恶劣，载重量大和拖载专业装置等，因此对材料的强度、疲劳极限和冲击韧性要求较高。50CrVA系合金结构钢，避免了Si~Mn系钢的缺点，具有优良的工艺力学性能。钢中加入铬(Cr)，提高了钢的淬透性；同时加入钒(V)，使钢的内部组织晶粒细化，降低过热敏感性，保证了材料在高温使用条件下仍具有较高的弹性极限和屈服极限。

目前，国内已有50CrVA合金结构圆钢棒材生产工艺的研究报道，但其主要采用“超高功率大电炉冶炼，并通过棒材轧机轧制工艺”成材，其缺点为投资大、生产成本高，耗电量和石墨电极消耗大及粉尘多，不利于节能环保；而当前在中国专利数据库中也尚无涉及采用“转炉冶炼+LF炉外精炼+横列式轧机”低成本制造工艺生产50CrVA合金结构圆钢棒材的制造方法。

发明内容

为解决以上存在的不足，本发明的目的在于提供一种生产成本低、质量稳定、综合性能优良的50CrVA合金结构热轧圆钢棒材的制造方法。

本发明的目的是这样实现的：按质量百分比计，所述50CrVA合金结构钢热轧圆钢棒材的组分包括C 0.47~0.53wt%、Si 0.18~0.35wt%、Mn 0.55~0.70wt%、Cr 0.80~1.00wt%、V 0.105~0.145wt%、S≤0.020wt%、P≤0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；其屈服强度1200~1270MPa、抗拉强度1300~1400MPa、断后伸长率≥13.0%、断面收缩率≥45.0%、布氏硬度≤320HBW、总脱碳层深度0.13~0.29mm；其制造方法包括钢水冶炼、LF炉精炼、方坯连铸、钢坯加热、棒材轧制、堆冷工序，具体包括：

A、钢水冶炼：将化学组分C 4.0~5.0wt%、Si 0.35~0.65wt%、Mn 0.25~0.50wt%、P 0.080~0.150wt%、S 0.005~0.012wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的铁水、化学组分C 0.25~0.40wt%、Si 0.20~0.40wt%、Mn 0.40~0.70wt%、P 0.025~0.040wt%、S 0.020~0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的废钢及化学组分C 3.5~4.0wt%、Si 0.40~0.65wt%、Mn 0.30~0.60wt%、P 0.070~0.090wt%、S 0.020~0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的生铁加入LD氧气转炉中，采用顶底复合吹炼，并按常规量加入石灰、白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量≥0.10 wt%、≤0.13wt%，出钢温度控制为1648~1660℃；出钢前向钢包底部加入石灰和萤石，加入量分别为5.0kg/t_钢和0.4kg/t_钢，出钢时采用渣洗及全程底吹氩工艺，氩气流量为30~50NL/min；钢包中的钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入硅锰合金、硅铁、高碳铬铁、钒铁，至钢包中钢水量达到3/4时加完；所述硅锰合金包括Mn65.9wt%、Si17.5wt%、余量为Fe及不可避免的不纯物，其加入量为9.5~10.2kg/t_钢；所述硅铁包括Si73.7wt%、余量为Fe及不可避免的不纯物，其加入量为1.0kg/t_钢；所述高碳铬铁包括Cr57.6wt%、C7.6wt%、余量为Fe及不可避免的不纯物，其加入量为15.2~15.8 kg/t_钢；所述钒铁包括V78.5wt%、余量为Fe及不可避免的不纯物，其加入量为1.5~1.8kg/t_钢；出钢完毕后，对钢水吹氩2min；

B、LF炉精炼：将A步骤吹氩结束后的钢水吊至LF炉采用小氩量吹氩1min，流量为20~30NL/min，然后下电极化渣，控制渣碱度为5.0~7.0，是在电极通电3min后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样，若渣况较稀，则补加石灰2.5~4.0kg/t_钢，然后加入电石0.4~0.6 kg/t_钢调渣得到；之后将钢水温度加热至1595~1605℃喂入硅钙线，硅钙线包括56.5wt%的Si、29.5wt%的Ca、余量为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为2.5m/s，喂线量200m；喂线结束后采用小氩气量对钢水进行软吹氩10min，流量为20~30NL/min；然后加入钢水覆盖剂1.0kg/t，完成精炼；

C、方坯连铸：将B步骤结束后的钢水吊至小方坯铸机浇铸，在中间包温度为1510~1525℃，拉速为1.8~2.0m/min，二冷比水量为1.0~1.3L/kg，结晶器在电流强度300A、运行频率3Hz的条件下电磁搅拌，将钢水连铸成断面150mm×150mm的钢坯；

D、钢坯加热：将C步骤得到的钢坯送入微正压弱还原性气氛加热炉进行加热，钢坯加热时间为70~90min，加热温度为1070~1080℃；

E、棒材轧制：D步骤的钢坯从加热炉出钢后，采用横列式轧机轧制，开轧温度为1040~1060℃，终轧温度为860~920℃；

F、堆冷：将E步骤终轧后的钢材空冷，空冷后钢材剪切成定尺材，然后打捆堆冷，堆冷温度≤450℃，堆冷后经850℃柴油淬火、500℃回火的热处理工艺即获得50CrVA合金结构热轧圆钢棒材。

本发明在炼钢环节采用转炉冶炼和LF炉精炼替代了传统的超高功率大电炉冶炼，具有质量稳定、生产成本低、耗电量小的特点；在轧钢环节采用投资少或闲置利用的横列式轧机轧制，严格控制加热制度，防止钢的过热、脱碳，轧制过程采取“低温快轧”及堆冷工艺，保证了投资小和钢材的综合性能。本发明通过对转炉冶炼、LF炉精炼、低温快轧及堆冷等工艺创新，成本与传统“电炉冶炼+棒材轧机轧制”工艺相比降低50元/吨材以上，经济效益显著；生产出质量稳定、综合性能优良的50CrVA合金结构圆钢Ф60mm棒材,经850℃柴油淬火，500℃回火的热处理工艺后工艺力学性能如下：屈服强度ReL:1200～1270MPa，抗拉强度Rm: 1300～1400MPa，断后伸长率A：≥13.0%，断面收缩率 Z：≥45.0%，布氏硬度：≤320HBW，总脱碳层深度：0.13～0.29mm。

附图说明

图1为本发明方法工艺流程框图。

图中：110~钢水冶炼、120~钢包调质处理、200~LF炉精炼、300~方坯连铸、400~钢坯加热、500~棒材轧制、510~初轧、520~精轧、600~堆冷。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

如附图1所示，本发明包括钢水冶炼、LF炉精炼、方坯连铸、钢坯加热、棒材轧制、堆冷工序，具体包括：

所述的钢水冶炼是将化学组分C 4.0~5.0wt%、Si 0.35~0.65 wt%、Mn 0.25~0.50 wt% 、P 0.080~0.150wt%、 S 0.005~0.012wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的铁水、化学组分C0.25~0.40wt%、Si 0.20~0.40 wt%、Mn 0.40~0.70 wt% 、P 0.025~0.040wt%、S 0.020~0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的废钢及化学组分C3.5~4.0wt%、Si0.40~0.65 wt%、Mn 0.30~0.60 wt%、P 0.070~0.090wt%、S 0.020~0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的生铁加入转炉中，采用顶底复合吹炼，并按常规量加入石灰、白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量≥0.10 wt%，出钢温度控制为1640~1660℃；出钢前向钢包底部加入石灰和萤石，出钢时采用渣洗及全程底吹氩工艺；钢包中的钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入硅锰合金、硅铁、高碳铬铁、钒铁，至钢包中钢水量达到3/4时加完；出钢完毕后，对钢水吹氩；

所述的LF炉精炼是将A步骤吹氩结束后的钢水吊至LF炉采用小氩量吹氩，然后下电极化渣，控制渣碱度为5.0～7.0，之后将钢水温度加热至1595～1605℃喂入硅钙线，喂线结束后采用小氩气量对钢水进行软吹氩，然后加入钢水覆盖剂，完成精炼；

所述的方坯连铸是将B步骤结束后的钢水吊至小方坯铸机浇铸，在中间包温度为1510～1525℃，拉速为1.8～2.0m/min，二冷比水量为1.0～1.3L/kg，结晶器在电磁搅拌条件下，将钢水连铸成断面150mm×150mm的钢坯；

所述的钢坯加热是将C步骤得到的钢坯送入微正压弱还原性气氛加热炉进行加热，钢坯加热时间为70～90min，加热温度为1070～1100℃；

所述的棒材轧制是D步骤的钢坯从加热炉出钢后，采用横列式轧机轧制，开轧温度为1040～1060℃，终轧温度为860～920℃；

所述的堆冷是将E步骤终轧后的钢材空冷，空冷后钢材剪切成定尺材，然后打捆堆冷，堆冷温度≤450℃，堆冷后即获得50CrVA合金结构热轧圆钢棒材。

所述的50CrVA合金结构钢按质量百分比所计的组分包括C 0.47～0.53wt% 、Si 0.18～0.35wt% 、Mn 0.55～0.70wt% 、Cr 0.80～1.00wt% 、V 0.105～0.145wt% 、S≤0.020wt%、P≤0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

所述的钢水冶炼工序中的转炉为LD氧气转炉。

所述的钢水冶炼工序中，出钢前向钢包底部加入石灰和萤石的加入量分别为5.0kg/t_钢、0.4kg/t_钢。

所述的钢水冶炼工序中，钢包中加入的硅锰合金包括Mn65.9wt%、Si17.5wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，其加入量为9.5～10.2kg/t_钢。

所述的钢水冶炼工序中，钢包中加入的硅铁包括Si73.7wt% 、其余为Fe及不可避免的不纯物，其加入量为1.0kg/t_钢。

所述的钢水冶炼工序中，钢包中加入的高碳铬铁包括Cr57.6wt%、C7.6wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，其加入量为15.2～15.8 kg/t_钢。

所述的钢水冶炼工序中，钢包中加入的钒铁包括V78.5 wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，其加入量为1.5～1.8kg/t_钢。

所述的钢水冶炼工序中，全程底吹氩工艺的氩气流量为30～50NL/min。

所述的钢水冶炼工序中，出钢完毕后对钢水吹氩的时间为2min。

所述的LF炉精炼工序中的小氩量吹氩为流量20～30NL/min的氩气吹氩1min。

所述的LF炉精炼工序中，小氩气量软吹氩为流量20～30NL/min的氩气软吹氩10min。

所述的LF炉精炼工序中，控制渣碱度为5.0～7.0是在电极通电3min后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样，若渣况较稀，则补加石灰2.5～4.0kg/t_钢，然后加入电石0.4～0.6 kg/t_钢调渣得到。

所述的LF炉精炼工序中，硅钙线包括56.5wt%的Si、29.5wt%的Ca、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为2.5m/s，喂线量200m。

所述的LF炉精炼工序中，钢水覆盖剂的加入量为1.0 kg/t。

所述方坯连铸工序中结晶器的电磁搅拌是在电流强度300A、运行频率3HZ条件下进行电磁搅拌。

所述的钢坯加热工序中的加热炉为推钢式蓄热式加热炉。

所述的钢坯加热工序中，微正压加热炉是通过保持炉膛5～10Pa的压力得到。

所述的钢坯加热工序中，还原性气氛加热炉是向炉膛内通入预热1000℃的空气和煤气得到。

所述的钢坯加热工序中，棒材轧制工序中的横列式轧机为Φ470×1/Φ350×4轧机。

所述的钢坯加热工序中，Φ470×1/Φ350×4横列式轧机的总轧制道次为12道，第一列Φ470×1轧机，7个道次，轧制速度为 0.8～1.2m/s ；第二列Ф350×4轧机，5 个道次，终轧速度为3.5～4.0m/s。

所述的堆冷工序中的钢材经辊道输入至步进式冷床进行空冷。

所述的堆冷工序中，空冷后的钢材剪切成定尺材是通过下冷床剪切成长度为6米的定尺材。

所述的堆冷工序中，剪切成定尺材的钢材经常规收集、打捆、称重、挂牌，之后才将钢材吊至成品库进行堆冷，堆冷温度≤450℃。

实施例1

A、钢水冶炼：将化学组分C5.0wt%、Si0.65 wt%、Mn 0.50 wt% 、P 0.150wt%、S0.012wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的铁水、化学组分C00.40wt%、Si0.40wt%、Mn0.70 wt%、P 0.040wt%、S0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的废钢及化学组分C4.0wt%、Si0.65 wt%、Mn 0.60 wt%、P 0.090wt%、S0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的生铁加入转炉中，进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量0.12wt%，出钢温度1659℃；出钢前向钢包底部加入石灰和萤石，石灰加入量为：5.0kg/t_钢，萤石加入量为：0.4kg/t_钢；出钢时采用渣洗及全程底吹氩工艺，氩气流量控制为30NL/min，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按9.5kg/t_钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn65.9wt%，Si17.5wt%，余量为Fe；按1.0kg/t_钢的量，加入Si含量为73.7wt%的硅铁；按15.2kg/t_钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr57.6wt%，C7.6 wt%；按1.5kg/t_钢的量，加入V含量为78.5wt%的钒铁；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，对钢水吹氩2min，以促进钢水中夹杂物的上浮并排除，改善钢水洁净度；吹氩结束后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；

B、LF炉精炼：将A步骤出钢完毕的钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启流量为20NL/min的氩气吹氩1min，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3min后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰2.5kg/t_钢，然后加入电石0.4 kg/t_钢调渣，控制渣碱度为5.0；之后将钢水温度加热至1605℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si56.5wt%、Ca29.5wt%、余量为Fe，喂线速度为2.5m/s，喂线量200m；喂线结束采用流量为20NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩10min，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；

C、方坯连铸：在中间包温度为1525℃，拉速为2.0m/min，二冷比水量为1.3L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为3HZ的条件下，将B步骤的钢水连铸成断面150×150mm的钢坯；

D、钢坯加热：将C步骤的钢坯送入推钢式蓄热式加热炉进行加热。通入预热至1000℃的空气、煤气，加热炉内采用炉膛压力5Pa的微正压弱还原性气氛，以防止钢的过氧化和脱碳；钢坯加热时间控制为70min，加热温度为1100℃；

E、棒材轧制：将D步骤钢坯从加热炉出钢后，采取低温快轧原则，开轧温度控制为1070℃，采用Φ470×1/Φ350×4横列式轧机生产，总轧制道次为12道。第一列Φ470×1轧机，7个道次，轧制速度为 1.2m/s ；第二列Ф350×4轧机，5 个道次，终轧温度为920℃，终轧速度为4.0m/s；

F、堆冷：将E步骤终轧后的钢材经辊道送入冷床进行空冷，空冷后钢材下冷床剪切成长度为6m的定尺材，然后进行常规收集、打捆、称重、挂牌，之后将钢材吊至成品库进行堆冷，堆冷温度450℃，堆冷后即获得化学成份如下的50CrVA合金结构圆钢棒材：C：0.47wt%， Si：0.18wt%，Mn：0.55wt%，Cr：0.80wt%，V：0.105wt%，S：0.018wt%，P：0.023 wt%，余量为Fe及不可避免的不纯物。

本发明轧制的公称直径Ф60mm的50CrVA合金结构圆钢棒材经850℃柴油淬火并经500℃回火后具有优异的工艺力学性能见表1所示。

表1 50CrVA合金结构圆钢Ф60mm棒材经热处理后工艺力学性能

实施例2

A、钢水冶炼：是将化学组分C 4.5wt%、Si 0.50 wt%、Mn 0.425 wt% 、P 0.115wt%、S0.008wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的铁水、化学组分C0.325wt%、Si0.30wt%、Mn0.55wt%、P 0.033wt%、S 0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的废钢及化学组分C3.75wt%、Si0.525 wt%、Mn 0.45 wt%、P 0.080wt%、S 0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的生铁加入转炉中，进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量0.10wt%，出钢温度1652℃；出钢前向钢包底部加入石灰和萤石，石灰的加入量为：5.0kg/t_钢，萤石的加入量为：0.4kg/t_钢；出钢时采用渣洗及全程底吹氩工艺，氩气流量控制40NL/min，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按9.9kg/t_钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn65.9wt%，Si17.5wt%，余量为Fe；按1.0kg/t_钢的量，加入Si含量为73.7wt%的硅铁；按15.5 kg/t_钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr57.6wt%，C7.6wt%；按1.6kg/t_钢的量，加入V含量为78.5wt%的钒铁；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，对钢水吹氩2min，以促进钢水中夹杂物的上浮并排除，改善钢水洁净度；吹氩结束后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；

B、LF炉精炼：将A步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启流量25NL/min的氩气吹氩1min，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰3.2kg/t_钢，然后加入电石0.5kg/t_钢调渣，控制渣碱度为6.0；之后将钢水温度加热至1600℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si56.5wt%、Ca29.5wt%、余量为Fe，喂线速度为2.5m/s，喂线量200m；喂线结束采用流量为25NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间为10min，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；

C、方坯连铸：在中间包温度为1518℃，拉速为1.9m/min，二冷比水量为1.2L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为3HZ的条件下，将B步骤的钢水连铸成断面150×150mm的钢坯；

D、钢坯加热：将C步骤的钢坯送入推钢式蓄热式加热炉进行加热，通入预热至1000℃的空气、煤气，加热炉内采用炉膛压力8Pa的微正压弱还原性气氛，以防止钢的过氧化和脱碳；钢坯加热时间控制为80min，加热温度为1080℃；

E、棒材轧制：D步骤钢坯从加热炉出钢后，采取低温快轧原则，开轧温度控制为1050℃，采用Φ470×1/Φ350×4横列式轧机生产，总轧制道次为12道；第一列Φ470×1轧机，7个道次，轧制速度为 1.0m/s；第二列Ф350×4轧机，共5 个道次，终轧温度为880℃，终轧速度为3.8m/s；

F、堆冷：将E步骤终轧后的钢材经辊道送入冷床进行空冷，空冷后钢材下冷床剪切成长度为6m的定尺材，然后进行常规收集、打捆、称重、挂牌，之后将钢材吊至成品库进行堆冷，堆冷温度430℃，堆冷后即获得化学成份如下的50CrVA合金结构圆钢棒材：C：0.50 wt%， Si：0.26wt%，Mn：0.62wt%，Cr：0.90 wt%，V：0.125 wt%，S：0.020 wt%，P：0.025 wt%，余量为Fe及不可避免的不纯物。

本发明轧制的公称直径Ф60mm的50CrVA合金结构圆钢棒材经850℃柴油淬火并经500℃回火后具有优异的工艺力学性能见表2所示。

表2 50CrVA合金结构圆钢Ф60mm棒材经热处理后工艺力学性能

实施例3

A、钢水冶炼：将化学组分C 4.0wt%、Si 0.35 wt%、Mn 0.25 wt% 、P 0.080wt%、 S 0.005wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的铁水、化学组分C0.25wt%、Si0.20wt%、Mn0.40wt%、P0.025wt%、S0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的废钢及化学组分C3.5wt%、Si0.40 wt%、Mn 0.30 wt%、P 0.070wt%、S 0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的生铁加入转炉中，进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量0.13wt%，出钢温度1648℃；出钢前向钢包底部加入石灰和萤石，石灰的加入量为：5.0kg/t_钢，萤石的加入量为：0.4kg/t_钢；出钢时采用渣洗及全程底吹氩工艺，氩气流量控制为50NL/min，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按10.2kg/t_钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn65.9wt%，Si17.5wt%，余量为Fe；按1.0kg/t_钢的量，加入Si含量为73.7wt%的硅铁；按15.8 kg/t_钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr57.6 wt%，C7.6 wt%；按1.8kg/t_钢的量，加入V含量为78.5 wt%的钒铁；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，对钢水吹氩2min，以促进钢水中夹杂物的上浮并排除，改善钢水洁净度；吹氩结束后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；

B、LF炉精炼：将A步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启流量为30NL/min的氩气吹氩1min，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3min后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰4.0kg/t_钢，然后加入电石0.6 kg/t_钢调渣，控制渣碱度为7.0；之后将钢水温度加热至1595℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si56.5wt%、Ca29.5 wt%、余量为Fe，喂线速度为2.5m/s，喂线量200m；喂线结束采用流量为30NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间为10min，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；

C、方坯连铸：在中间包温度为1510℃，拉速为1.8m/min，二冷比水量为1.0L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为3HZ的条件下，将B步骤的钢水连铸成断面150×150mm的钢坯；

D、钢坯加热：将C步骤的钢坯送入推钢式蓄热式加热炉进行加热，通入预热至1000℃的空气、煤气，加热炉内采用炉膛压力10Pa的微正压弱还原性气氛，以防止钢的过氧化和脱碳；钢坯加热时间控制为90分钟，加热温度为1070℃；

E、棒材轧制：D步骤钢坯从加热炉出钢后，开轧温度控制为1040℃，采用Φ470×1/Φ350×4横列式轧机生产，总轧制道次为12道；粗轧Φ470×1轧机，7个道次，轧制速度为 0.8m/s；第二列Ф350×4轧机，共5 个道次，终轧温度为860℃，终轧速度为3.5m/s；

F、堆冷：将E步骤终轧后的钢材经输出辊道送入冷床进行空冷，空冷后钢材下冷床剪切成长度为6m的定尺材，然后进行常规收集、打捆、称重、挂牌，之后将钢材吊至成品库进行堆冷，堆冷温度420℃，堆冷后即获得化学成份如下的50CrVA合金结构圆钢棒材：C：0.53 wt%， Si：0.35wt%，Mn：0.70 wt%，Cr：1.00 wt%，V：0.145 wt%，S：0.013wt%， P：0.018 wt%，余量的Fe及不可避免的不纯物。

本发明轧制的公称直径Ф60mm的50CrVA合金结构圆钢棒材经850℃柴油淬火并经500℃回火后具有优异的工艺力学性能见表3所示。

表3 50CrVA合金结构圆钢Ф60mm棒材经热处理后工艺力学性能

Claims

1. 一种50CrVA合金结构钢热轧圆钢棒材的制造方法，其特征在于按质量百分比计，所述50CrVA合金结构钢热轧圆钢棒材的组分包括C 0.47~0.53wt%、Si 0.18~0.35wt%、Mn 0.55~0.70wt%、Cr 0.80~1.00wt%、V 0.105~0.145wt%、S≤0.020wt%、P≤0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；其屈服强度1200~1270MPa、抗拉强度1300~1400MPa、断后伸长率≥13.0%、断面收缩率≥45.0%、布氏硬度≤320HBW、总脱碳层深度0.13~0.29mm；其制造方法包括钢水冶炼、LF炉精炼、方坯连铸、钢坯加热、棒材轧制、堆冷工序，具体包括：

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于所述钢坯加热工序中的加热炉为推钢式蓄热式加热炉；所述微正压加热炉是通过保持炉膛5~10Pa的压力得到；所述还原性气氛加热炉是向炉膛内通入预热1000℃的空气和煤气得到。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于所述棒材轧制工序中的横列式轧机为Φ470×1/Φ350×4轧机；所述Φ470×1/Φ350×4横列式轧机的总轧制道次为12道；第一列Φ470×1轧机，7个道次，轧制速度为0.8~1.2m/s；第二列Ф350×4轧机，5个道次，终轧速度为3.5~4.0m/s。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于所述堆冷工序中的钢材经辊道输入至步进式冷床进行空冷；所述空冷后的钢材剪切成定尺材是通过下冷床剪切成长度为6米的定尺材。