CN103952640A

CN103952640A - 一种35MnB钢及其制备方法

Info

Publication number: CN103952640A
Application number: CN201410170542.3A
Authority: CN
Inventors: 谢志雄; 刘年富; 邓湘斌; 岳峰; 钟凡
Original assignee: Shaogang Songshan Co Ltd Guangdong
Current assignee: SGIS Songshan Co Ltd; Shaogang Songshan Co Ltd Guangdong
Priority date: 2014-04-26
Filing date: 2014-04-26
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2034-04-26
Also published as: CN103952640B

Abstract

一种35MnB钢，其组分重量百分含量为：C：0.33%～0.36%，Si：0.20%～0.30%，Mn：1.20～1.40%，Cr：≤0.30%，S≤0.025%，P≤0.025%，Ni≤0.20%，Cu≤0.20%，Ti：0.015%～0.035%，B：0.0005～0.0030%，Al：0.015～0.035%，[O]≤20×10^-6，[N]≤35×10^-6；并通过转炉冶炼，然后进行LF钢包炉精炼，再次通过RH真空脱气，最后通过连铸获得铸坯。从根本上降低生产该钢种的能耗成本；降低35MnB钢的B元素损耗，提高了炼钢过程硼铁的收得率，可以改进35MnB钢淬透性的稳定性；同时采用低过热度、电磁搅拌、恒温恒速浇铸工艺，减少C、Mn等元素的偏析，使成分更加均匀，降低淬透性的波动。

Description

一种35MnB钢及其制备方法

技术领域

本发明属于特殊钢类冶炼技术领域，尤其是涉及一种用于挖掘机、推土机等工程机械和坦克等军工机械的履带链轨节，承受冲击和负荷的汽车转向节、齿轮等机械零件，对耐磨性要求较高的机床蜗杆、连杆等传动零件的35MnB钢及其制备方法。

背景技术

35MnB钢淬透性好，经过不同的热处理可以满足多种性能条件和用途，经调质后可用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件；经淬火及低温回火后可用于制造承受重负荷、低冲击及具有耐磨性的零件；经碳氮共渗处理可用于各种传动零件。 35MnB钢中硼能有效的提高钢的淬透性，其原理是以固溶形式存在的微量硼（0.001%左右）可以吸附在奥氏体晶界，降低晶界能量，阻抑铁素体晶核的形成，成倍地提高中低碳钢的淬透性，因此中低碳钢常添加0.0005～0.0035%的微量硼来提高钢的淬透性。但是硼是极活泼的元素，与氧、氮均有很强的亲和力，很容易被氧化生成B₆O或B₂O₃，或者与氮化合生成BN，这些均是阻止含硼钢的硼发挥提高淬透性作用的有害物质。因此，为保证硼提高淬透性的作用，必须在钢的冶炼过程中首先采用铝脱去钢水中的自由氧，并用钒或钛固定钢水中的氮，才能保证加入硼的有效作用。

现有技术主要采用电炉+LF炉精炼+VD(或RH)脱气处理的工艺路径生产35MnB，该方法具有以下几个主要的缺点：

1、电炉主要采用废钢为原料进行生产，废钢中的杂质元素、残余元素的含量比较高，可控性较差。

2、电炉生产耗电量大，导致35MnB钢的能耗成本增高。

3、电炉冶炼过程中电弧会将空气中的氮气电解，导致钢水中的N含量急剧升高，为了保证酸溶B的含量，需要添加较多的钒铁和钛铁进行固氮,增加了固氮的成本和难度。如《特殊钢》2008年第2期中公开的《90 t电弧炉-LF(VD)-连铸-连轧流程生产链轨节钢35MnB的工艺实践》文献，其中就添加0.08～0.12%的钒和0.03%左右的钛进行固氮。

发明内容

为克服上述的技术缺点，本发明提供一种35MnB钢及其制备方法，该方法不仅生产成本较低，而且不需要添加钒，只需添加0.035%左右的钛进行固氮就能保证酸溶B的含量，从而获得淬透性J9为46～53HRC、J15≥30HRC的35MnB钢。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种35MnB钢，其包括如下重量百分比(wt%)的主成分：C：0.33%～0.36%，Si：0.20%～0.30%，Mn：1.20～1.40%，Cr：≤0.30%，Ni≤0.20%，Cu≤0.20%，Ti：0.025%～0.040%，B：0.0005～0.0030%，Al：0.015～0.035%，其还包括如下重量百分比(wt%)的残余成分：[O]≤20×10^-6，[N] ≤35×10^-6，S≤0.025%，P≤0.025%，Fe为上述主成分和残余成分之外的余量。

制备上述35MnB钢的工艺步骤是：

第一步：转炉冶炼，向转炉中加入10%左右的废钢，然后兑入铁水进行冶炼，终点出钢控制目标：C≥0.08%，P≤0.015%，出钢过程进行挡渣操作，减少下渣；

第二步：LF钢包炉精炼，确保第一步产生的钢水具有良好的还原性和流动性，控制炉渣碱度为3.5～4.0，同时控制好Ar气流量，防止钢水翻滚厉害产生卷渣。在LF炉调整好钢水温度和除Ti、B之外的钢水成分；

第三步：RH真空脱气，对钢水真空处理5min之后加入钛铁固氮，Ti含量达到0.025%～0.040%的控制目标后加入硼铁，真空度在0.266kPa以下保持≥20min,真空处理结束后，喂入纯钙线150m或钙铁线200m，喂线结束后进行软吹氩操作，保持吹氩20 min以上，以促进夹杂物的上浮去除；

在开浇炉时，软吹时间≥25min；

第四步：连铸，连铸过程使用大包长水口氩封、中包水口浸入、中包覆盖剂、结晶器保护渣等措施对钢水进行全程保护浇注，中间包浇注温度控制在1520±20℃，视中间包温度情况采用0.50 m/min 至0.60m/min的恒速进行浇注，同时采用结晶器电磁搅拌、二次冷却水弱冷等工艺措施改善铸坯的内部质量，铸坯切割下线后，进行堆垛缓冷或是红送加热轧制。

为了稳定控制钢中的P含量，在所述步骤一中，加入的废钢为轧钢过程切头尾的优质废钢，减少废钢带入的P；在出钢过程采用滑板挡渣技术严格控制下渣量，防止下渣回P。

为了提高钢的末端淬透性的稳定性，在所述步骤一至三中，严格控制钢水中的氧含量。

为提高35MnB钢的成分均匀性，在所述步骤四中，采用低过热度、末端电磁搅拌技术，降低成分偏析，提高成分均匀性。

本发明的有益效果是：1、采用转炉炼钢，减少废钢加入量，从而对残余元素进行有效的控制，保证钢水的高纯净度，避免了残余元素含量的波动对产品最终性能带来波动，从根本上降低生产该钢种的能耗成本；2、控制了钢水中的氧含量，降低35MnB钢的B元素损耗，提高了炼钢过程硼铁的收得率，可以改进35MnB钢淬透性的稳定性；3、不再使用价格昂贵的钒铁合金固氮，降低了合金成本；4、采用低过热度、电磁搅拌、恒温恒速浇铸工艺，减少C、Mn等元素的偏析，使成分更加均匀，降低淬透性的波动。

具体实施方式

在本发明所述的化学成分范围内，确定实施例1、2、3化学成分（wt%）如表1所示，实施例1、2、3冶炼连铸步骤及控制参数如表2所示，实施例1、2、3主要的加热、轧制控制参数如表3所示,制得的35MnB钢材组织、性能如表4、表5、表6所示。

表1 35MnB钢化学成分（Wt，%）

成品成分	C	Si	Mn	P	S	Cr	Cu	B	Al	Ti	O/ppm	N/ppm
													实施例1	0.35	0.25	1.31	0.013	0.001	0.22	0.03	0.0030	0.018	0.036	11	32
实施例2	0.35	0.25	1.29	0.01	0.002	0.22	0.04	0.0020	0.019	0.034	6	27
													实施例3	0.34	0.26	1.32	0.011	0.001	0.23	0.04	0.0018	0.020	0.036	7	27

表2 冶炼连铸制度

表3 加热轧制制度

序号	均热段温度/℃	加热时间/min	开轧温度/℃	终轧温度/℃
					实施例1	1160～1200	≥315	1100～1160	900～950
实施例2	1160～1200	≥315	1100～1160	900～950
					实施例3	1160～1200	≥315	1100～1160	900～950

表4 35MnB钢低倍组织 (级)

序号

一般疏松

中心疏松

中心偏析

一般点状偏析

边缘点状偏析

塔形发纹

实施例1

0.5/0.5

0/0

未见发纹

实施例2

0.5/0.5

0/0

未见发纹

实施例3

0.5/0.5

1/1

0/0

未见发纹

表5 35MnB钢高倍组织 (级)

表6 35MnB钢末端淬透性 (HRC)

序号	J1.5mm	J9mm	J15mm
				实施例1	55.4	52.6	46.5
实施例2	55.2	51.7	46.4
				实施例3	53.0	50.8	42.5

产品组织、性能检测分析结果表明，采用本发明生产的35MnB钢具有残余元素含量低、淬透性稳定、组织良好等特点，而且具备生产成本低、生产工序简易等优点。

Claims

1.一种35MnB钢，其包括如下重量百分比(wt%)的主成分：C：0.33%～0.36%，Si：0.20%～0.30%，Mn：1.20～1.40%，Cr：≤0.30%，Ni≤0.20%，Cu≤0.20%，Ti：0.025%～0.040%，B：0.0005～0.0030%，Al：0.015～0.035%，其还包括如下重量百分比(wt%)的残余成分：[O]≤20×10^-6，[N] ≤35×10^-6，S≤0.025%，P≤0.025%，Fe为上述主成分和残余成分之外的余量；

制备上述35MnB钢其特征在于工艺步骤是：

第二步：LF钢包炉精炼，确保第一步产生的钢水具有良好的还原性和流动性，控制炉渣碱度为3.5～4.0，同时控制好Ar气流量，防止钢水翻滚厉害产生卷渣；

在LF炉调整好钢水温度和除Ti、B之外的钢水成分；

在开浇炉时，软吹时间≥25min；

2.如权利要求1所述35MnB钢制备方法，其特征在于为了稳定控制钢中的P含量，在所述步骤一中，加入的废钢为轧钢过程切头尾的优质废钢，减少废钢带入的P；在出钢过程采用滑板挡渣技术严格控制下渣量，防止下渣回P。

3.如权利要求1所述35MnB钢制备方法，其特征在于为了提高钢的末端淬透性的稳定性，在所述步骤一至三中，严格控制钢水中的氧含量。

4.如权利要求1所述35MnB钢制备方法，其特征在于为提高35MnB钢的成分均匀性，在所述步骤四中，采用低过热度、末端电磁搅拌技术，降低成分偏析，提高成分均匀性。