CN104975216B

CN104975216B - 一种c460铸钢件的生产方法

Info

Publication number: CN104975216B
Application number: CN201510370294.1A
Authority: CN
Inventors: 杨爱宁; 李少雨; 冯周荣; 马进
Original assignee: Kocel Steel Foundry Co Ltd
Current assignee: Kocel Steel Foundry Co Ltd
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2017-07-28
Anticipated expiration: 2035-06-30
Also published as: CN104975216A

Abstract

本发明涉及一种C460铸钢件的生产方法采用C460钢浇注，所述C460钢的质量百分含量为：C：0.06~0.11%、Si：0.30‑0.45%、Mn：0.50‑0.70%、P≤0.005%、S≤0.03%、Cr：0.45‑0.70%、Mo：0.20‑0.40%、Ni：1.8‑2.2%，其余为铁；所述C460钢采用如下熔炼工艺：采取电弧炉EAF熔炼‑钢包精炼炉LF熔炼‑真空脱气VD冶炼工艺；然后将熔炼好的钢水进行浇注，最后将铸件依次采用退火、淬火和高温回火的热处理工艺。本发明的方法通过对C460钢化学成分、熔炼工艺和热处理工艺的综合控制，以使浇注产品达到较高的屈服强度和高的低温冲击韧性。

Description

一种C460铸钢件的生产方法

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，特别涉及一种低温耐冲击的C460铸钢件的生产方法，用于液化石油气及液化天然气等贮存运输容器、低温环境下运行的桥梁卷筒机配套设备以及海洋石油工程结构等领域。

背景技术

C460钢是一种耐低温冲击的低合金钢，主要用于液化石油气及液化天然气等贮存运输容器、低温环境下运行的桥梁卷筒机配套设备以及海洋石油工程结构等领域。实际应用中，在铸钢件轮廓尺寸大、壁厚差大的情况下，为达到力学性能要求，采用调质处理时，如果铸件的淬火温度控制不到位，极易产生性能不合格。

C460钢使用状态为调质，要求高强度及高的低温冲击韧性，材质要求在碳当量Ceq＜0.55、焊接敏感性Pcm≤0.28的条件下，同时满足高屈服强度和高的低温冲击韧性：抗拉强度Rm≥560MPa，屈服强度Rp0.2≥460MPa、延伸率A≥10%、断面收缩率Z≥40%，零下40℃Akv≥42J。

发明内容

本发明的目的在于提供一种C460铸钢件的生产方法，旨在通过对C460钢化学成分、熔炼工艺和热处理工艺的综合控制，以使浇注产品达到较高的屈服强度和高的低温冲击韧性。

本发明的目的是这样实现的，一种C460铸钢件的生产方法，采用C460钢浇注，所述C460钢的质量百分含量为：C：0.06~0.11%、Si：0.30-0.45%、Mn：0.50-0.70%、P≤0.005%、S≤0.03%、Cr：0.45-0.70%、Mo：0.20-0.40%、Ni：1.8-2.2%，其余为铁；所述C460钢采用如下熔炼工艺：采取电弧炉EAF熔炼-钢包精炼炉LF熔炼-真空脱气VD冶炼工艺；然后将熔炼好的钢水进行浇注，最后将铸件依次采用退火、淬火和高温回火的热处理工艺。

为进一步优化本发明的方法，具体熔炼工艺如下：电弧炉EAF冶炼时，采用投料—熔化—吹氧—还原的熔炼工艺，投料时先在炉底加入钢水重量5.5—6.5%的石灰石，然后加入重量比为废钢50%、生铁20%、铬钼返回料30%进行熔炼，使出钢前C含量为0.06~0.11%，P含量≤0.05%；在钢水温度大于1620℃时测量钢水氧活性，然后将钢水转入钢包精炼炉中，若氧活性＞10ppm，加入0.5~1kg/t钢铝粒和0.5~1kg/t硅钙进行还原，使氧活性≤10ppm，当钢水温度≥1550℃后，进行取样分析，并调整钢水中合金元素的含量，使其化学成分达到设计要求，同时控制钢水中S的百分含量小于0.03%；再将钢水转入真空脱气炉中进行VD冶炼，所述VD冶炼时，将炉内真空度抽至60Pa以下，并保持15—30min。

作为本发明的改进，本发明的热处理工艺，所述退火工艺中，先将铸件以50—60℃/h的升温速度加热至600℃，保温两小时，然后再以60—70℃/h 的升温速度升温至AC₃+（100~150）℃，并保温10h后随炉冷却；然后进行淬火，将铸件以50—60℃/h的升温速度，加热至AC₃+（50~100）℃，保温10h后放入淬火液冷却，淬火液的温度应＜40℃，淬火介质采用PAG聚合物，浓度在10%~12%之间，可降低铸件变形和开裂的风险；最后高温进行回火，以50—60℃/h的升温速度，将铸件加热到AC₁-(50~100)，保温10h后随炉缓慢冷却至＜260℃，出炉空冷；其中AC₁和AC₃按如下公式计算：

AC₃=910-203(C%)^1/2-15.2(Ni%)+44.7(Si%)+31.5(Mo%)—公式（1）

AC₁=723-10.7(Mn%)-16.9(Ni%)+29.1(Si%)+16.9(Cr%)—公式（2）。

本发明的热处理工艺中，退火的目的是使铸件成分均匀化，为后面的淬火做好组织上的准备,并且升温中在600℃进行两小进的保温，对于厚大铸件或厚度不均匀的铸件起到很好的均温作用；对铸件进行淬火，细化晶粒，得到上贝氏体组织，提高材料的强度，同时提高材料的低温韧性；采用高温回火，得到均匀的回火贝氏体组织，以达到材料要求的综合力学性能。

本发明的C460铸钢件的生产方法，通过对化学成分、熔炼工艺、热处理工艺的综合控制，使铸件同时满足高屈服强度和高的低温冲击韧性。熔炼工艺为电弧炉（EAF）熔炼-钢包精炼炉（LF）熔炼-真空脱气（VD），提高了钢水的纯净度，使钢中非金属夹杂物含量降低，为达到材料的低温冲击提供了有力的保障；综合采用退火+淬火+高温回火的热处理工艺，满足了材料在低温环境下使用的综合性能达到：Rm≥560MPa、Rp0.2≥460MPa、A%≥18%、Z%≥40%、-40℃Akv≥42J。

具体实施方式

实施例1

本实施的C460铸钢件的生产方法， C460钢化学成分和质量百分含量为：C：0.10%、Si：0.30%、Mn：0.50%、P≤0.005%、S≤0.03%、Cr：0.45%、Mo：0.20%、Ni：1.8%，其余为铁；该C460钢采用如下熔炼工艺：采取电弧炉EAF熔炼-钢包精炼炉LF熔炼-真空脱气VD的冶炼工艺；电弧炉EAF冶炼时，采用投料—熔化—吹氧—还原的熔炼工艺，投料时先在炉底加入钢水重量5.5%的石灰石，然后加入重量比为废钢50%、生铁20%、铬钼返回料30%进行熔炼，使出钢前C含量为0.06%，P含量≤0.05%；在钢水温度大于1620℃时测量钢水氧活性，然后将钢水转入钢包精炼炉中，若氧活性＞10ppm，加入0.5kg/t钢铝粒和1kg/t硅钙进行还原，使氧活性≤10ppm，当钢水温度≥1550℃后，进行取样分析，并调整钢水中合金元素的含量，使其化学成分达到设计要求，同时控制钢水中S的百分含量小于0.03%；再将钢水转入真空脱气炉中进行VD冶炼， VD冶炼时，将炉内真空度抽至60Pa以下，并保持15min。接着将熔炼好的钢水进行浇注，最后将铸件依次采用退火、淬火和高温回火的热处理工艺。进行热处理前首根据公式（1）和公式（2）计算AC₃=838℃，AC₁=703℃。退火工艺中，先将铸件以50℃/h的升温速度加热至600℃，保温两小时，然后再以60℃/h 的升温速度升温至938℃，并保温10h后随炉冷却；然后进行淬火，将铸件以50℃/h的升温速度，加热至888℃，保温10h后放入淬火液冷却，淬火液的温度应＜40℃，淬火介质采用PAG聚合物，浓度在10%~12%之间，可降低铸件变形和开裂的风险；最后高温进行回火，以50℃/℃的升温速度，将铸件加热到653℃，保温10h后随炉缓慢冷却至＜260℃，出炉空冷。然后对铸钢件关键部位的机械性能进行取样测试，结果如表1所示。

实施例2

本实施的C460铸钢件的生产方法， C460钢化学成分和质量百分含量为：C0.11%、Si 0.45%、Mn0.70%、P≤0.005%、S≤0.03%、Cr0.70%、Mo 0.40%、Ni 2.2%，其余为铁；该C460钢采用如下熔炼工艺：采取电弧炉EAF熔炼-钢包精炼炉LF熔炼-真空脱气VD的冶炼工艺；电弧炉EAF冶炼时，采用投料—熔化—吹氧—还原的熔炼工艺，投料时先在炉底加入钢水重量6.5%的石灰石，然后加入重量比为废钢50%、生铁20%、铬钼返回料30%进行熔炼，使出钢前C含量为0.11%，P含量≤0.05%；在钢水温度大于1620℃时测量钢水氧活性，然后将钢水转入钢包精炼炉中，若氧活性＞10ppm，加入1kg/t钢铝粒和0.5kg/t硅钙进行还原，使氧活性≤10ppm，当钢水温度≥1550℃后，进行取样分析，并调整钢水中合金元素的含量，使其化学成分达到设计要求，同时控制钢水中S的百分含量小于0.03%；再将钢水转入真空脱气炉中进行VD冶炼， VD冶炼时，将炉内真空度抽至60Pa以下，并保持30min。接着将熔炼好的钢水进行浇注，最后将铸件依次采用退火、淬火和高温回火的热处理工艺。进行热处理前首根据公式（1）和公式（2）计算AC₃=842℃，AC₁=712℃。退火工艺中，先将铸件以60℃/h的升温速度加热至600℃，保温两小时，然后再以70℃/h 的升温速度升温至992℃，并保温10h后随炉冷却；然后进行淬火，将铸件以60℃/h的升温速度，加热至942℃，保温10h后放入淬火液冷却，淬火液的温度应＜40℃，淬火介质采用PAG聚合物，浓度在10%~12%之间，可降低铸件变形和开裂的风险；最后高温进行回火，以60℃/h的升温速度，将铸件加热到612℃，保温10h后随炉缓慢冷却至＜260℃，出炉空冷。然后对铸钢件关键部位的机械性能进行取样测试，结果如表1所示。

实施例3

本实施的C460铸钢件的生产方法， C460钢化学成分和质量百分含量为：C0.11%、Si 0.38%、Mn0.60%、P≤0.005%、S≤0.03%、Cr0.37%、Mo 0.30%、Ni 2.0%，其余为铁；该C460钢采用如下熔炼工艺：采取电弧炉EAF熔炼-钢包精炼炉LF熔炼-真空脱气VD的冶炼工艺；电弧炉EAF冶炼时，采用投料—熔化—吹氧—还原的熔炼工艺，投料时先在炉底加入钢水重量6.5%的石灰石，然后加入重量比为废钢50%、生铁20%、铬钼返回料30%进行熔炼，使出钢前C含量为0.11%，P含量≤0.05%；在钢水温度大于1620℃时测量钢水氧活性，然后将钢水转入钢包精炼炉中，若氧活性＞10ppm，加入1kg/t钢铝粒和0.5kg/t硅钙进行还原，使氧活性≤10ppm，当钢水温度≥1550℃后，进行取样分析，并调整钢水中合金元素的含量，使其化学成分达到设计要求，同时控制钢水中S的百分含量小于0.03%；再将钢水转入真空脱气炉中进行VD冶炼， VD冶炼时，将炉内真空度抽至60Pa以下，并保持25min。接着将熔炼好的钢水进行浇注，最后将铸件依次采用退火、淬火和高温回火的热处理工艺。进行热处理前首根据公式（1）和公式（2）计算AC₃=839℃，AC₁=700℃。退火工艺中，先将铸件以55℃/h的升温速度加热至600℃，保温两小时，然后再以65℃/h 的升温速度升温至964℃，并保温10h后随炉冷却；然后进行淬火，将铸件以60/h的升温速度，加热至915℃，保温10h后放入淬火液冷却，淬火液的温度应＜40℃，淬火介质采用PAG聚合物，浓度在10%~12%之间，可降低铸件变形和开裂的风险；最后高温进行回火，以55℃/的升温速度，将铸件加热到625℃，保温10h后随炉缓慢冷却至＜260℃，出炉空冷。然后对铸钢件关键部位的机械性能进行取样测试，结果如表1所示。

Claims

1.一种C460铸钢件的生产方法，采用C460钢浇注，所述C460钢的质量百分含量为：C：0.06~0.11%、Si：0.30~0.45%、Mn：0.50~0.70%、P≤0.005%、S≤0.03%、Cr：0.45~0.70%、Mo：0.20~0.40%、Ni：1.8-2.2%，其余为铁；所述C460钢采用如下熔炼工艺：采取电弧炉EAF熔炼-钢包精炼炉LF熔炼-真空脱气VD冶炼工艺；然后将熔炼好的钢水进行浇注，最后将铸件依次采用退火、淬火和高温回火的热处理工艺；具体熔炼工艺如下：电弧炉EAF冶炼时，采用投料—熔化—吹氧—还原的熔炼工艺，投料时先在炉底加入钢水重量5.5~6.5%的石灰石，然后加入重量比为废钢50%、生铁20%、铬钼返回料30%进行熔炼，使出钢前C含量为0.06~0.11%，P含量≤0.05%；在钢水温度大于1620℃时测量钢水氧活性，然后将钢水转入钢包精炼炉中，若氧活性＞10ppm，加入0.5~1kg/t钢铝粒和0.5~1kg/t硅钙进行还原，使氧活性≤10ppm，当钢水温度≥1550℃后，进行取样分析，并调整钢水中合金元素的含量，使其化学成分达到设计要求，同时控制钢水中S的百分含量小于0.03%；再将钢水转入真空脱气炉中进行VD冶炼，所述VD冶炼时，将炉内真空度抽至60Pa以下，并保持15~30min；所述退火工艺中，先将铸件以50—60℃/h的升温速度加热至600℃，保温两小时，然后再以60—70℃/h 的升温速度升温至AC₃+（100~150）℃，并保温10h后随炉冷却；然后进行淬火，将铸件以50~60℃/h的升温速度，加热至AC₃+（50~100）℃，保温10h后放入淬火液冷却，淬火液的温度应＜40℃，淬火介质采用PAG聚合物，浓度在10%~12%之间，可降低铸件变形和开裂的风险；最后高温进行回火，以50~60℃/h的升温速度，将铸件加热到AC₁-(50~100) ℃，保温10h后随炉缓慢冷却至＜260℃，出炉空冷；其中AC₁和AC₃按如下公式计算：

AC₃=910-203(C%)^1/2-15.2(Ni%)+44.7(Si%)+31.5(Mo%)；

AC₁=723-10.7(Mn%)-16.9(Ni%)+29.1(Si%)+16.9(Cr%)。