CN106480366A - 一种高等轴晶率高锰钢钢锭及其冶炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高等轴晶率高锰钢钢锭及其冶炼方法，钢锭成分C0.60％～0.65％、Si0.27％～0.37％、Mn17.50％～18.50％、P≤0.01％、S≤0.0050％、Als5.80％～6.20％，其中Mn/Al的值为2.8～3.2，其余为铁及不可避免的杂质。将废钢加入到真空感应炉中，通电，其中真空系统采用两级真空泵，过程压力10～40Pa，通过观察孔观察废钢熔化状态，熔化后吹入氩气，压力为0.045～0.055MPa，加热至1560～1570℃熔化后加入锰铁，5～8分钟后加入铝线段，并摇炉使合金熔化，最后出钢，全过程为真空浇铸。

Description

一种高等轴晶率高锰钢钢锭及其冶炼方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及到一种高等轴晶率高锰钢钢锭及其冶炼方法。

背景技术

随着我国工业技术进一步发展，对超高强钢的应用越来越多，也对其成型性能提出了越来越高的要求。高强度和高塑性成为很多行业的发展方向。

目前国内外先进钢铁企业，通过成分和工艺研究，实现密度减轻8-10％的条件下，材料的强度大于980MPa、伸长率大于20～30％的钢轻质性能要求。因此在钢中加入锰同时添加金属铝，从而在提高钢铁材料强度的同时，满足轻质性能的要求。

大量检索材料表明：高锰钢铸锭的等轴晶比例与导热系数的变化规律一致，随着Mn含量的增加，导热系数变小，由此导致定向热流的增加，从而促进柱状晶的生长。总体看来，含锰钢铸锭的等轴晶比例远小于其它钢种，表明高锰钢在凝固过程中容易形成粗大柱状晶，对后续的减薄轧制制品检验表明会出现凸凹不平的缺陷，即起皱现象。因此，抑制铸造过程中高锰钢柱状晶的生长，提高其等轴晶率是非常关键的任务。

事实证明，铝的导热性能比钢强，随着钢中铝含量的增加，钢水导热系数增加，钢的导热性能增强，促进钢中等轴晶的生长。

另外，实验室研究结果表明：单纯的高铝钢低倍组织都是由粗大的柱状晶组成。原因是铝导热系数很大，使得钢水粘度很大，流动性差，导致传热不良，这是因为Al的加入增强了熔体组元之间的作用强度，原子间作用力增强，粘度的增加主要是流变激活能增加引起的，原子间相互作用力增强，使得熔体中原子跃迁所要克服的壁垒增大，导致粘度升高。

因此，只有锰、铝含量匹配合适，才能获得合适的导热系数，获得合适的铸坯凝固组织。高锰钢在凝固过程中容易形成粗大柱状晶，在后续的轧制制品会出现凸凹不平的缺陷，即起皱现象，而铝是传热良好的金属元素。因此，通过调整高锰钢中的铝含量，抑制铸造过程中高锰钢柱状晶的生长，提高等轴晶率，从而改善高锰钢成品质量。

发明内容

本发明涉及一种高等轴晶率高锰钢钢锭及其冶炼方法，主要在钢中Mn含量在18％左右时，通过调整高锰钢中铝含量，解决凝固过程中容易形成粗大等轴晶，减少后续的锻造轧制制品表明会出现凸凹不平，即表面起皱缺陷。

本发明的具体技术方案包括：

1、钢锭的主要成分含量范围C0.60～0.65、Si0.27～0.37、Mn17.50～18.50、P≤0.01、S≤0.0050、Als5.80～6.20，其中Mn/Al的值为2.8～3.2其余为铁及不可避免的杂质。

2、高锰钢钢锭的冶炼方法

将废钢加入到真空感应炉中，通电，其中真空系统采用两级真空泵，过程压力10～40Pa，通过观察孔观察废钢熔化状态，熔化后吹入氩气，压力为0.045～0.055MPa，为了防止加入锰、铝合金汽化，熔化废钢后进行合金化，即加入锰铁合金和铝线段。

过程为：首先加入废钢，然后对废钢进行感应加热至1560～1570℃熔化后加入锰铁，5～8分钟后加入铝线段，并摇炉使合金熔化，最后出钢，全过程为真空浇铸，最终保证钢中Mn含量为17.50～18.50，Mn/Al的值为2.8～3.2，钢中组织为奥氏体组织，此时等轴晶率达到最高。

3、钢锭规格：上口100mm×120mm，下口150mm×170mm，长600mm。

本发明的优点及效果是：通过调整含锰18％高锰钢中的铝含量，解决了凝固过程中形成的柱状晶问题。

附图说明

图1为AL含量对等轴晶比例的影响示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做详细说明

本发明的钢锭主要由以下化学元素成分构成：

本发明按上述成分配比，采用下下冶炼工艺

将废钢加入到真空感应炉中，通电，其中真空系统采用两级真空泵，过程压力10～40Pa，通过观察孔观察废钢熔化状态，熔化后吹入氩气，压力为0.045～0.055MPa，为了防止加入锰、铝合金汽化，熔化废钢后进行合金化，即加入锰铁合金和铝线段

过程为：首先加入废钢，然后对废钢进行感应加热至1560～1570℃熔化后加入锰铁，5～8分钟后加入铝线段，并摇炉使合金熔化，最后出钢，全过程为真空浇铸，最终保证钢中Mn含量为17.50～18.50，Mn/Al的值为2.8～3.2，钢中组织为奥氏体组织，此时等轴晶率达到最高。

按上述方法生产的钢锭，浇铸钢锭规格：上口100mm×120mm，下口150mm×170mm，长600mm。

按上述成分采用本发明方法进行实验。

实施例：实验共3罐

试验条件：200kg真空感应炉

试验编号及成分：

表1 编号及成分对照表

(4)试验过程：

试验钢的冶炼按照正常步骤进行，首先通电熔化废钢(真空系统采用两级真空泵，过程压力10-40Pa)，通过观察孔观察废钢熔化状态，熔化后吹入氩气(0.05MPa，为了防止加入锰、铝合金汽化)，此后进行合金化，加入锰铁合金和铝线段，摇炉使合金熔化，出钢(真空浇铸)。

(4)取样方式：

1)纵向剖开钢锭，在其中的半个钢锭中取纵向低倍试样；2)将另一半钢锭沿纵向平均分成4份，可从中切取3块横向低倍试样。取样位置如图所示，图中标有“△”的为试样加工面，磨光后进行低倍分析。

(5)试验结果：

通过比较1#、2#、3#的低倍组织，如图1及表2所示，18Mn6Al的2#样低倍组织最佳，说明其导热系数最合适，铸锭纵向等轴晶比例最高。

表2 铸锭纵向等轴晶比例对照表

Claims (2)

1.一种高等轴晶率高锰钢钢锭，其特征在于，钢锭的成分含量重量百分比C0.60％～0.65％、Si0.27％～0.37％、Mn17.50％～18.50％、P≤0.01％、S≤0.0050％、Als5.80％～6.20％，其中Mn/Al的值为2.8～3.2，其余为铁及不可避免的杂质；钢中组织为奥氏体组织。

2.一种如权利要求1所述的高等轴晶率高锰钢钢锭的冶炼方法，其特征在于，

将废钢加入到真空感应炉中，通电对废钢进行感应加热至1560～1570℃熔化，其中真空系统采用两级真空泵，过程压力10～40Pa，通过观察孔观察废钢熔化状态，熔化后吹入氩气，氩气压力为0.045～0.055MPa，为了防止加入锰、铝合金汽化，熔化废钢后立即进行合金化，加入锰铁，5～8分钟后加入铝线段，并摇炉使合金熔化，最后出钢，全过程为真空浇铸，最终保证钢中Mn含量为17.50％～18.50％，Mn/Al的值为2.8～3.2。