CN107675092B - 一种高洁净度抗冲击履带板用钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高洁净度抗冲击履带板用钢及其制备方法，其化学成分质量百分比为：C：0.23‑0.28％、Si：0.17‑0.37％、Mn：1.00‑1.30％、Cr：0.10‑0.30％、P：≤0.020％、S：≤0.005％、Ni：≤0.20％、Cu：≤0.25％、B：0.0005‑0.0030％、Ti：0.030‑0.065％、Al：0.015‑0.065％、[O]≤15ppm、[N]≤80ppm，RE：10ppm‑100ppm，化学成分间满足关系Mn/2+Cr+Si＝2C+10Ti+30B，其余为Fe和不可避免的杂质。履带板用钢采用电炉冶炼，LF精炼，VD真空处理，连铸浇注，最终获得履带板用钢坯。该产品洁净度高，低倍组织及力学性能优良。

Description

一种高洁净度抗冲击履带板用钢及其制备方法
技术领域
本发明属于工程机械用钢技术领域，具体涉及一种高洁净度抗冲击履带板用钢及其制备方法。
背景技术
履带板常用在挖掘机、推土机、履带起重机、摊铺机等工程机械上面，是一种易损件。其直接与土壤、砂石以及泥水等介质接触，且一般在不平坦的地面条件下运行，工作条件十分恶劣，负荷大，冲击强烈，很容易产生筋部磨损、板体变形、板体断裂等失效现象。因此要求履带板用钢具有良好冲击性能以及抗断裂性。
本发明针对履带板用钢高洁净度、高冲击性能的要求，提供一种高洁净度抗冲击履带板用钢及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高洁净度抗冲击履带板用钢，通过控制材料的化学成分和合理的生产工艺来控制履带板用钢的洁净度、提高钢材的冲击性能，以更好的满足履带板用钢的需求。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高洁净度抗冲击履带板用钢，其化学成分质量百分比为：C：0.23-0.28％、Si：0.17-0.37％、Mn：1.00-1.30％、Cr：0.10-0.30％、P：≤0.020％、S：≤0.005％、Ni：≤0.20％、Cu：≤0.25％、B：0.0005-0.0030％、Ti：0.030-0.065％、Al：0.015-0.065％、[O]≤15ppm、[N]≤80ppm，RE：10ppm-100ppm，化学成分间满足关系Mn/2+Cr+Si＝2C+10Ti+30B，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明采用高锰低铬的成分设计，添加Ti固氮以充分发挥B的作用，提高钢的淬透性，同时加入稀土元素提高钢的洁净度和抗冲击性能，最终使材料获得良好的综合性能。
根据本发明的一个优选实施例，钢的组成按质量百分数为：C：0.23-0.26％、Si：0.20-0.30％、Mn：1.15-1.25％、Cr：0.12-0.20％、P：≤0.020％、S：≤0.005％、Ni：≤0.20％、Cu：≤0.25％、B：0.0015-0.0030％、Ti：0.035-0.065％、Al：0.030-0.050％、[O]≤15ppm、[N]≤80ppm，RE：30-70ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明的技术特点之一在于合理的成分设计，采用Mn、Cr、Ti、B合金化、添加稀土、低P、S及低[O]成分设计，来保证钢的性能。
采用Mn、Cr合金化，提高钢的强度和疲劳性能，设计Mn：1.00-1.30％，Cr：0.10-0.30％；为了保证钢的淬透性，添加B元素，并添加固N元素Ti，以充分发挥B的作用，设计B：0.0005-0.0030％、Ti：0.030-0.065％；为了提高钢的洁净度和抗冲击性能，采用低P、S和低[O]成分设计，并添加稀土元素，P：≤0.020％、S：≤0.005％、[O]≤15ppm，RE：10ppm-100ppm；为细化晶粒，提高钢的综合性能，Al：0.015-0.065％，整体材料的窄成分设计保证材料的质量稳定性。
本发明的技术特点之二在于合理的生产工艺，提高钢的纯净度及冲击性能。
本发明一种高洁净度抗冲击履带板用钢的制备方法，钢的化学成分设计要求如上所述，其制备方法包括如下步骤：
(1)冶炼
采用电炉冶炼，铁水加入比例≥40％，电炉出钢终点[C]≥0.10％、[P]≤0.015％。电炉出钢过程加钢芯铝2.0-2.5kg/t钢，加合成渣12-18kg/t钢。
LF精炼，加强过程造渣、脱硫，控制炉渣碱度大于3.0，按0.1-0.2kg/t钢加入硼铁，按1.5-2.5m/t钢喂入铝线。
在LF精炼出钢前按1.0-2.0m/t钢加入钛线，按0.2-0.4kg/t钢加入稀土，稀土的主要成分为镧、铈，按1.0-2.5m/t钢加入钙线；也可采取在LF精炼出钢前按1.0-2.0m/t钢加入钛线，按1.0-2.5m/t钢加入钙线，上VD后按0.2-0.4kg/t钢加入稀土，稀土的主要成分为镧、铈；
为保证钢材的洁净度，钢材的真空处理时间≥15分钟，真空处理后软吹氩时间≥20分钟，以保证夹杂物充分上浮、去除。
(2)浇注
采用连铸浇注铸坯，连铸中采用结晶器和末端电磁搅拌，采用23MnB连铸保护渣。控制中间包温度1526-1536℃，拉速180mm×220mm坯型按照0.80～1.25m/min控制，铸坯下线后缓冷24-36h，以保证铸坯质量。
以上制备方法中未加限定的工艺条件均可参照本领域常规技术。
根据本发明的一个优选实施例，一种高洁净度抗冲击履带板用钢的制备方法，采用电炉冶炼，铁水加入比例60-80％，电炉出钢终点[C]＝0.10-0.15％、[P]＝0.010-0.015％。电炉出钢过程加钢芯铝2.0-2.5kg/t钢，加合成渣12-15kg/t钢。LF精炼，加强过程造渣、脱硫，控制炉渣碱度3.0-3.5，按0.1-0.15kg/t钢加入硼铁，按1.5-2.0m/t钢喂入铝线。
与现有技术相比，本发明的技术方案的优良效果如下：
1.通过采用Mn、Cr、Ti、B合金化、添加稀土、低P、S及低[O]成分设计，使生产的钢具有良好的淬透性和抗冲击性能；
2.本发明在生产过程中，采用添加稀土的工艺来提高钢的洁净度和抗冲击性能，与传统不添加稀土的工艺相比，钢的洁净度和抗冲击性能获得显著提高。
具体实施方式
下面以具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1-3：
一种高洁净度抗冲击履带板用钢。采用UHP超高功率电炉、LF精炼、VD真空脱气处理工艺冶炼，连铸浇注铸坯生产方坯。实施例1-3是以180mm×220mm规格钢材的生产工艺来具体说明本发明是如何实施的。
钢的组成按质量百分数为：C：0.23-0.26％、Si：0.20-0.30％、Mn：1.15-1.25％、Cr：0.12-0.20％、P：≤0.020％、S：≤0.005％、Ni：≤0.20％、Cu：≤0.25％、B：0.0015-0.0030％、Ti：0.035-0.065％、Al：0.030-0.050％、[O]≤15ppm、[N]≤80ppm，RE：30-70ppm其余为Fe和不可避免的杂质。
生产工艺如下：
(1)冶炼
采用电炉冶炼，铁水加入比例60-80％，电炉出钢终点[C]＝0.10-0.15％、[P]＝0.010-0.015％。电炉出钢过程加钢芯铝2.0-2.5kg/t钢，加合成渣12-15kg/t钢。
LF精炼，加强过程造渣、脱硫，控制炉渣碱度3.0-3.5，按0.1-0.15kg/t钢加入硼铁，按1.5-2.0m/t钢喂入铝线。
在LF精炼出钢前按1.5-2.0m/t钢加入钛线，按0.2-0.3kg/t钢加入稀土，稀土的主要成分为镧、铈，按1.0-2.0m/t钢加入钙线。(也可采取在LF精炼出钢前按1.5-2.0m/t钢加入钛线，按1.0-2.0m/t钢加入钙线，上VD后按0.2-0.3kg/t钢加入稀土，稀土的主要成分为镧、铈。)
为保证钢材的洁净度，钢材的真空处理时间15-20分钟，真空处理后软吹氩时间20-30分钟，以保证夹杂物充分上浮、去除。
(2)浇注
采用连铸浇注铸坯，连铸中采用结晶器和末端电磁搅拌，采用23MnB连铸保护渣。控制中间包温度1526-1536℃，拉速180mm×220mm坯型按照1.00～1.10m/min控制，铸坯下线后缓冷24-30h，以保证铸坯质量。
具体的工艺参数见表1～表2所示。表1是1-3实施例履带板用钢的化学成分，表2是冶炼、连铸过程关键工艺参数。
表1履带板用钢实施例化学成分(重量，％)
实施例 1 2 3
C 0.24 0.25 0.23
Si 0.23 0.26 0.25
Mn 1.18 1.21 1.17
Cr 0.11 0.14 0.13
P 0.14 0.16 0.15
S 0.004 0.004 0.005
Ni 0.02 0.02 0.02
Cu 0.02 0.02 0.02
B 0.002 0.0019 0.0022
Al 0.031 0.035 0.041
Ti 0.038 0.053 0.045
O×10<sup>-4</sup> 12 13 12
N×10<sup>-4</sup> 51 57 46
RE×10<sup>-4</sup> 40 62 60
Fe 余量 余量 余量
表2冶炼、连铸过程关键工艺参数
实施例1-3履带板用钢的性能检验结果如表3～表6所示。
表3低倍检验结果
表4非金属夹杂物检验结果
表5淬透性检验结果
实施例 J1.5，HRC J11，HRC
1 48 38
2 47.5 35
3 48.5 37.5
表6履带板用钢力学性能
从实施例1-3可以看出，该履带板用钢的洁净度高，非金属夹杂物A类控制在1.0级以下，B细类夹杂物在0.5级，其余夹杂物基本为0，TiN夹杂物长度基本控制在10um左右；钢坯低倍组织均匀良好，履带板用钢冲击功均达到100J以上。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种高洁净度抗冲击履带板用钢的制备方法，其特征在于，所述履带板用钢的化学成分质量百分比为：C：0.23-0.28％、Si：0.17-0.37％、Mn：1.00-1.30％、Cr：0.10-0.30％、P：≤0.020％、S：≤0.005％、Ni：≤0.20％、Cu：≤0.25％、B：0.0005-0.0030％、Ti：0.030-0.065％、Al：0.015-0.065％、[O]≤15ppm、[N]≤80ppm，RE：10ppm-100ppm，化学成分间满足关系Mn/2+Cr+Si＝2C+10Ti+30B，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述制备方法包括以下步骤：
1)冶炼
采用电炉冶炼，铁水加入比例≥40％，电炉出钢终点[C]≥0.10％、[P]≤0.015％；电炉出钢过程加钢芯铝2.0-2.5kg/t钢，加合成渣12-18kg/t钢；
LF精炼，加强过程造渣、脱硫，控制炉渣碱度大于3.0，按0.1-0.2kg/t钢加入硼铁，按1.5-2.5m/t钢喂入铝线；
在LF精炼出钢前按1.0-2.0m/t钢加入钛线，按0.2-0.4kg/t钢加入稀土，稀土的主要成分为镧、铈，按1.0-2.5m/t钢加入钙线；或，在LF精炼出钢前按1.0-2.0m/t钢加入钛线，按1.0-2.5m/t钢加入钙线，上VD后按0.2-0.4kg/t钢加入稀土，稀土的主要成分为镧、铈；
真空处理时间≥15分钟；
2)浇注
采用连铸浇注铸坯，连铸中采用结晶器和末端电磁搅拌，采用23MnB连铸保护渣；控制中间包温度1526-1536℃，拉速180mm×220mm坯型按照0.80～1.25m/min控制，铸坯下线后缓冷24-36h。
2.根据权利要求1所述的高洁净度抗冲击履带板用钢的制备方法，其特征在于，步骤1)真空处理后软吹氩时间≥20分钟。
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