CN108866431B - 一种工程机械高淬透性用钢及其控轧控冷制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工程机械高淬透性用圆钢及其控轧控冷制备方法，工程机械高淬透性用钢化学成分质量百分比为：C：0.37～0.41％，Si：0.17～0.37％，Mn：1.40～1.55％，P：≤0.025％，S：≤0.020％，Cr：0.10～0.16％，Ni：≤0.20％，Cu：≤0.20％，Mo：≤0.05％，其余为Fe和其他微量杂质元素，其中，Ni+Cu+Mo≤0.30％，Cr/(Ni+Mo)≥1。该工程机械高淬透性用钢的控轧控冷工艺首先对连铸坯加热保温后进行粗轧和中轧；下一步进入精轧机组，轧后进入两段式水冷箱控制冷却，在下一步进入减定径机组轧制，轧后进入三段式水冷箱控制冷却。本发明通过合理的钢种成分设计和控轧控冷技术，大幅度细化了晶粒，明显改善了钢的组织均匀性和力学性能，钢的淬透性大幅度提高。

Description

一种工程机械高淬透性用钢及其控轧控冷制备方法
技术领域
本发明设计金属材料技术领域，特别是指一种工程机械高淬透性用圆钢及其控轧控冷制备方法。
背景技术
随着工程机械市场的加速发展，圆钢棒工程机械高淬透性用钢的市场需求和性能要求不断提升。此外，由于工程机械设备使用条件苛刻，需要工程机械零部件有优良的综合机械性能和高淬透性，因此在常规用钢生产技术的基础上，开发出一种低碳低合金化和控轧控冷技术，对于工程机械设备的服役寿命和耐用性、安全性具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种工程机械高淬透性用圆钢及其控轧控冷制备方法，本发明通过合理的钢种成分设计和控轧控冷技术，大幅度细化了晶粒，明显改善了钢的组织均匀性和力学性能，钢的淬透性大幅度提高。根据本发明制造的钢，具有良好的机械性能和高淬透性，细晶粒度。
为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种工程机械高淬透性用圆钢，所述圆钢的化学成分质量百分比为：C：0.37～0.41％，Si：0.17～0.37％，Mn：1.40～1.55％，P：≤0.025％，S：≤0.020％，Cr：0.10～0.16％，Ni：≤0.20％，Cu：≤0.20％，Mo：≤0.05％，其余为Fe和其他微量杂质元素，其中，Ni+Cu+Mo≤0.30％，Cr/(Ni+Mo)≥1。
本发明钢中部分元素作用如下：
碳：随着碳含量的增加，钢的淬透性和淬硬性增加，但钢的韧性、焊接性能降低。通过本发明技术的应用，在不影响钢的淬透性的情况下，比常规轧制的碳含量上限由0.45％降低至0.41％。
锰：固溶强化元素，同时使C曲线右移，显著提高钢的淬透性。锰元素提高钢的韧性、强度，但是锰过高会引起偏析。通过本发明技术，与常规轧制相比，锰含量由1.65％降低至1.55％。
铬：添加一定含量的铬元素，可以提高钢的强度和硬度，同时显著提高钢的淬透性。
本发明还提供了一种工程机械高淬透性用圆钢的控轧控冷制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)连铸坯加热，加热时间≤5小时，加热温度为1200～1260℃，连铸坯加热保温后准备出钢；
2)高压水除磷处理连铸坯表面氧化铁皮，水压20～25MPa；
3)开轧温度控制为1120～1170℃，连铸坯轧制，轧后切头；再中轧机组轧制，中轧后精轧机组轧制，轧后进入两段式水冷箱控制冷却，水压0.5～1.0MPa，控制水冷后轧件温度920～970℃；
4)轧件进入减定径机组轧制，轧后成品圆钢尺寸符合国标一组精度；
5)圆钢进入三段式水冷箱，水压0.5～1.0MPa，控制水冷后终轧温度720～770℃；
6)圆钢经过定尺锯切后进入冷床缓冷，冷床过钢辊道上方覆盖保温罩，缓慢冷却至550℃以下后，打捆收集后空冷至室温。
具体地，一种工程机械高淬透性用圆钢的控轧控冷制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)连铸坯进入步进梁式加热炉加热，加热时间≤5小时，加热炉加热温度至1200～1260℃，连铸坯加热保温后准备出钢；
(2)高压水除磷处理连铸坯表面氧化铁皮，水压20～25MPa；
(3)开轧温度控制为1120～1170℃，连铸坯进入Φ850粗轧机组轧制，轧后切头；
(4)进入Φ750中轧机组轧制，轧后进入Φ650精轧机组轧制；
(5)轧后轧件进入1#水冷箱与2#水冷箱水冷，水冷箱各长6m，水压0.5～1.0MPa，控制水冷后轧件温度920～970℃；
(6)轧件进入Φ550减定径机组轧制，轧后成品圆钢尺寸符合国标一组精度；
(7)圆钢进入3#4#5#水冷箱，水冷箱各长6m，水压0.5～1.0MPa，控制水冷后终轧温度720～770℃；
(8)圆钢经过定尺锯切后进入冷床缓冷，冷床过钢辊道上方覆盖保温罩，缓慢冷却至550℃以下后，打捆收集后空冷至室温。
本发明工程机械高淬透性用钢的控轧控冷工艺首先对连铸坯加热保温后进行粗轧和中轧；下一步进入精轧机组，轧后进入两段式水冷箱控制冷却，在下一步进入减定径机组轧制，轧后进入三段式水冷箱控制冷却。
本发明的有益效果如下：
本发明通过合理的钢种成分设计和控轧控冷技术，大幅度细化了晶粒，明显改善了钢的组织均匀性和力学性能，钢的淬透性大幅度提高。
具体实施方式
本说明书中公开得任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：轧制Φ50mm的圆钢，其化学成分含量C：0.38％，Si：0.25％，Mn：1.45％，P：0.011％，S：0.005％，Cr：0.15％，Ni:0.05％，Cu：0.01％，Mo：0.03％，其余为Fe和其他微量杂质元素。
连铸坯进入步进梁式加热炉加热，加热时间4.8小时，加热炉加热温度1250℃，连铸坯加热保温后准备出钢；高压水除磷处理连铸坯表面氧化铁皮，水压23MPa；开轧温度控制为1150℃，连铸坯进入Φ850粗轧机组轧制，轧后切头；进入Φ750中轧机组轧制，轧后进入Φ650精轧机组轧制；轧后轧件进入1#水冷箱与2#水冷箱水冷，水冷箱各长6m，水压1.0MPa，控制水冷后轧件温度970℃；轧件进入Φ550减定径机组轧制，轧后成品圆钢尺寸符合国标一组精度；圆钢进入3#4#5#水冷箱，水冷箱各长6m，水压0.5MPa，控制水冷后终轧温度750℃；圆钢经过定尺锯切后进入冷床缓冷，冷床过钢辊道上方覆盖保温罩，缓慢冷却至550℃以下后，打捆收集后空冷至室温。
实施例2：轧制Φ70mm的圆钢，其化学成分含量C：0.37％，Si：0.22％，Mn：1.43％，P：0.012％，S：0.006％，Cr：0.14％，Ni:0.05％，Cu：0.02％，Mo：0.03％，其余为Fe和其他微量杂质元素。
连铸坯进入步进梁式加热炉加热，加热时间4.7小时，加热炉加热温度1260℃，连铸坯加热保温后准备出钢；高压水除磷处理连铸坯表面氧化铁皮，水压25MPa；开轧温度控制为1170℃，连铸坯进入Φ850粗轧机组轧制，轧后切头；进入Φ750中轧机组轧制，轧后进入Φ650精轧机组轧制；轧后轧件进入1#水冷箱与2#水冷箱水冷，水冷箱各长6m，水压0.8MPa，控制水冷后轧件温度960℃；轧件进入Φ550减定径机组轧制，轧后成品圆钢尺寸符合国标一组精度；圆钢进入3#4#5#水冷箱，水冷箱各长6m，水压1.0MPa，控制水冷后终轧温度770℃；圆钢经过定尺锯切后进入冷床缓冷，冷床过钢辊道上方覆盖保温罩，缓慢冷却至550℃以下后，打捆收集后空冷至室温。
实施例3：轧制Φ90mm的圆钢，其化学成分含量C：0.38％，Si：0.26％，Mn：1.46％，P：0.010％，S：0.006％，Cr：0.13％，Ni:0.04％，Cu：0.02％，Mo：0.02％，其余为Fe和其他微量杂质元素。
连铸坯进入步进梁式加热炉加热，加热时间5小时，加热炉加热温度1200℃，连铸坯加热保温后准备出钢；高压水除磷处理连铸坯表面氧化铁皮，水压24MPa；开轧温度控制为1170℃，连铸坯进入Φ850粗轧机组轧制，轧后切头；进入Φ750中轧机组轧制，轧后进入Φ650精轧机组轧制；轧后轧件进入1#水冷箱与2#水冷箱水冷，水冷箱各长6m，水压1.0MPa，控制水冷后轧件温度970℃；轧件进入Φ550减定径机组轧制，轧后成品圆钢尺寸符合国标一组精度；圆钢进入3#4#5#水冷箱，水冷箱各长6m，水压0.9MPa，控制水冷后终轧温度760℃；圆钢经过定尺锯切后进入冷床缓冷，冷床过钢辊道上方覆盖保温罩，缓慢冷却至550℃以下后，打捆收集后空冷至室温。
实施例1-3所制备的圆钢性能参数如下表所示：
Figure BDA0001691473930000041
本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。
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)

1.一种工程机械高淬透性用圆钢的控轧控冷制备方法，其特征在于，所述圆钢的化学成分质量百分比为：C：0.37～0.41％，Si：0.17～0.37％，Mn：1.40～1.55％，P：≤0.025％，S：≤0.020％，Cr：0.10～0.16％，Ni：≤0.20％，Cu：≤0.20％，Mo：≤0.05％，其余为Fe和其他微量杂质元素，其中，Ni+Cu+Mo≤0.30％，Cr/(Ni+Mo)≥1；
所述制备方法包括如下步骤：
1)连铸坯加热，加热时间≤5小时，加热温度为1200～1260℃，连铸坯加热保温后准备出钢；
2)高压水除磷处理连铸坯表面氧化铁皮，水压20～25MPa；
3)开轧温度控制为1120～1170℃，连铸坯轧制，轧后切头；再中轧机组轧制，中轧后精轧机组轧制，轧后进入两段式水冷箱控制冷却，水压0.5～1.0MPa，控制水冷后轧件温度920～970℃；
4)轧件进入减定径机组轧制，轧后成品圆钢尺寸符合国标一组精度；
5)圆钢进入三段式水冷箱，水压0.5～1.0MPa，控制水冷后终轧温度720～770℃；
6)圆钢经过定尺锯切后进入冷床缓冷，冷床过钢辊道上方覆盖保温罩，缓慢冷却至550℃以下后，打捆收集后空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的控轧控冷制备方法，其特征在于，两段式水冷箱包括1#水冷箱与2#水冷箱，水冷箱各长6m；三段式水冷箱包括3#4#5#水冷箱，水冷箱各长6m。
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