CN109112253A - 以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢及其生产方法，履带销轴用钢化学成分组成及质量百分含量为：C：0.44～0.46%、Si：0.22～0.28%、Mn：0.78～0.83%、P≤0.020%、S≤0.008%、Cr：0.15～0.19%、Ti：0.035～0.045%、B：0.0020～0.0035%、Als：0.020～0.030%，O≤15ppm、N≤60ppm、H≤2.0ppm，余量为Fe和不可避免的杂质；生产方法包括冶炼、精炼、连铸、铸坯缓冷和轧制工序。本发明履带销轴用钢末端淬透性J1.5：55～62HRC、J8：43～53HRC，满足履带销轴高强度、高持久性的要求。

Description

以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢及其生产方法。
背景技术
履带销轴用钢是工程机械用钢的一种，主要用于加工“四轮一带”中的履带销轴，是组合式履带的一个主要连接件。履带销轴主要配合履带销套、履带链轨节、履带板使用。
挖掘机、装载机、起重机、大型自卸车等工程机械履带系列用车由于其工作环境恶劣，对履带钢材内部质量和表面质量有严格要求。以前多使用45、40Cr等钢种，由于其成品件热处理后不能很好满足淬硬性和高的疲劳强度等，逐渐被淘汰。
履带销轴一般的加工工艺为车削后热处理使用，对圆钢淬透性、塔形发纹要求严格，钢中加入微量硼能显著提高钢的淬透性，取代镍、钼等贵金属元素，提高钢材性能、节约生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢及其生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢，所述履带销轴用钢化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.44～0.46%、Si：0.22～0.28%、Mn：0.78～0.83%、P≤0.020%、S≤0.008%、Cr：0.15～0.19%、Ti：0.035～0.045%、B：0.0020～0.0035%、Als：0.020～0.030%，O≤15ppm、N≤60ppm、H≤2.0ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述履带销轴用钢规格为φ20～80mm；圆钢末端淬透性J1.5：55～62HRC、J8：43～53HRC；非金属夹杂物指标A类、B类≤2.0级，C、D类≤1.5级；酸洗塔形发纹检测总条数≤8条，总长≤10mm，单条发纹≤3mm。完全满足切削用履带销轴高强度、高持久性的要求。
本发明还提供了一种以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢的生产方法，所述生产方法包括冶炼、精炼、连铸、铸坯缓冷和轧制工序；所述轧制工序，采用二火轧制，首先将280mm*380mm连铸矩坯开坯轧制成150mm*150mm方钢，然后将150mm*150mm方钢轧制成棒材。
本发明所述轧制工序，将280mm*380mm连铸矩坯开坯轧制成150mm*150mm方钢，开坯轧制加热炉预热段温度为500～800℃，均热段温度为1150～1200℃，加热时间90～180min，加热炉残氧量1～6%，除磷水压15～28MPa，开轧温度为1050～1100℃；开坯后铸坯表面未有裂纹、折叠、划痕等缺陷。
本发明所述轧制工序，将150mm*150mm方钢轧制成棒材，棒材轧制加热炉预热段温度为500～720℃，均热段温度为1070～1120℃，加热时间90～180min，加热炉残氧量1～4%，除磷水压15～28MPa，开轧温度为970～1020℃；轧材表面未发现缺陷，轧制精度符合国标2组要求。
本发明所述轧制工序，棒材轧制后入缓冷坑缓冷，入坑温度≥450℃，缓冷时间48～72h，出坑温度≤100℃。
本发明所述冶炼工序，采用120吨氧气顶吹转炉，废钢采用自产废钢，废钢比≤25%；控制转炉终点：O≤600ppm；出钢前3min开始吹氩，出钢1/4时顺序加入铝粒0.9～1.2kg/t钢，合成渣1.1～1.3kg/t钢，白灰1.5～2.0kg/t钢；双挡渣操作，下渣量≤1.5kg/t钢。
本发明所述精炼工序，采用LF精炼+RH真空脱气处理；LF精炼加入Al线0.80～0.90kg/t钢调整钢中Al含量，Al线一次到位，避免二次加料，过程增氮≤10ppm，LF炉渣碱度3.0～3.5；RH精炼真空度≤67Pa，保真空时间≥10min，RH保真空≥8min后加入Ti铁0.40～0.50kg/t钢，破空后加入B铁0.15～0.20kg/t钢，净吹氩气时间≥15min，B收得率≥55%。净吹要求先加保温剂，然后保持渣面“不裸露”净吹。
本发明所述连铸工序，采用大方坯连铸机，结晶器断面为280mm*380mm，结晶器电磁搅拌I=320A、f=2.5Hz；采用动态轻压下技术，压下量为2～6mm，横拉速度0.60～0.65m/min、低过热度15～35℃全程中高碳保护渣保护浇注，中包定氢≤1.5ppm。
本发明所述铸坯缓冷工序，采用入坑缓冷，入坑温度≥500℃，缓冷时间48～72h，出坑温度≤100℃。
本发明一种以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢产品标准参考QHG 096-2017；产品末端淬透性检测方法标准参考GB/T 225；产品非金属夹杂物指标参考 GB/T 10561；酸洗塔形发纹检测方法标准参考GB/T 15711。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明履带销轴用钢规格为φ20～80mm；圆钢末端淬透性J1.5：55～62HRC、J8：43～53HRC；非金属夹杂物指标A类、B类≤2.0级，C、D类≤1.5级；酸洗塔形发纹检测总条数≤8条，总长≤10mm，单条发纹≤3mm；完全满足切削用履带销轴高强度、高持久性的要求。2、本发明履带销轴用钢的钢中加入微量硼能显著提高钢的淬透性，取代镍、钼等贵金属元素，提高了钢材性能、节约了生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细地说明。
实施例1
本实施例履带销轴用钢为φ45mm规格圆钢，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢的生产方法包括冶炼、精炼、连铸、铸坯缓冷和轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用120吨氧气顶吹转炉，废钢比20%；控制转炉终点O：462ppm；出钢前3min开始吹氩，出钢1/4时顺序加入铝粒1.0kg/t钢，合成渣1.2kg/t钢，白灰1.5kg/t钢；双挡渣操作，下渣量1.5kg/t钢；
（2）精炼工序：采用LF精炼+RH真空脱气处理；LF精炼加入Al线0.80kg/t钢调整钢中Al含量，过程增氮7ppm，LF炉渣碱度3.2；RH精炼真空度65Pa，保真空时间12min，RH保真空9min后加入Ti铁0.40kg/t钢，破空后加入B铁0.17kg/t钢，净吹氩气时间18min，B收得率56.6%；
（3）连铸工序：采用大方坯连铸机，结晶器断面为280mm*380mm，结晶器电磁搅拌I=320A、f=2.5Hz；采用动态轻压下技术，压下量为3mm，横拉速度0.62m/min、18℃低过热度全程中高碳保护渣保护浇注，中包定氢1.2ppm；
（4）铸坯缓冷工序：采用入坑缓冷，入坑温度550℃，缓冷时间48h，出坑温度90℃；
（5）轧制工序：将280mm*380mm连铸矩坯开坯轧制成150mm*150mm方钢，开坯轧制加热炉预热段温度为550℃，均热段温度为1180℃，加热时间120min，加热炉残氧量2%，除磷水压22MPa，开轧温度为1070℃；将150mm*150mm方钢轧制成棒材，棒材轧制加热炉预热段温度为580℃，均热段温度为1080℃，加热时间150min，加热炉残氧量2%，除磷水压18MPa，开轧温度为990℃；棒材轧制后入缓冷坑缓冷，入坑温度470℃，缓冷时间59h，出坑温度30℃。
本实施例履带销轴用钢末端淬透性指标见表2，非金属夹杂物级别见表3，酸洗塔形发纹检测数据见表4。
实施例2
本实施例履带销轴用钢为φ45mm规格圆钢，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢的生产方法包括冶炼、精炼、连铸、铸坯缓冷和轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用120吨氧气顶吹转炉，废钢比22%；控制转炉终点O：550ppm；出钢前3min开始吹氩，出钢1/4时顺序加入铝粒1.1kg/t钢，合成渣1.2kg/t钢，白灰1.5kg/t钢；双挡渣操作，下渣量1.5kg/t钢；
（2）精炼工序：采用LF精炼+RH真空脱气处理；LF精炼加入Al线0.90kg/t钢调整钢中Al含量，过程增氮9ppm，LF炉渣碱度3.4；RH精炼真空度60Pa，保真空时间15min，RH保真空10min后加入Ti铁0.50kg/t钢，破空后加入B铁0.16kg/t钢，净吹氩气时间17min，B收得率55.8%；
（3）连铸工序：采用大方坯连铸机，结晶器断面为280mm*380mm，结晶器电磁搅拌I=320A、f=2.5Hz；采用动态轻压下技术，压下量为4mm，横拉速度0.63m/min、25℃低过热度全程中高碳保护渣保护浇注，中包定氢1.0ppm；
（4）铸坯缓冷工序：采用入坑缓冷，入坑温度520℃，缓冷时间72h，出坑温度40℃；
（5）轧制工序：将280mm*380mm连铸矩坯开坯轧制成150mm*150mm方钢，开坯轧制加热炉预热段温度为650℃，均热段温度为1190℃，加热时间150min，加热炉残氧量2%，除磷水压22MPa，开轧温度为1050℃；将150mm*150mm方钢轧制成棒材，棒材轧制加热炉预热段温度为620℃，均热段温度为1080℃，加热时间155min，加热炉残氧量2%，除磷水压18MPa，开轧温度为970℃；棒材轧制后入缓冷坑缓冷，入坑温度450℃，缓冷时间50h，出坑温度32℃。
本实施例履带销轴用钢末端淬透性指标见表2，非金属夹杂物级别见表3，酸洗塔形发纹检测数据见表4。
实施例3
本实施例履带销轴用钢为φ45mm规格圆钢，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢的生产方法包括冶炼、精炼、连铸、铸坯缓冷和轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用120吨氧气顶吹转炉，废钢比23%；控制转炉终点O：455ppm；出钢前3min开始吹氩，出钢1/4时顺序加入铝粒1.0kg/t钢，合成渣1.2kg/t钢，白灰1.5kg/t钢；双挡渣操作，下渣量1.5kg/t钢；
（2）精炼工序：采用LF精炼+RH真空脱气处理；LF精炼加入Al线0.90kg/t钢调整钢中Al含量，过程增氮5ppm，LF炉渣碱度3.3；RH精炼真空度58Pa，保真空时间20min，RH保真空12min后加入Ti铁0.50kg/t钢，破空后加入B铁0.18kg/t钢，净吹氩气时间20min，B收得率56.3%；
（3）连铸工序：采用大方坯连铸机，结晶器断面为280mm*380mm，结晶器电磁搅拌I=320A、f=2.5Hz；采用动态轻压下技术，压下量为5mm，横拉速度0.64m/min、30℃低过热度全程中高碳保护渣保护浇注，中包定氢1.3ppm；
（4）铸坯缓冷工序：采用入坑缓冷，入坑温度600℃，缓冷时间68h，出坑温度85℃；
（5）轧制工序：将280mm*380mm连铸矩坯开坯轧制成150mm*150mm方钢，开坯轧制加热炉预热段温度为700℃，均热段温度为1160℃，加热时间170min，加热炉残氧量2%，除磷水压22MPa，开轧温度为1090℃；将150mm*150mm方钢轧制成棒材，棒材轧制加热炉预热段温度为690℃，均热段温度为1090℃，加热时间160min，加热炉残氧量2%，除磷水压18MPa，开轧温度为1010℃；棒材轧制后入缓冷坑缓冷，入坑温度500℃，缓冷时间58h，出坑温度31℃。
实施例4
本实施例履带销轴用钢为φ80mm规格圆钢，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢的生产方法包括冶炼、精炼、连铸、铸坯缓冷和轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用120吨氧气顶吹转炉，废钢比25%；控制转炉终点O：600ppm；出钢前3min开始吹氩，出钢1/4时顺序加入铝粒0.9kg/t钢，合成渣1.1kg/t钢，白灰1.5kg/t钢；双挡渣操作，下渣量1.5kg/t钢；
（2）精炼工序：采用LF精炼+RH真空脱气处理；LF精炼加入Al线0.85kg/t钢调整钢中Al含量，过程增氮10ppm，LF炉渣碱度3.0；RH精炼真空度67Pa，保真空时间10min，RH保真空8min后加入Ti铁0.40kg/t钢，破空后加入B铁0.20kg/t钢，净吹氩气时间15min，B收得率58%；
（3）连铸工序：采用大方坯连铸机，结晶器断面为280mm*380mm，结晶器电磁搅拌I=320A、f=2.5Hz；采用动态轻压下技术，压下量为2mm，横拉速度0.60m/min、15℃低过热度全程中高碳保护渣保护浇注，中包定氢1.5ppm；
（4）铸坯缓冷工序：采用入坑缓冷，入坑温度500℃，缓冷时间72h，出坑温度80℃；
（5）轧制工序：将280mm*380mm连铸矩坯开坯轧制成150mm*150mm方钢，开坯轧制加热炉预热段温度为500℃，均热段温度为1150℃，加热时间90min，加热炉残氧量1%，除磷水压28MPa，开轧温度为1050℃；将150mm*150mm方钢轧制成棒材，棒材轧制加热炉预热段温度为500℃，均热段温度为1070℃，加热时间180min，加热炉残氧量4%，除磷水压15MPa，开轧温度为970℃；棒材轧制后入缓冷坑缓冷，入坑温度450℃，缓冷时间48h，出坑温度100℃。
本实施例履带销轴用钢末端淬透性指标见表2，非金属夹杂物级别见表3，酸洗塔形发纹检测数据见表4。
实施例5
本实施例履带销轴用钢为φ20mm规格圆钢，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢的生产方法包括冶炼、精炼、连铸、铸坯缓冷和轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用120吨氧气顶吹转炉，废钢比21%；控制转炉终点O：400ppm；出钢前3min开始吹氩，出钢1/4时顺序加入铝粒1.2kg/t钢，合成渣1.3kg/t钢，白灰2.0kg/t钢；双挡渣操作，下渣量1.2kg/t钢；
（2）精炼工序：采用LF精炼+RH真空脱气处理；LF精炼加入Al线0.89kg/t钢调整钢中Al含量，过程增氮6ppm，LF炉渣碱度3.5；RH精炼真空度50Pa，保真空时间25min，RH保真空12min后加入Ti铁0.45kg/t钢，破空后加入B铁0.15kg/t钢，净吹氩气时间20min，B收得率55%；
（3）连铸工序：采用大方坯连铸机，结晶器断面为280mm*380mm，结晶器电磁搅拌I=320A、f=2.5Hz；采用动态轻压下技术，压下量为6mm，横拉速度0.65m/min、35℃低过热度全程中高碳保护渣保护浇注，中包定氢1.1ppm；
（4）铸坯缓冷工序：采用入坑缓冷，入坑温度580℃，缓冷时间48h，出坑温度100℃；
（5）轧制工序：将280mm*380mm连铸矩坯开坯轧制成150mm*150mm方钢，开坯轧制加热炉预热段温度为800℃，均热段温度为1200℃，加热时间180min，加热炉残氧量6%，除磷水压15MPa，开轧温度为1100℃；将150mm*150mm方钢轧制成棒材，棒材轧制加热炉预热段温度为720℃，均热段温度为1120℃，加热时间90min，加热炉残氧量1%，除磷水压28MPa，开轧温度为1020℃；棒材轧制后入缓冷坑缓冷，入坑温度550℃，缓冷时间72h，出坑温度95℃。
本实施例履带销轴用钢末端淬透性指标见表2，非金属夹杂物级别见表3，酸洗塔形发纹检测数据见表4。
表1 实施例1～5履带销轴用钢化学成分组成
表1 中成分余量为Fe和不可避免的杂质。
表2 实施例1～5履带销轴用钢末端淬透性指标(单位：HRC)
表3 实施例1～5履带销轴用钢非金属夹杂物级别（单位：级）
表4 实施例1～5履带销轴用钢酸洗塔形发纹检测数据
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述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当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢，其特征在于，所述履带销轴用钢化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.44～0.46%、Si：0.22～0.28%、Mn：0.78～0.83%、P≤0.020%、S≤0.008%、Cr：0.15～0.19%、Ti：0.035～0.045%、B：0.0020～0.0035%、Als：0.020～0.030%，O≤15ppm、N≤60ppm、H≤2.0ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢，其特征在于，所述履带销轴用钢规格为φ20～80mm；圆钢末端淬透性J1.5：55～62HRC、J8：43～53HRC；非金属夹杂物指标A类、B类≤2.0级，C、D类≤1.5级；酸洗塔形发纹检测总条数≤8条，总长≤10mm，单条发纹≤3mm。
3.基于权利要求1或2所述的一种以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括冶炼、精炼、连铸、铸坯缓冷和轧制工序；所述轧制工序，采用二火轧制，首先将280mm*380mm连铸矩坯开坯轧制成150mm*150mm方钢，然后将150mm*150mm方钢轧制成棒材。
4.根据权利要求3所述的一种以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，将280mm*380mm连铸矩坯开坯轧制成150mm*150mm方钢，开坯轧制加热炉预热段温度为500～800℃，均热段温度为1150～1200℃，加热时间90～180min，加热炉残氧量1～6%，除磷水压15～28MPa，开轧温度为1050～1100℃。
5.根据权利要求3所述的一种以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，将150mm*150mm方钢轧制成棒材，棒材轧制加热炉预热段温度为500～720℃，均热段温度为1070～1120℃，加热时间90～180min，加热炉残氧量1～4%，除磷水压15～28MPa，开轧温度为970～1020℃。
6.根据权利要求3-5任意一项所述的一种以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，棒材轧制后入缓冷坑缓冷，入坑温度≥450℃，缓冷时间48～72h，出坑温度≤100℃。
7.根据权利要求3-5任意一项所述的一种以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢的生产方法，其特征在于，所述冶炼工序，采用氧气顶吹转炉，控制转炉终点：O≤600ppm；出钢前3min开始吹氩，出钢1/4时顺序加入铝粒0.9～1.2kg/t钢，合成渣1.1～1.3kg/t钢，白灰1.5～2.0kg/t钢；双挡渣操作，下渣量≤1.5kg/t钢。
8.根据权利要求3-5任意一项所述的一种以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢的生产方法，其特征在于，所述精炼工序，采用LF精炼+RH真空脱气处理；LF精炼加入Al线0.80～0.90kg/t钢调整钢中Al含量，过程增氮≤10ppm，LF炉渣碱度3.0～3.5；RH精炼真空度≤67Pa，保真空时间≥10min，RH保真空≥8min后加入Ti铁0.40～0.50kg/t钢，破空后加入B铁0.15～0.20kg/t钢，净吹氩气时间≥15min，B收得率≥55%。
9.根据权利要求3-5任意一项所述的一种以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢的生产方法，其特征在于，所述连铸工序，采用大方坯连铸机，结晶器断面为280mm*380mm，结晶器电磁搅拌I=320A、f=2.5Hz；采用动态轻压下技术，压下量为2～6mm，横拉速度0.60～0.65m/min、15～35℃低过热度全程中高碳保护渣保护浇注，中包定氢≤1.5ppm。
10.根据权利要求3-5任意一项所述的一种以Cr、B元素提高淬透性的履带销轴用钢的生产方法，其特征在于，所述铸坯缓冷工序，采用入坑缓冷，入坑温度≥500℃，缓冷时间48～72h，出坑温度≤100℃。
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