CN109182676A - 一种耐低温冲击碳锰钢s355j2g3锻圆的制备方法 - Google Patents

一种耐低温冲击碳锰钢s355j2g3锻圆的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种耐低温冲击碳锰钢S355J2G3锻圆的制备方法，属于合金钢锻圆制造技术领域，其特征在于采用工艺路线为：钢锭多段加热至1180～1220℃，保温2～5.5小时，在1200～800℃下锻压成型，加热到920±10℃正火处理，再采用水雾喷洒的方式对正火后的锻圆进行冷却处理，最后车光。采用此方法可将S355J2G3锻圆的冲击值KV从常规标准中的KV(‑20℃)≥27J，提高到KV(‑45℃)≥34J，同时仍能保证EN 10250标准要求的高强度指标。

Description

一种耐低温冲击碳锰钢S355J2G3锻圆的制备方法
技术领域
本发明涉及合金钢锻圆制造技术领域，具体地，涉及一种耐低温冲击碳锰钢S355J2G3锻圆的制备方法。
背景技术
耐低温冲击碳锰钢S355J2G3是一种德国牌号的合金钢，具有低合金、高强度等特点，近似于中国标准GB 1591中的16Mn，Q345D，主要合金Mn元素含量＝1.20～1.6％，碳含量≤0.22％，S355J2G3合金钢在德国EN 10250标准中，通常被要求的供货标准是低温冲击值KV(-20℃)≥27J。
但随着在海工、风电上应用、包括海上液压缸的液压杆，对该钢提出了更高的要求，高端客户仍然选用此钢种，需要将冲击值KV从常规标准中的KV(-20℃)≥27J，提高到KV(-45℃)≥34J，使其具备良好的耐低温冲击性能，同时仍然要保证EN 10250标准要求的高强度指标。
发明内容
本发明的目的是开发出一种特殊的生产工艺，使S355J2G3锻圆突破常规KV(-20℃)≥27J的要求，在保证EN10250标准要求的强度指标下，稳定实现KV(-45℃)≥34J的更好的低温韧性，其生产工艺路线为钢锭加热、锻造、正火、水雾冷却、车光。
本发明涉及一种耐低温冲击碳锰钢S355J2G3锻圆的制备方法，其中所说的耐低温冲击碳锰钢S355J2G3锻圆的化学成分以Fe为基本元素，按质量百分比计还包含以下各组分：C＝0.15～0.22％，Mn＝1.20～1.60％，Si＝0.20～0.45％，P≤0.025％，S≤0.015％，Cr≤0.30％，Ni≤0.30％，Mo≤0.08％，Al＝0.020～0.050％，Cr+Mo+Ni≤0.48％。
采用工艺路线为钢锭加热、锻压成型、正火处理、水雾冷却、车光处理，具体按如下步骤进行实施：
具体为：
1)钢锭加热。将钢锭加热至600～750℃，保温1.0～3.0小时，然后加热至800～850℃，保温0.5～3.5小时，再加热至可锻的1180～1220℃，然后保温2～5.5小时，使钢锭的表面及内部温度基本一致，奥氏体均匀化，然后开始锻压。
2)锻压成型。将加热好的钢锭吊运至锻压机所在位置，开始锻压，先将其锻为方形，后压其棱，最后锻压为圆形，形成锻圆，控制锻压比在3:1～4:1，控制锻造温度在1200～800℃的范围之内；在锻造过程还需要利用锻圆氧化铁清扫机连续清除红热锻坯表面的氧化铁，以此大幅提高被锻的红热锻坯表面质量，使锻圆表面呈光滑形状。
3)正火处理。将锻圆送入到正火炉中加热到920±10℃，进行锻后正火处理，比同类常规产品提高了10℃，在920±10℃温度下保持温度不变，保持温度的时间t根据锻圆直径D的大小确定，t＝(1.8～2.3)(min/mm)×D(mm)。
4)水雾冷却。采用水雾喷洒的方式对正火后的锻圆进行冷却处理，其中，选择风机的出风口直径为1米，风机功率为2.5～3.0KW、转速为1300～1500转/分，多台风机并排摆放在冷床的一端，风机的出风方向和冷床的长度方向相一致，多台风机间相邻风机出风口的中心间距为1米，即风机数量按冷床宽度方向布置，每1米安装固定1台风机；锻圆并排摆放在冷床上，锻圆中心轴线同冷床长度方向相一致，同风机出风口端面相垂直，风机距锻圆端面距离为3米；风机出风口端面安装有直径1米的环形喷水管，环形喷水管上设有间距为150mm的出水孔，出水孔直径为3.2mm，出水方向与风机出风口端面平行；出水孔的水压为5kg/cm2；工作时打开所有风机和环形喷水管，通过风机吹出的气流将喷水管喷出的水柱充分雾化并喷在摆放在冷床之上的红热锻圆上，快冷至400～500℃，然后将锻圆的两端调头，继续冷却至250℃以下关掉风机和喷水管，再在空气自然冷却1小时。
5)车光处理。将经过水雾冷却和空冷后的锻圆置于车床之上，利用车床沿着锻圆表面进行车削，去除存在的表面缺陷和微裂纹。
具体实施方式
实施例之一
控制元素含量在适当范围，S355J2G3耐低温冲击用钢，是Fe基元素并包含以下组分，元素按质量百分比计，采用的内控成分是C＝0.15～0.22％，Mn＝1.20～1.60％，Si＝0.20～0.45％，P≤0.025％，S≤0.015％，Cr≤0.30％，Ni≤0.30％，Mo≤0.08％，Al＝0.020～0.050％，Cr+Mo+Ni≤0.48％。
采用本项发明对12.3吨/支的钢锭，加热+锻造+正火+水雾冷却，生产直径470mm的S355J2G3锻圆。具体为：
1)加热。将钢锭加热至750℃，保温2.5小时，然后加热至850℃，保温3小时，再加热至可锻的1220℃，然后保温4.5小时，使钢锭的表面及内部温度基本一致，奥氏体均匀化，然后开始锻压。
2)锻压。钢锭吊运至锻压机后开始锻压，先将其锻为方形，后压其棱，最后压为圆形，控制锻压比在3.59:1，控制锻造温度在1200～800℃的范围之内；
在锻造过程，利用锻圆氧化铁清扫机连续清除红热锻坯表面的氧化铁，以此大幅提高被锻的红热锻坯表面质量，锻圆表面呈光滑形状。
3)正火处理。将锻圆送入到正火炉中加热到925℃，进行锻后正火处理，保持温度的时间为15小时。
4)水雾冷却，选择出风口直径为1米的风机，风机功率为3.0KW、转速为1500转/分，6台风机并排摆放在冷床的一端，风机的出风方向和冷床的长度方向相一致，6台风机间相邻风机出风口的中心间距为1米，8根锻圆并排摆放在冷床上，锻圆中心轴线同冷床长度方向相一致，同风机出风口端面相垂直，风机距锻圆端面距离为3米；风机出风口端面安装有直径1米的环形喷水管，环形喷水管上设有间距为150mm的出水孔，出水孔直径3.2mm，出水方向与风机出风口端面平行；出水孔的水压为5kg/cm2；工作时打开所有风机和环形喷水管，通过风机吹出的气流将喷水管喷出的水柱充分雾化并喷在红热的锻圆上，快冷至450℃，然后将锻圆的两端调头，继续冷却至250℃以下关掉风机和喷水管，再空气自然冷却1小时。
5)车光处理。将经过水雾冷却和空冷后锻圆进行表面处理，采用车床，沿着锻圆表面车削，去除可能存在的表面缺陷和微裂纹。
碳锰钢S355J2G3，直径470mm的锻圆技术指标：达到了综合高性能，即高强度，同时低温冲击性能良好，包括抗拉强度≥315Mpa，屈服强度≥490Mpa，A延伸率≥20％，KV(-20℃)≥27J，尤其是KV(-45℃)≥34J，突显了耐低温冲击性能。
本发明实现了碳锰钢S355J2G3锻圆，作为低温韧性高性能要求。
实施例之二
控制元素含量在适当范围，S355J2G3耐低温冲击用钢，是Fe基元素并包含以下组分，元素按质量百分比计，采用的内控成分是C＝0.15～0.22％，Mn＝1.20～1.60％，Si＝0.20～0.45％，P≤0.025％，S≤0.015％，Cr≤0.30％，Ni≤0.30％，Mo≤0.08％，Al＝0.020～0.050％，Cr+Mo+Ni≤0.48％。
采用本项发明对5吨/支的钢锭，加热+锻造+正火+水雾冷却，生产直径310mm的S355J2G3锻圆。具体为：
1)加热。将钢锭加热至750℃，保温1小时，然后加热至850℃，保温1小时，再加热至可锻的1220℃，然后保温2小时，使钢锭的表面及内部温度基本一致，奥氏体均匀化，然后开始锻压。
2)锻压。钢锭吊运至锻压机后开始锻压，先将其锻为方形，后压其棱，最后压为圆形，控制锻压比在3.59:1，控制锻造温度在1200～800℃的范围之内；在锻造过程，采用锻圆氧化铁清扫机连续清除红热锻坯表面的氧化铁，使锻圆表面呈光滑形状。
3)正火。为细化晶粒、得到好的低温韧性，进行正火，正火温度920±10℃，保持11小时。
4)水雾冷却，选择出风口直径为1米的风机，风机功率为2.6KW、转速为1500转/分，6台风机并排摆放在冷床的一端，风机的出风方向和冷床的长度方向相一致，6台风机间相邻风机出风口的中心间距为1米，8根锻圆并排摆放在冷床上，锻圆中心轴线同冷床长度方向相一致，同风机出风口端面相垂直，风机距锻圆端面距离为3米；风机出风口端面安装有直径1米的环形喷水管，环形喷水管上设有间距为150mm的出水孔，出水孔直径3.2mm，出水方向与风机出风口端面平行；出水孔的水压为5kg/cm2；工作时打开所有风机和环形喷水管，通过风机吹出的气流将喷水管喷出的水柱充分雾化并喷在红热的锻圆上，快冷至450℃，然后将锻圆的两端调头，继续冷却至250℃以下关掉风机和喷水管，再空气自然冷却1小时。
5)车光处理。将经过水雾冷却和空冷后锻圆进行表面处理，采用车床，沿着锻圆表面车削，去除可能存在的表面缺陷和微裂纹。
碳锰钢S355J2G3，直径310mm的锻圆技术指标：达到了综合高性能，即高强度，同时低温冲击性能良好，包括抗拉强度≥315Mpa，屈服强度≥490Mpa，A延伸率≥20％，KV(-20℃)≥27J，尤其是KV(-45℃)≥34J，突显了耐低温冲击性能。
本发明实现了碳锰钢S355J2G3锻圆，满足了低温韧性高性能要求。

Claims (2)

1.一种耐低温冲击碳锰钢S355J2G3锻圆的制备方法，其特征在于采用工艺路线为钢锭加热、锻压成型、正火处理、水雾冷却、车光处理，具体按如下步骤进行实施：
1)钢锭加热，将钢锭加热至600～750℃，保温1.0～3.0小时，然后加热至800～850℃，保温0.5～3.5小时，再加热至可锻的1180～1220℃，保温2～5.5小时，使钢锭的表面及内部温度基本一致，奥氏体得到均匀化；
2)锻压成型，将加热好的钢锭吊运至锻压机所在位置，先将其锻为方形，后压其棱，最后压成锻圆，控制锻压比在3:1～4:1，控制锻造温度在1200～800℃；锻造过程利用锻圆氧化铁清扫机连续清除红热锻坯表面的氧化铁，使锻圆表面呈光滑形状；
3)正火处理，将锻圆送入到正火炉中加热到920±10℃，保持温度不变，保温时间t根据锻圆直径D的大小确定，t＝(1.8～2.3)(min/mm)×D(mm)；
4)水雾冷却，采用水雾喷洒的方式对正火后的锻圆进行冷却处理，其中，选择风机的出风口直径为1米，风机功率为2.5～3.0KW，转速为1300～1500转/分，多台风机并排摆放在冷床的一端，风机的出风方向和冷床的长度方向相一致，多台风机间相邻风机出风口的中心间距为1米，即风机数量按冷床宽度方向布置，每1米安装固定1台风机；锻圆并排摆放在冷床上，锻圆中心轴线同冷床长度方向相一致，同风机出风口端面相垂直，风机距锻圆端面距离为3米；风机出风口端面安装有直径1米的环形喷水管，环形喷水管上设有间距为150mm的出水孔，出水孔直径为3.2mm，出水方向与风机出风口端面平行；出水孔的水压为5kg/cm2；工作时打开所有风机和环形喷水管，通过风机吹出的气流将喷水管喷出的水柱充分雾化并喷在摆放在冷床之上的红热锻圆上，快冷至400～500℃，然后将锻圆的两端调头，继续冷却至250℃以下关掉风机和喷水管，再在空气自然冷却1小时；
5)车光处理，将经过水雾冷却和空冷后的锻圆置于车床之上，利用车床沿着锻圆表面进行车削，去除存在的表面缺陷和微裂纹。
2.根据权利要求1所述的耐低温冲击碳锰钢S355J2G3锻圆的制备方法，其特征在于所述耐低温冲击碳锰钢S355J2G3锻圆的化学成分以Fe为基本元素，按质量百分比计还包含以下各组分：C＝0.15～0.22％，Mn＝1.20～1.60％，Si＝0.20～0.45％，P≤0.025％，S≤0.015％，Cr≤0.30％，Ni≤0.30％，Mo≤0.08％，Al＝0.020～0.050％，Cr+Mo+Ni≤0.48％。
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