CN110117747A - 一种高Al渗氮钢的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高Al渗氮钢的生产方法，钢的化学组成质量百分比为C=0.36~0.40，Si=0.22~0.35，Mn=0.40~0.50，P≤0.015，S≤0.008，Cr=1.45~1.55，Mo=0.16~0.22，Al=0.75~1.00，Ni≤0.30，Cu≤0.20，其余为Fe和不可避免的杂质。其生产采用转炉冶炼+炉外精炼+真空脱气+连铸的生产工艺流程，生产铸坯断面为300×430mm规格，本冶炼方法通过改进冶炼工艺操作方法和优化使用原材料配方，使精炼Al含量收得率达80%以上，返Si可控，连铸炉数达11炉及以上，耐材利用率高，成本低，其产品表面质量好，钢中夹杂物和有害元素含量低，纯净度高，综合力学性能优异。

Description

一种高Al渗氮钢的生产方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种高Al渗氮钢的生产方法。

背景技术

38CrMoAl是一种高级渗氮钢，具有很高的渗氮性能和力学性能，良好的耐热性和耐蚀性，经渗氮处理后，能得到高的表面强度、高的疲劳强度及良好的抗过热性，无回火脆性，切削加工性尚可，高温工作温度可达500℃，但冷变形时塑性低，淬透性低，一般在调质及渗氮后使用。这种高级渗氮钢主要用于制造高疲劳强度、高耐磨性，热处理后尺寸精确，强度较高的各种尺寸不大的渗氮零件，如塑料机械螺杆和机筒、气缸盖、座套、底盖、活塞螺栓、精密磨床主轴、车床主轴、搪杆、精密丝杆和齿轮、蜗杆、高压阀门、阀杆仿模、滚子、样板、汽轮机的调速器、转动套、固定套、塑料挤压机上的一些耐磨零件等。

根据GB/T3077-2015的要求，该钢种Al含量控制在0.70%~1.10%，铝含量控制要求极高，已经超出了常规的脱氧和细化晶粒的作用，由于Al的化学性质非常活泼，在冶炼条件下极易与氧反应生产高熔点Al₂O₃夹杂物，在连铸过程中产生结瘤堵塞水口而影响连铸生产，给连铸连浇生产带来了较大困难，传统的冶炼生产方法通常采用电炉+模铸的工艺生产，但近年来由于冶炼生产技术的进步，目前国内已经有部分钢厂实现了转炉+连铸的工艺生产，但连铸炉数仍受限制；通过不断的摸索试验，制定了合适的精炼和连铸工艺参数，实现了在耐材条件允许的情况下不限炉次的长浇次连铸生产，并且铸坯质量良好，满足轧制和最终客户使用要求。

发明内容

本发明旨在提供一种高Al渗氮钢的生产方法，生产铸坯断面为300×430mm规格，本冶炼方法精炼Al含量收得率达80%以上，返Si可控，连铸炉数达11炉及以上，耐材利用率高、成本低，其产品表面质量好，钢中夹杂物和有害元素含量低，纯净度高，综合力学性能优良。

本发明的技术方案：

一种高Al渗氮钢的生产方法，钢的组成质量百分比为C=0.36~0.40，Si=0.22~0.35，Mn=0.40~0.50，P≤0.015，S≤0.008，Cr=1.45~1.55，Mo=0.16~0.22，Al=0.75~1.00，Ni≤0. 30，Cu≤0.20，其余为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：

（1）冶炼：转炉出钢P≤0.012，C≥0.08，精炼采用LF炉+VD真空处理工艺，控制LF进站Si≤0.15，LF炉精炼全程吹氩时间≥50min；造高碱度白渣脱氧、脱S，白渣保持时间≥15min；LF炉精炼任务完成后采取以加铝锭为主、喂铝线为辅的方法进行Al合金化；开浇炉喂纯钙线100~200m进行钙化处理；VD真空脱气处理，在真空度67Pa以下保持时间为13~17min，出站前软吹氩气时间20~25min；

（2）连铸：采用全程保护浇铸，开浇前中包吹氩赶氧；中包过热度目标值20~30℃，连铸二次冷却采用中等强度冷却，比水量为0.27L/min，拉速0.65~0.70m/min，结晶器电磁搅拌参数为200A、2.5HZ，结晶器采用定制化的高Al钢专用保护渣， Li₂O≥5。

为了降低Al烧损，提高Al的收到率，并确保生产稳定顺行，节奏合理，通过不断的摸索改进，最终确定采用以铝锭增铝的方式为主，并辅以适当的Al线补充，确保了生产节奏的稳定顺行。加Al的时机采取钢水精炼脱氧任务完成时加入，有效提高了Al的收到率并降低了精炼过程的Al烧损，同时通过后期的VD真空处理有效确保钢水中Al含量的均匀化。

由于该钢种化学成分中铝高、硅低，使硅的还原在此钢种生产中变得十分敏感。为了减少钢水增硅，需要降低渣中 SiO₂的质量百分比，即降低其活度，控制好渣中氧势，尽量减少因渣中 SiO₂被还原而引起的钢水增硅。因此在精炼过程中，必须严禁大包翻渣，同时控制精炼过程中硅合金的加入量，以确保钢中Si含量控制在合适的范围。

本发明的有益效果：本发明利用现有成熟的设备和工艺，不增加投资成本，仅通过改进冶炼工艺方法和优化使用原材料配方，使其精炼Al含量得到明显提高，达80%以上，且返Si可控，连铸炉数达11炉以上，耐材利用率高，成本低，生产效益好；产品表面质量好，钢中夹杂物和有害元素含量低，纯净度高，综合力学性能优良。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明：

实施例1：

一种高Al渗氮钢的生产方法，钢的组成重量百分比为C=0.38，Si=0.31，Mn=0.45，P=0.011，S=0.0001，Cr=1.50，Mo=0.18，Al=0.86，Ni=0. 020，Cu=0.039，其余为Fe和不可避免的杂质，工艺步骤包括：

（1）冶炼：转炉出钢终点P= 0.006，C= 0.10，精炼采用LF炉+VD真空处理工艺， LF进站Si=0.14，全程吹氩时间66min；造高咸度白渣脱O、脱S，白渣保持时间18min；LF炉精炼任务完成后加铝锭1563kg、喂Al线600m；VD在真空度67Pa以下保持时间为15min，出站前软吹氩气时间24min；

（2）连铸：采用全程保护浇铸，开浇前中包吹氩赶氧；中包过热度21~29℃，连铸二冷比水量为0.27L/min，拉速0.65m/min，结晶器电磁搅拌参数：200A、2.5HZ，铸坯断面300×430mm，结晶器采用定制化的高Al钢专用保护渣；

实施例2：

一种高Al渗氮钢的生产方法，钢的组成重量百分比为C=0.39，Si=0.28，Mn=0.41，P=0.009，S=0.0001，Cr=1.49，Mo=0.18，Al=0.84，Ni=0. 017，Cu=0.025，其余为Fe和不可避免的杂质，工艺步骤包括：

（1）冶炼：转炉出钢终点P =0.008，C= 0.09，精炼采用LF炉+VD真空处理工艺， LF进站Si=0.12，全程吹氩时间73min；造高咸度白渣脱O、脱S，白渣保持时间21min；LF炉精炼任务完成后加铝锭1545kg、喂铝线500m；VD在真空度67Pa以下保持时间为15min，出站前软吹氩气时间31min；

（2）连铸：采用全程保护浇铸，开浇前中包吹氩赶氧；中包过热度23~28℃，连铸二冷比水量为0.27L/min，拉速0.65m/min，结晶器电磁搅拌参数：200A、2.5HZ，铸坯断面300×430mm，结晶器采用定制化的高Al钢专用保护渣；

实施例3：

一种高Al渗氮钢的生产方法，钢的组成重量百分比为C=0.39，Si=0.26，Mn=0.43，P=0.012，S=0.0003，Cr=1.48，Mo=0.18，Al=0.88，Ni=0. 017，Cu=0.030，其余为Fe和不可避免的杂质，工艺步骤包括：

（1）冶炼：转炉出钢终点P =0.009，C= 0.11，精炼采用LF炉+VD真空处理工艺， LF进站Si=0.15，全程吹氩时间75min；造高咸度白渣脱O、脱S，白渣保持时间22min；LF炉精炼任务完成后加铝锭1615kg、喂铝线600m；VD在真空度67Pa以下保持时间为15min，出站前软吹氩气时间23min；

（2）连铸：采用全程保护浇铸，开浇前中包吹氩赶氧；中包过热度21~27℃，连铸二冷比水量为0.27L/min，拉速0.65m/min，结晶器电磁搅拌参数：200A、2.5HZ，铸坯断面300×430mm，结晶器采用定制化的高Al钢专用保护渣；

各实施例轧制产品力学性能数据指标如表1所示。

表1 实施例钢的力学性能数据

从表1力学性能数据指标可见，采用本发明生产方法生产的铸坯原料其轧制圆钢产品力学性能优异，冲击功较好。

Claims (1)

1.一种高Al渗氮钢的生产方法，其特征在于：钢的化学组成质量百分比为C=0.36~0.40，Si=0.22~0.35，Mn=0.40~0.50，P≤0.015，S≤0.008，Cr=1.45~1.55，Mo=0.16~0.22，Al=0.75~1.00，Ni≤0. 30，Cu≤0.20，其余为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：

（1）冶炼：转炉出钢P≤0.012，C≥0.08，精炼采用LF炉+VD真空处理工艺，控制LF进站Si≤0.15，LF炉精炼全程吹氩时间≥50min；造高碱度白渣脱氧、脱S，白渣保持时间≥15min；LF炉精炼任务完成后采取以加铝锭为主、喂铝线为辅的方法进行Al合金化；开浇炉喂纯钙线100~200m进行钙化处理；VD真空脱气处理，在真空度67Pa以下保持时间为13~17min，出站前软吹氩气时间20~25min；

（2）连铸：采用全程保护浇铸，开浇前中包吹氩赶氧；中包过热度目标值20~30℃，连铸二次冷却采用中等强度冷却，比水量为0.27L/min，拉速0.65~0.70m/min，结晶器电磁搅拌参数为200A、2.5HZ，结晶器采用定制化的高Al钢专用保护渣， Li₂O≥5。