CN110468327A - 一种空心活塞杆用钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空心活塞杆用钢及其生产方法，其化学成分及质量百分含量为：C 0.19%～0.21%、Si 0.20%～0.25%、Mn 1.57%～1.63%、P≤0.020%、S≤0.010%、Ti 0.010%～0.020%、Al 0.010%～0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。本方法利用LF对钢中的元素含量进行精确控制，利用LF的白渣还原性对钢中的夹杂物进行去除；利用VD真空脱气，进一步提高钢水纯净度，降低钢中H含量，避免白点缺陷；本发明方法采用“冶炼＋连铸＋连轧”的工艺生产，生产流程简便，产品热轧态抗拉强度≥950MPa，屈服强度≥830MPa，断后伸长率≥14%，冲击Aku2≥90J，钢材中氧≤15ppm、氢≤2ppm；具有成本低、工艺简单、产品性能稳定的特点。

Description

一种空心活塞杆用钢及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，尤其是一种空心活塞杆用钢及其生产方法。
背景技术
随着我国汽车行业的快速发展，能源短缺及环境污染问题已成为制约我国汽车产业可持续发展的突出问题。无论是从社会效益还是经济效益来考虑低油耗、低排放的汽车都是社会可持续发展的需要。基于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。减震器活塞杆是乘用车的关键零部件，目前国内大多数汽车仍然使用实心的减震器活塞杆，一些中高档乘用车已经开始使用空心的减震器活塞杆，使用减震器空心活塞杆代替减震器实心活塞杆的同时，对减震器空心活塞杆的材质的强度、韧性以及纯净度也提出更高的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种性能好的空心活塞杆用钢；本发明还提供了一种空心活塞杆用钢的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的化学成分及质量百分含量为：C 0.19%～0.21%、Si 0.20%～0.25%、Mn 1.57%～1.63%、P≤0.020%、S≤0.010%、Ti 0.010%～0.020%、Al 0.010%～0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述钢中O≤15ppm、H≤2ppm。
本发明方法包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、连铸、铸坯加热、轧制及冷却工序；所述铸坯加热工序中，铸坯加热至1050～1180℃，保温1.5～2h。
本发明方法所述轧制及冷却工序：开轧温度970～1030℃，终轧温度890～950℃，空冷。
本发明方法所述LF精炼工序：精炼温度控制在1630～1670℃，采用白渣脱氧操作、底吹氩搅拌，白渣时间30～40min，白渣过程中调整钢中的Al含量。
本发明采用的生产方法原理如下：
1、减震器空心活塞杆用钢，下游用户一般为穿管后使用，为了达到实心活塞杆的机械性能，空心活塞杆需要更高的强度和韧性，因此在低碳钢中加入锰，显著提高钢的强度，同时在钢种加入微合金元素Ti，细化组织晶粒、提高强度和韧性，使钢的内部组织致密。
2、减震器空心活塞杆在工作过程中承受着复杂的机械应力，不能因为内部质量发生弯曲、变形、断裂等缺陷，因此需要对钢中的夹杂物进行控制。LF进行白渣操保持良好的还原气氛，底吹氩气进行搅拌，依靠顶渣吸附钢中的有害夹杂物。白渣过程中调整钢中的Al含量，进一步降低钢中氧含量，在凝固过程中大量细小分散的AlN还能促进形成细晶粒钢，提高强度和冲击韧性。
3、采用VD真空脱气，进一步促进脱氧产物上浮，提高钢水纯净度，同时真空处理后可有效降低钢中H含量，避免高锰钢中由于H产生的白点缺陷。
4、为保证空心活塞杆稳定的力学性能，钢中元素含量采用窄成分控制。
5、为了控制钢中晶粒度尺寸、减少钢的表面脱碳，严格控制加热温度及加热时间。
6、为了提高生产效率，采用钢材轧后空冷。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过添加Al形成AlN粒子，细化晶粒，提高强度的同时不损害钢的韧性；只添加少量的微合金元素Ti，可有效降低成本；本发明具有抗拉强度高、屈服性好、延伸率和冲击性好等特点。
本发明方法利用LF对钢中的元素含量进行精确控制，利用LF的白渣还原性对钢中的夹杂物进行去除；利用VD真空脱气，进一步提高钢水纯净度，降低钢中H含量，避免白点缺陷；本发明方法采用“冶炼＋连铸＋连轧”的工艺生产，生产流程简便，产品热轧态抗拉强度≥950MPa，屈服强度≥830MPa，断后伸长率≥14%，冲击Aku2≥90J，钢材中氧≤15ppm、氢≤2ppm；具有成本低、工艺简单、产品性能稳定的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本空心活塞杆用钢的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、连铸、铸坯加热、轧制及冷却工序；各工序工艺如下所述。
（1）转炉冶炼工序：出钢温度1630±30℃，终点成分要求为（wt）：C 0.06%～0.15%、P≤0.015%。
（2）LF精炼工序：精炼结束温度控制在1630～1670℃，采用白渣脱氧操作、底吹氩搅拌，白渣时间30～40min；白渣脱氧操作的同时根据成分要求进行C、Mn、Al、Ti成分微调。
（3）VD真空脱气工序：真空度≤67Pa、真空时间10～15min，真空完毕后进行软吹，软吹时间20～30min。
（4）连铸工序：连铸坯断面150mm×150mm，采用全程保护浇注，过热度控制10～30℃，结晶器电磁搅拌强度200±10A/4Hz，拉速1.4～1.6m/min。
（5）铸坯加热工序：钢坯加热至1050～1180℃保温1.5～2h。
（6）轧制及冷却工序：开轧温度970～1030℃，终轧温度890～950℃；出炉空冷。
实施例1－8：本空心活塞杆用钢的生产方法采用下述具体工艺。
（1）本方法采用上述的转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、连铸、铸坯加热、轧制及冷却工序；各实施例转炉冶炼、LF精炼和VD真空脱气的工艺参数见表1；连铸、铸坯加热、轧制及冷却工序的工艺参数见表2。
表1：转炉冶炼至VD真空脱气的工艺参数
表2：连铸至冷却工序的工艺参数
（2）各实施例所得空心活塞杆用钢的化学成分见表3。
表3：各实施例产品的化学成分（wt%）
表3中，余量为Fe和不可避免的杂质。
（3）对实施例1－8所得空心减震器活塞杆用钢产品进行力学性能检测，检测结果见表4。
表4：各实施例的力学性能指标
由表4可知，本方法所得减震器空心活塞杆用钢产品的抗拉强度≥950MPa、屈服强度≥830MPa、断后伸长率≥14%、冲击Aku2≥90J，钢材中氧≤15ppm、氢≤2ppm，满足乘用车空心减震器活塞杆的使用要求，且产品性能稳定。

Claims (5)

1.一种空心活塞杆用钢，其特征在于，其化学成分及质量百分含量为：C 0.19%～0.21%、Si 0.20%～0.25%、Mn 1.57%～1.63%、P≤0.020%、S≤0.010%、Ti 0.010%～0.020%、Al 0.010%～0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种空心活塞杆用钢，其特征在于：所述钢中O≤15ppm、H≤2ppm。
3.权利要求1或2所述空心活塞杆用钢的生产方法，其特征在于：其包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、连铸、铸坯加热、轧制及冷却工序；所述铸坯加热工序中，铸坯加热至1050～1180℃，保温1.5～2h。
4.根据权利要求3所述的一种空心活塞杆用钢的生产方法，其特征在于，所述轧制及冷却工序：开轧温度970～1030℃，终轧温度890～950℃，空冷。
5.根据权利要求3或4所述的一种空心活塞杆用钢的生产方法，其特征在于，所述LF精炼工序：精炼温度控制在1630～1670℃，采用白渣脱氧操作、底吹氩搅拌，白渣时间30～40min，白渣过程中调整钢中的Al含量。
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