CN113319147A - 一种改善车削性能的sy740圆棒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改善车削性能的SY740圆棒，组分包括碳、硅、锰、磷、硫、铬和铁，其中，碳元素含量为0.36％‑0.40％，硅元素含量为0.13％‑0.16％，锰元素含量为0.5％‑0.8％，磷元素含量小于或等于0.025％，硫元素含量为0.08％‑0.20％，铬元素含量为0.09％‑0.11％，余量为铁。制备方法，包括加热、除磷、轧制、倍尺飞剪、分段和精整，其中在加热工序中，将钢材投入加热炉中进行加热，钢材在加热炉中的加热过程包括预热段、加热段和均热段，加热段包括第一加热段和第二加热段，提高第二加热段的温度和均热段的温度。本发明通过增加硫含量并提高加热炉内的加热温度，解决了SY740圆棒表层组织不均匀的问题。

Description

一种改善车削性能的SY740圆棒及其制备方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，更具体地说，它涉及一种改善车削性能的SY740圆棒及其制备方法。
背景技术
SY740非调质钢主要应用于活塞杆的制备。活塞杆是支持活塞做功的关键连接部件，主要应用在油缸和气缸的运动执行部件中，是一个运动频繁的运动部件。以液压油缸为例，SY740非调质钢的质量好坏将直接影响到液压油缸的寿命和使用可靠性。使用SY740非调质钢来生产活塞杆的要求高，其表面粗糙度的要求为Ra0.4-0.8μm，加工难度大，在车削过程中存在烧刀的现象，导致活塞杆的生产效率大幅度下降，刀具的损耗严重。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种改善车削性能的SY740圆棒及其制备方法，通过增加硫含量并提高加热炉内的加热温度，解决了SY740圆棒表层组织不均匀的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种改善车削性能的SY740圆棒，组分包括碳、硅、锰、磷、硫、铬和铁，其中，碳元素含量为0.36％-0.40％，硅元素含量为0.13％-0.16％，锰元素含量为0.5％-0.8％，磷元素含量小于或等于0.025％，硫元素含量为0.08％-0.20％，铬元素含量为0.09％-0.11％，余量为铁。
在其中一个实施例中，碳元素含量为0.38％，硅元素含量为0.15％，锰元素含量为0.7％，磷元素含量小于或等于0.025％，硫元素含量为0.08％-0.20％，铬元素含量为0.1％，余量为铁。提高硫含量，改善SY740圆棒的加工性能。
一种改善车削性能的SY740圆棒的制备方法，包括加热、除磷、轧制、倍尺飞剪、分段和精整，
加热：将钢材投入加热炉中进行加热，钢材在加热炉中的加热过程包括预热段、加热段和均热段，加热段包括第一加热段和第二加热段，提高第二加热段的温度和均热段的温度；
除磷：对从加热炉出来的钢材进行高压水除磷，利用高压水对钢材进行除磷；
轧制：对除磷后的钢材依次进行粗轧、中轧和精轧得到圆棒；
倍尺飞剪：对轧制后的圆棒进行飞剪倍尺分段后在冷床上进行冷却；
分段：冷却后的圆棒通过热锯定尺分段，然后通过定尺机定尺后用砂轮锯分段；
精整：对分段后的圆棒进行精加工和探伤。
在其中一个实施例中，在加热工序中，第二加热段的温度为1160-1200℃。
在其中一个实施例中，在加热工序中，均热段的温度为1140-1180℃。第二加热段和均热段的温度接近，减小钢材温度的偏差，使钢材的表层硬度均匀化。
第二加热段的温度与均热段的温度接近或相同，由于第二加热段的温度为1160-1200℃，均热段的温度为1140-1180℃，当第二加热段的温度与均热段的温度处于重合的区域时，即第二加热段的温度与均热段的温度均处于1160-1180℃的范围内时，设定第二加热段的温度与均热段的温度相同，其余情况下，设定第二加热段的温度与均热段的温度尽可能接近。本发明避免第二加热段的温度和均热段的温度的偏差较大，使SY740圆棒在加热炉内的受热均匀，使SY740圆棒的表层硬度均匀化。
本发明均提高了第二加热段和均热段的温度，有利于硫元素与锰元素形成更多的MnS，在钢中呈椭球状的MnS夹杂物能够包裹危害较大的氧化物夹杂，形成氧化物-硫化物共生夹杂物，残余应力较低，压应力的作用小，阻碍了裂纹的发生。但是在大幅提高了硫含量后，提高了SY740圆棒的热脆性，因此本发明取消了穿水冷却，使SY740圆棒自然冷却，避免穿水冷却后SY740圆棒表层组织不均匀，消除了因水冷引起的温度偏差，减少表层硬度的变化，而且在倍尺飞剪工序中在冷床内使用保温罩，使SY740圆棒均匀冷却，其目的均是减小SY740圆棒的温度的偏差，使SY740圆棒的表层硬度均匀化。
在其中一个实施例中，在倍尺飞剪工序中，在冷床上设置保温罩，钢材在冷床内均匀冷却。本发明的冷床设置保温罩，SY740圆棒在冷床中冷却时，高温的水蒸气被保温罩截留在冷床内而不能挥发到大气中，高温的水蒸气在冷床上方形成一个温度较高的空间，在冷床内的SY740圆棒得以均匀降温。
在其中一个实施例中，在轧制步骤中，完成粗轧后，使用液压剪切头切除钢材端部缺陷。
在其中一个实施例中，在轧制步骤中，使用六架连轧机进行粗轧，粗轧的连轧机平立交替布置，粗轧的连轧机的组成为φ850x6，连轧机均为第五代短应力轧机。
在其中一个实施例中，在轧制步骤中，使用六架连轧机进行中轧，中轧的连轧机平立交替布置，中轧的连轧机的组成为φ750x6，连轧机均为第五代短应力轧机。
在其中一个实施例中，在轧制步骤中，使用四架连轧机进行精轧，精轧的连轧机平立交替布置，精轧的连轧机的组成为φ550x4，连轧机均为第五代短应力轧机。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明的SY740圆棒大大提高了硫元素的含量，降低了刀具的磨损，改善SY740圆棒的切削性能，在制备过程中提高了第二加热段的温度和均热段的温度，并停止使用轧制后的水冷操作，减小了在生产过程中钢材温度的偏差，使SY740圆棒表层硬度均匀化；本发明制得SY740连铸坯的表面质量Ra0.5-0.8μm，符合生产活塞杆的表面粗糙度的要求Ra0.4-0.8μm，解决了在车削过程中的烧刀、粘刀和刀片崩裂的问题。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
SY740非调质钢的质量好坏将直接影响到液压油缸的寿命和使用可靠性。使用SY740非调质钢来生产活塞杆的要求高，其表面粗糙度的要求为Ra0.4-0.8μm，加工难度大。
现有的SY740圆棒的组分及含量如下表1所示。
表1，现有SY740圆棒的组分及重量百分比含量(％)
钢种 C Si Mn P S Cr Fe
SY740 0.38 0.15 0.7 ≤0.025 ≤0.015 0.1 余量
现有的SY740圆棒的表面粗糙度达不到要求，且在车削过程中容易出现烧刀、粘刀或刀片崩裂的现象，针对现有的SY740圆棒存在着刀具的损耗严重的情况，本发明提供了一种改善车削性能的SY740圆棒，组分包括碳、硅、锰、磷、硫、铬和铁，其中，碳元素含量为0.36％-0.40％，硅元素含量为0.13％-0.16％，锰元素含量为0.5％-0.8％，磷元素含量小于或等于0.025％，硫元素含量为0.08％-0.20％，铬元素含量为0.09％-0.11％，余量为铁。
提高硫含量，有利于改善SY740圆棒的加工性能，相比于现有的SY740钢材中硫含量小于或等于0.015％，本发明大幅提高了硫元素的含量至0.08-0.20％，形成的MnS起到断屑和润滑的作用，降低刀具的磨损，改善SY740圆棒的切割性能。一般来说，钢材中硫含量为0.03％-0.07％，本发明在提高硫含量的同时，也改善了制备方法，解决了硫含量提高带来的问题。
进一步地，碳元素含量为0.38％，硅元素含量为0.15％，锰元素含量为0.7％，磷元素含量小于或等于0.025％，硫元素含量为0.08％-0.20％，铬元素含量为0.1％，余量为铁。
本发明的SY740圆棒的组分及含量如下表2所示。
表2，本发明SY740圆棒的组分及重量百分比含量(％)
钢种 C Si Mn P S Cr Fe
SY740 0.38 0.15 0.7 ≤0.025 0.08-0.20 0.1 余量
示例性的，碳元素含量为0.38％，硅元素含量为0.15％，锰元素含量为0.7％，磷元素含量小于或等于0.025％，硫元素含量为0.08％，铬元素含量为0.1％，余量为铁。
示例性的，碳元素含量为0.38％，硅元素含量为0.15％，锰元素含量为0.7％，磷元素含量小于或等于0.025％，硫元素含量为0.10％，铬元素含量为0.1％，余量为铁。
示例性的，碳元素含量为0.38％，硅元素含量为0.15％，锰元素含量为0.7％，磷元素含量小于或等于0.025％，硫元素含量为0.15％，铬元素含量为0.1％，余量为铁。
常规的加工工艺，第二加热段和均热段的温度较低，如下表3所示。
表3，常规的加热工艺
Figure BDA0003064833390000061
而且，在常规的加工工艺中，在完成轧制后，钢材需要穿水冷却，即钢材在水中急冷，其中穿水流量为80m/h，在加热炉中，SY740圆棒在第二加热段和均热段中的温度相差较大，而且在完成轧制后需要穿水急速冷却，在本发明大幅提高硫含量的情况下，如果采用常规的加热工艺，会导致SY740圆棒表面极容易出现裂纹，SY740圆棒表面质量差，表面粗糙，导致在车削过程中极易出现烧刀、粘刀或刀片崩裂的现象。
针对现有的SY740圆棒存在着在车削过程中存在烧刀的现象，及针对本发明提供硫含量的情况，本发明提供了一种改善车削性能的SY740圆棒的制备方法，包括加热、除磷、轧制、倍尺飞剪、分段和精整，
加热：将钢材投入加热炉中进行加热，钢材在加热炉中的加热过程包括预热段、加热段和均热段，加热段包括第一加热段和第二加热段，提高第二加热段的温度和均热段的温度，且第二加热段的温度与均热段的温度接近或相同，具体地，第二加热段的温度为1160-1200℃，在加热工序中，均热段的温度为1140-1180℃；
除磷：对从加热炉出来的钢材进行高压水除磷，利用高压水对钢材进行除磷；
轧制：对除磷后的钢材依次进行粗轧、中轧和精轧得到圆棒；
倍尺飞剪：对轧制后的圆棒进行飞剪倍尺分段后在冷床上进行冷却；
分段：冷却后的圆棒通过热锯定尺分段，然后通过定尺机定尺后用砂轮锯分段；
精整：对分段后的圆棒进行精加工和探伤，具体地，接收圆棒进行倒棱、矫直、漏磁表面探伤、超声内部探伤等精加工，圆棒探伤合格后交付客户使用。
本发明的加工工艺，第二加热段和均热段的温度较低，如下表4所示。
表4，本发明的加热工艺
Figure BDA0003064833390000071
具体地，第二加热段的温度与均热段的温度接近或相同，由于第二加热段的温度为1160-1200℃，均热段的温度为1140-1180℃，当第二加热段的温度与均热段的温度处于重合的区域时，即第二加热段的温度与均热段的温度均处于1160-1180℃的范围内时，设定第二加热段的温度与均热段的温度相同，其余情况下，设定第二加热段的温度与均热段的温度尽可能接近。本发明避免第二加热段的温度和均热段的温度的偏差较大，使SY740圆棒在加热炉内的受热均匀，使SY740圆棒的表层硬度均匀化。
本发明均提高了第二加热段和均热段的温度，有利于硫元素与锰元素形成更多的MnS，在钢中呈椭球状的MnS夹杂物能够包裹危害较大的氧化物夹杂，形成氧化物-硫化物共生夹杂物，残余应力较低，压应力的作用小，阻碍了裂纹的发生。但是在大幅提高了硫含量后，提高了SY740圆棒的热脆性，因此本发明取消了穿水冷却，使SY740圆棒自然冷却，避免穿水冷却后SY740圆棒表层组织不均匀，消除了因水冷引起的温度偏差，减少表层硬度的变化，而且在倍尺飞剪工序中在冷床内使用保温罩，使SY740圆棒均匀冷却，其目的均是减小SY740圆棒的温度的偏差，使SY740圆棒的表层硬度均匀化。
示例性的，在加热工序中，第二加热段的温度是1160℃，均热段的温度是1160℃。
示例性的，在加热工序中，第二加热段的温度是1180℃，均热段的温度是1180℃。
示例性的，在加热工序中，第二加热段的温度是1160℃，均热段的温度是1150℃。
示例性的，在加热工序中，第二加热段的温度是1190℃，均热段的温度是1180℃。
进一步地，在倍尺飞剪工序中，在冷床上设置保温罩，钢材在冷床内均匀冷却。本发明的冷床设置保温罩，SY740圆棒在冷床中冷却时，高温的水蒸气被保温罩截留在冷床内而不能挥发到大气中，高温的水蒸气在冷床上方形成一个温度较高的空间，在冷床内的SY740圆棒得以均匀降温。
进一步地，在轧制步骤中，完成粗轧后，使用液压剪切头切除钢材端部缺陷。
进一步地，在轧制步骤中，使用六架连轧机进行粗轧，粗轧的连轧机平立交替布置，粗轧的连轧机的组成为φ850x6，连轧机均为第五代短应力轧机。
进一步地，在轧制步骤中，使用六架连轧机进行中轧，中轧的连轧机平立交替布置，中轧的连轧机的组成为φ750x6，连轧机均为第五代短应力轧机。
进一步地，在轧制步骤中，使用四架连轧机进行精轧，精轧的连轧机平立交替布置，精轧的连轧机的组成为φ550x4，连轧机均为第五代短应力轧机，全线实现无扭、微张力或无张力控制轧制。
以第二加热段的温度是1180℃，均热段的温度是1180℃为例说明本发明的制备方法，包括加热、除磷、轧制、倍尺飞剪、分段和精整，
加热：将钢材投入加热炉中进行加热，钢材在加热炉中的加热过程包括预热段、加热段和均热段，加热段包括第一加热段和第二加热段，提高第二加热段的温度和均热段的温度，且第二加热段的温度与均热段的温度接近或相同，具体地，第二加热段的温度为1180℃，在加热工序中，均热段的温度为1180℃；
除磷：对从加热炉出来的钢材进行高压水除磷，利用高压水对钢材进行除磷；
轧制：对除磷后的钢材依次进行粗轧、中轧和精轧得到圆棒，其中，完成粗轧后，使用液压剪切头切除钢材端部缺陷；
具体地，使用六架连轧机进行粗轧，粗轧的连轧机平立交替布置，粗轧的连轧机的组成为φ850x6，连轧机均为第五代短应力轧机；使用六架连轧机进行中轧，中轧的连轧机平立交替布置，中轧的连轧机的组成为φ750x6，连轧机均为第五代短应力轧机；使用四架连轧机进行精轧，精轧的连轧机平立交替布置，精轧的连轧机的组成为φ550x4，连轧机均为第五代短应力轧机，全线实现无扭、微张力或无张力控制轧制；
倍尺飞剪：对轧制后的圆棒进行飞剪倍尺分段后在冷床上进行冷却；
分段：冷却后的圆棒通过热锯定尺分段，然后通过定尺机定尺后用砂轮锯分段；
精整：对分段后的圆棒进行精加工和探伤，具体地，接收圆棒进行倒棱、矫直、漏磁表面探伤、超声内部探伤等精加工，圆棒探伤合格后交付客户使用。
本发明实施例以SY740连铸坯生产￠68规格轧制后圆钢车削性能为例，具体包括如下步骤：
第一步：挑选10支常规SY740连铸坯，10支提高硫含量的SY740连铸坯，坯料序号按1～10标号，坯料断面均为280mm×280mm，检查连铸坯表面状态，确保坯料表面符合外观质量要求；
第二步：将10支表面质量完好的常规SY740连铸坯分类为第1组，将10支表面质量完好的提高硫含量SY740连铸坯分类为第2组
第三步：将第1组SY740连铸坯连续装入加热炉，按传统加热工艺加热、轧制。
第四步：将第1组SY740连铸坯轧制完成后发给客户使用，跟踪客户车削效果。
第五步：将第2组SY740连铸坯连续装入加热炉，按本发明的制备方法加热、轧制。
第六步：将第2组SY740连铸坯轧制完成后发给客户使用，跟踪客户车削效果。
第七步：统计及比较两组SY740钢材的车削性能，如下表5和6所示。
表5，第1组SY740钢材的车削性能情况。
Figure BDA0003064833390000101
Figure BDA0003064833390000111
表6，第2组SY740钢材的车削性能情况。
Figure BDA0003064833390000112
从表5和6的数据比较可知，本发明在大幅提高硫含量的情况下，使用本发明的制备方法，制得的SY740钢材的表面质量后，Ra值较小(说明钢材表面光滑)，解决了在车削过程中的烧刀、粘刀和刀片崩裂的问题，而且从表5的SY740圆棒表面质量的数据可知，常规SY740连铸坯的表面质量Ra1.0-1.4μm，不符合生产活塞杆的表面粗糙度的要求Ra0.4-0.8μm。从表6的SY740圆棒表面质量的数据可知，本发明的SY740连铸坯的表面质量Ra0.5-0.8μm，符合生产活塞杆的表面粗糙度的要求Ra0.4-0.8μm。
本发明的SY740圆棒大大提高了硫元素的含量，降低了刀具的磨损，改善SY740圆棒的切削性能，在制备过程中提高了第二加热段的温度和均热段的温度，并停止使用轧制后的水冷操作，减小了在生产过程中钢材温度的偏差，使SY740圆棒表层硬度均匀化。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种改善车削性能的SY740圆棒的制备方法，其特征在于，包括加热、除磷、轧制、倍尺飞剪、分段和精整，
加热：将钢材投入加热炉中进行加热，钢材在加热炉中的加热过程包括预热段、加热段和均热段，加热段包括第一加热段和第二加热段，提高第二加热段的温度和均热段的温度；
除磷：对从加热炉出来的钢材进行高压水除磷，利用高压水对钢材进行除磷；
轧制：对除磷后的钢材依次进行粗轧、中轧和精轧得到圆棒；
倍尺飞剪：对轧制后的圆棒进行飞剪倍尺分段后在冷床上进行冷却；
分段：冷却后的圆棒通过热锯定尺分段，然后通过定尺机定尺后用砂轮锯分段；
精整：对分段后的圆棒进行精加工和探伤。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在加热工序中，第二加热段的温度为1160-1200℃。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在加热工序中，均热段的温度为1140-1180℃。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在倍尺飞剪工序中，在冷床上设置保温罩，钢材在冷床内均匀冷却。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在轧制步骤中，完成粗轧后，使用液压剪切头切除钢材端部缺陷。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在轧制步骤中，使用六架连轧机进行粗轧，粗轧的连轧机平立交替布置。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在轧制步骤中，使用六架连轧机进行中轧，中轧的连轧机平立交替布置。
8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在轧制步骤中，使用四架连轧机进行精轧，精轧的连轧机平立交替布置。
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