CN113930687A

CN113930687A - 一种非调质活塞杆用钢的制备方法

Info

Publication number: CN113930687A
Application number: CN202111201907.0A
Authority: CN
Inventors: 柯文武; 卢春光; 林生秀; 田刚
Original assignee: Sinosteel Xian Machinery Co Ltd
Current assignee: Sinosteel Xian Machinery Co Ltd
Priority date: 2021-10-15
Filing date: 2021-10-15
Publication date: 2022-01-14
Anticipated expiration: 2041-10-15
Also published as: CN113930687B

Abstract

本申请公开了一种非调质活塞杆用钢的制备方法，涉及冶金工艺技术领域，本申请包括：选用废钢或者钢水并设计成分，限定以下各个成分及其加入元素的重量百分比为：0.42％≤C≤0.44％，0.27％≤Si≤0.33％，1.07％≤Mn≤1.13％，P≤0.025％,0.015％≤S≤0.025％,Ni≤0.08％,0.16％≤Cr≤0.18％,0.025％≤Al≤0.035％,Cu≤0.20％,0.12％≤V≤0.14％,Mo≤0.05％,0.01％≤Ti≤0.015％,0.01％≤N≤0.0135％，余量Fe和不可避免的杂质；Consteel电炉初炼、LF精炼，VD真空脱气、连铸浇注坯、缓冷保温、清理、开坯、连轧产材、控冷、冷床冷却、入坑缓冷、矫直、清理、探伤、检查、包装和上交；本申请减少了热处理工序和热处理设备，避免了在热处理过程中产生变形或猝火裂纹造成的废品缩短了生产周期。

Description

一种非调质活塞杆用钢的制备方法

技术领域

本申请涉及冶金工艺技术领域，尤其涉及一种非调质活塞杆用钢的制备方法。

背景技术

非调质钢的性能优越，具有较好的可加工性和焊接性，这些均使其能够应用到工程机械领域。比如液压缸是挖掘机、叉车等主机的强度构件，液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成；液压活塞杆技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都给予很大重视。

随着工程机械行业的快速发展，工程机械对液压活塞杆件的强度、韧性、焊接性能等要求越来越高，目前液压活塞杆一般采用42CrMo、40Cr、45钢经过调质后获得合理的力学性能，然后加工为液压活塞杆，众所周知钢材调质是一个效率低、成本高的过程，且调质工艺不合理会出现钢材淬火裂纹、弯曲等质量问题。

发明内容

本申请实施例通过提供一种非调质活塞杆用钢的制备方法，解决了寻找特殊钢种来代替常规的42CrMo、40Cr、45调质钢，减少调质工序，从而达到降低生产成本，提高生产效率的目的。

本发明实施例提供了一种非调质活塞杆用钢的制备方法，包括以下步骤：

S1，选用废钢或者钢水并设计成分，各个成分及其加入元素的重量百分比为：0.42％≤C≤0.44％，0.27％≤Si≤0.33％,1.07％≤Mn≤1.13％,P≤0.025％,0.015％≤S≤0.025％,Ni≤0.08％,0.16％≤Cr≤0.18％,0.025％≤Al≤0.035％,Cu≤0.20％,0.12％≤V≤0.14％,Mo≤0.05％,0.01％≤Ti≤0.015％,0.01％≤N≤0.0135％；余量Fe和不可避免的杂质；

S2，Consteel电炉初炼、LF精炼，VD真空脱气；

S3，连铸浇注坯；

S4，缓冷保温,清理；

S5，开坯,连轧产材；

S6，控冷、冷床冷却、入坑缓冷；

S7，矫直、清理；

S8，探伤、检查；

S9，包装、上交。

在一种可能的实现方式中，S1中，计算废钢或者钢水的加入量，并且按照目标控制各个元素的DI值在54-57。

在一种可能的实现方式中，所述Consteel电炉初炼工艺包括：

将钢水及生铁混合，在保证残余合格的情况下加入废钢形成炉料；

炉料加入后，并将电炉渣料分批次加入，所述电炉渣料包括石灰、石灰石、白云石；

电炉出钢终点成分控制C≥0.08％，P≤0.022％；

电炉出钢温度≥1620℃，出钢量65±5吨，出钢过程时间≥120秒，出钢时使用钢包喷碳预脱氧；

电炉出钢时大包脱氧剂及合金加入顺序：复合脱氧剂→预熔渣→Al锭或钢芯铝→合金→渣料，要求在出钢时间内完成；出钢完成后，根据出钢C含量及合金增碳量在大包中加入C粉增碳。

在一种可能的实现方式中，S2中，LF精炼时，包括以下步骤：

入LF工位钢液温度≥1520℃，给电前氩气流量250-400NL/min搅拌2-3min；

给电加热≥15分钟后，取样分析化学成分；精炼过程氩气流量控制在100-400NL/min；

入罐后视渣况补加石灰200-400Kg，硅铝钙粉100±10Kg，冶炼过程可根据钢中硫含量、渣况加入石灰和萤石调渣，总渣量按1000-1100Kg控制；预熔渣渣系目标成分：CaO：50％-55％，SiO2：12％-16％，MgO：3％-7％，Al2O3：20％-25％；

精炼过程Al控制：入精炼时目标Al为0.030-0.040％，如不在目标之内，精炼前期按0.040％目标一次喂Al，后期不允许喂Al，真空后钢中Al含量采用喂线方式将Al调整到0.025％-0.035％；

根据上述给电加热后取样分析的结果，按内控成分规定调整成分，加热升温，第二次取样分析化学成分，根据第二次取样分析化学成分结果，按化学成分内控目标进行微调；

渣变白后，多批次加入SiC粉、C粉，按0.5-1.5kg/次加入，白渣精炼时间≥40分钟，温度1600～1620℃后入VD工位。

在一种可能的实现方式中，VD真空脱气操作规定：真空度≤0.5乇下保持时间≥15分钟；脱气操作时的氩气控制：粗真空氩气流量50-150NL/Min,极真空时氩气流量100-200NL/Min。

在一种可能的实现方式中，所述VD真空脱气的过程中吹氮气搅拌，VD真空脱气开罐取样检验氮含量，如N<100PPM进行补吹，达到内控目标要求后改吹氩气；

所述VD真空脱气后加入钛铁按Ti内控中线控制；

加硫工艺：真空结束后到LF工位，根据钢中原始硫含量加入硫线，S回收率按60％计算加入量，保证吊包时S含量为内控中上限；

吊包上台前，根据温度情况进行弱氩搅拌，渣面波动50-100mm，时间≥15分钟；吊包温度：第一包1560～1585℃；连浇包1540～1560℃；

根据卡特的DI值计算软件，计算DI值，并做记录。

在一种可能的实现方式中，S3中，所述连铸浇注坯的过程中，过热度：第一包15～30℃；连浇包15～25℃；中包烘烤时间应≥5h；

操作过程采用M-EMS或者F-EMS电磁搅拌，所述电磁搅拌的电流是450-660A，电磁搅拌的频率是1.5-7.5HZ。

在一种可能的实现方式中，所述连铸浇注坯坑冷要求：及时入坑缓冷，入坑后加保温盖，缓冷时间大于48小时。

在一种可能的实现方式中，S5中，连轧产材中的方坯加热时，加热过程中预热段温度≤850℃，加热一段温度1000-1150℃，加热第二段温度1180-1210℃，均热一段温度1160-1200℃，均热二段温度1150-1200℃，连铸坯总加热时间8～13h，高温扩散时间≥4h。

在一种可能的实现方式中，S8中，钢材逐支进行超声波探伤，表面检查不合格的钢材应进行扒皮，扒皮后进行二次确认，若缺陷严重则报废处理；超声波探伤不合格，根据缺陷位置及钢材长度情况，切除缺陷。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请采用了废钢或者钢水并设计成分时，并且限制各个元素的重量百分比，化学成分严格按照目标控制，利用卡特的DI值计算软件，计算DI值，DI值控制在54-57的范围内,才可以免去淬火、高温回火工序的传统工艺，本申请减少了热处理工序和热处理设备，避免了在热处理过程中产生变形或猝火裂纹造成的废品，减少热处理造成的污染，缩短了生产周期。

本申请精炼过程通过炉渣调整，在VD真空脱气时，VD真空处理过程改吹氮气搅拌，VD真空处理后开罐取样检验氮含量，如N<100PPM进行补吹，达到内控目标要求后改吹氩气，严格控制氮含量，并且在VD真空处理过程中以氮气代替氩气对钢水进行搅拌，提高并且稳定钢水中的氮含量，改善此类钢种的可浇性及铸坯表面质量。

本申请电炉出钢时大包脱氧剂及合金加入顺序：复合脱氧剂→预熔渣→Al锭或钢芯铝→合金→渣料，要求在出钢时间内完成，先加入复合脱氧剂可以防止后面加入的Al锭或钢芯铝跟钢水里面的氧气或者其他元素反应，导致其他元素量和铝的量不足，从而不满足上述限定的元素量，反之，如果先加Al锭或钢芯铝，需要加入更多的Al锭或钢芯铝来进行脱氧，Al含量的增加一方面难以满足上述DI值的要求，另一方面Al含量的增加不利于钢的性能，而先加入复合脱氧剂可以起到保护Al锭或钢芯铝与钢水中氧气或者其他元素先反应，防止由于先加入Al锭或钢芯铝影响Al元素或者其他元素的量，并且Al锭或钢芯铝加入少量即可，节省原料。

本申请各个元素内控规定的上限值和下限值相比最终生成的标准成品各元素的上限值和下限值范围更小，这样以内控规定的上限值和下限值作为整个制备方法中遵循的控制范围，到最后生成的产品肯定会落在标准值的范围内，达到最终生成的钢产品的性能要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的本发明的炼钢工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

参照图1所示，本发明实施例提供了一种非调质活塞杆用钢的制备方法，包括以下步骤：

S1，选用废钢或者钢水并设计成分，各个成分及其加入元素的重量百分比为：0.42％≤C≤0.44％，0.27％≤Si≤0.33％，1.07％≤Mn≤1.13％，P≤0.025％，0.015％≤S≤0.025％，Ni≤0.08％,0.16％≤Cr≤0.18％，0.025％≤Al≤0.035％,Cu≤0.20％，0.12％≤V≤0.14％,Mo≤0.05％，0.01％≤Ti≤0.015％，0.01％≤N≤0.0135％，余量Fe和不可避免的杂质；

S2，Consteel电炉初炼、LF精炼，VD真空脱气；

S3，连铸浇注坯；

S4，缓冷保温,清理；

S5，开坯,连轧产材；

S6，控冷、冷床冷却、入坑缓冷；

S7，矫直、清理；

S8，探伤、检查；

S9，包装、上交。

通过上述方案制备的钢，在热轧状态、锻造状态或正火状态的力学性能达到或超过调质钢水平，不需要淬火、高温回火工序，这样既减少了热处理工序和热处理设备，避免了在热处理过程中产生变形或淬火裂纹所造成的废品，又改善了劳动条件，减少了热处理造成的污染，比调质钢节约成本30％,缩短了生产周期。

可选的，S1中，计算废钢或者钢水的加入量，化学成分严格控制各个元素计算形成DI值在54-57；只有DI值控制在54-57的范围内,才可以免去淬火、高温回火工序的传统工艺，减少热处理工序和热处理设备，否则只能和现有技术一样采用调制钢进行淬火、高温回火工序制备钢。

表1冶炼工艺各元素的控制比

在钢水中，过多残留元素的存在会对机械性能产生很大影响，因此，需要识别和量化残余元素的影响，以便将这些影响保持在可接受的限度内，本申请在满足DI值的前提下，目标DI值残余元素按Ni为0.03％，Mo为0.01％，Cu为0.03％进行计算；若Ni、Mo、Cu残余元素升高，在保证DI值的前提下可对应降低Mn、Cr含量，调整Ni、Mo、Cu及Mn、Cr含量的关系，Ni增加淬透性,扩大奥氏体区,细化晶粒,提高钢的韧性和抗疲性，缺点增加钢的脆性和过热敏感性，Mo能显著提高强度、硬度和耐磨性,提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，钢中含有Mo也会容易导致钢韧性不足，降低塑性和韧性；Cu能提高钢的强度，特别是屈强比，少量的Cu加入钢中可以提高低合金结构钢和钢轨钢的抗大气腐蚀性能，但是Cu过高时，导致钢具有热脆性，使热锻扎加工困难；Mn能强烈增加钢的淬透性，并且在一定强度水平的情况下，能使钢具有较好的韧性与塑性，但是Mn的量增高，降低抗腐蚀能力、焊接性能；Cr在钢中可以增加淬透性并改善钢的力学性能，但是Cr元素增高，会恶化钢的切削和加工性能，本申请在保证DI值的前提下调整Ni、Mo、Cu及Mn、Cr之间的含量关系，保持钢液中各个元素含量之间的平衡，最终生产的成品钢强度好、韧性好、性能达到最优。

可选的，S2中，Consteel电炉炉体要求是：炉壳火次数≥3火，LF钢包火次数≥2火；初炼工艺包括：

配料时，将钢水及生铁混合形成炉料；炉料加入后，并将石灰、石灰石、白云石分批次加入进行造渣，造渣的目的是：去除钢中的有害元素P、S,同时炼钢熔渣覆盖在钢液表面，保护钢液不过度的氧化，不吸收有害气体，保温、减少有益元素烧损，并且吸收上浮的夹杂物及反应产物，保证碳氧反应顺利进行，确保钢液的脱碳量。

具体的，电炉出钢终点成分控制C≥0.08％，P≤0.022％，表示残余合格；

电炉出钢温度≥1620℃，出钢量65±5吨，出钢过程时间≥120秒，出钢时使用钢包喷碳预脱氧，出钢温度对于非调制钢的质量和工艺实施难易程度相关联，如果出钢温度过低，容易导致流动性下降，使炉口结瘤，限制出钢。

电炉出钢时大包脱氧剂及合金加入顺序：复合脱氧剂→预熔渣→Al锭或钢芯铝→合金→渣料，要求在出钢时间内完成；先加入复合脱氧剂可以防止后面加入的Al锭或钢芯铝跟钢水里面的氧气或者其他元素反应，导致其他元素量和铝的量不足，从而不满足上述限定的元素量，反之，如果先加Al锭或钢芯铝，需要加入更多的Al锭或钢芯铝来进行脱氧，Al含量的增加一方面难以满足上述DI值的要求，另一方面Al含量的增加不利于钢的性能，而先加入复合脱氧剂可以起到保护Al锭或钢芯铝与钢水中氧气或者其他元素先反应，防止由于先加入Al锭或钢芯铝影响Al元素或者其他元素的量，并且Al锭或钢芯铝加入少量即可，节省原料。钢中氧含量高会产生皮下气泡，输送等缺陷，并加剧硫的危害作用，生成的氧化物夹杂残留于钢中，会降低钢的塑性，冲击韧性等力学性能，因此首先需要对于钢水中进行采用复合脱氧剂脱氧；预熔渣可以除硫、除氮，Al锭或钢芯铝、合金用于调节钢水元素含量，合金可以为金属锰、高碳铬铁等。

合金在出钢过程中加入，出钢时大包渣料配比及用量：110t钢水中，加入石灰350±50Kg、复合脱氧剂200±10Kg、预熔渣100Kg±50Kg、高铝矾土80±10Kg；折合纯铝吨钢加入量：C≤0.04％时2.0Kg/t；0.05％≤C≤0.09％时1.5Kg/t；0.10％≤C≤0.15％时1.0Kg/t；C＞0.15％时，按0.8Kg/t。

出钢完成后，根据出钢C含量及合金增碳量在大包中加入C粉增碳，含碳量在0.0218-2.11％为钢，所以需要增碳，在此范围内满足成分符合要求，进而保证钢的性能。

可选的，S2中，LF精炼时，包括以下步骤：

入罐后视渣况补加石灰200-400Kg，硅铝钙粉100±10Kg，冶炼过程可根据钢中硫含量、渣况加入石灰和萤石调渣，总渣量按1000-1100Kg控制；精炼过程加入石灰和萤石调整炉渣碱度降低，改善流动性，使炉渣流动性达到玻璃渣的状态。

预溶渣的渣系目标成分：CaO：50％-55％，SiO2：12％-16％，MgO：3％-7％，Al2O3：20％-25％；渣系成分的控制不仅是控有害物质(如P、S)，也是精炼后钢水合格的保证，如果比例不是该比例就相当于没有达到LF精炼的效果。

精炼过程Al控制：入精炼时目标Al为0.030-0.040％，如不在目标之内，精炼前期按0.040％目标一次喂Al，后期不允许喂Al，真空后钢中Al含量采用喂线方式将Al调整到0.025％-0.035％，使得铝的含量达到制备非调制钢所需要的量。

根据上述给电加热后取样分析的结果，按内控成分规定调整成分，加热升温，第二次取样分析化学成分，根据第二次取样分析化学成分结果，按化学成分内控目标进行微调，多次取样分析化学成分结果并且进行微调，避免在每一次的操作过程中，对于原料中的化学成分的影响，可以更精确的控制原料中的各个化学成分的含量，对于制成的钢产品的性能有着更积极的作用。

渣变白后，多批次加入SiC粉、C粉，按0.5-1.5kg/次加入，白渣精炼时间≥40分钟，温度1600～1620℃后入VD工位。白渣是一种碱性渣，具有良好的脱氧和脱硫能力，造白渣的好坏直接关系到钢液脱硫的效果，而评定白渣的好坏首先是看渣色，不仅看渣色，还要看白渣的保持时间，白渣颜色稳定，且保持时间长，才能说明钢液脱氧良好；等渣变白后，多批次的加入C粉是由于钢水中的C偏离了钢的成分的前提下，使得C的含量增加至正常含量，而加入SiC粉的作用是有利于调整渣子的碱度，起到促进化渣的作用，更能在SiC与氧气反应放热的情况下，使得钢水的温度迅速升高，同时白渣精炼也能看出钢液的脱氧效果是否良好。

可选的，S2中，VD真空脱气操作规定：真空度≤0.5乇下保持时间≥15分钟；脱气操作时的氩气控制：粗真空(>200乇)氩气流量50-150NL/Min,极真空时氩气流量100-200NL/Min。

可选的，VD真空脱气的过程中吹氮气搅拌，VD真空脱气开罐取样检验氮含量，如N<100PPM进行补吹，达到内控目标要求后改吹氩气；真空处理过程中，首先通过钢包底吹氮气搅拌代替氩气搅拌，以提高并稳定钢水中的氮含量，而且当氮气含量达到内控要求后，改吹氩气，由于氩气是惰性气体，不溶于钢水，也不同任何元素发生反应，是一种十分理想的搅拌气体，吹氩气的目的是使钢水中的夹杂物得到进一步上浮去除，其中N含量的波动不超过±30ppm；加钛：VD真空脱气后加入钛铁按Ti内控中线控制；

上述吹氮，加钛，控S是为了保证成分符合内控要求，进而保证生成的钢材性能；而因为前期S会影响整个钢水性能，钢水里面有氧气，所以前期出现除S的过程，真空精炼后S有耗损，因此后期又需要加入S保证各成分符合内控要求，钢的五大元素(C、Si、Mn、P、S)不能缺，只能降低到内控范围内。

软吹，吊包上台前，根据温度情况进行弱氩搅拌，渣面波动50-100mm，时间≥15分钟；吊包温度：第一包1560～1585℃；连浇包1540～1560℃；软吹是为了使夹杂物充分上浮，保证钢液纯净物，均匀温度，保证过热度温差在5℃以内，软吹氩过程注意观察钢渣面，保持轻微波动即可，不可吹破渣面导致钢水裸露，因此渣面波动50-100mm基本上能保证钢渣面，保持轻微波动，不可吹破渣面。最后根据卡特的DI值计算软件，计算DI值，并做记录。

可选的，S3中，连铸浇注坯的过程中，过热度：第一包15～30℃；连浇包15～25℃；中包烘烤时间应≥5h；最佳过热度控制在15～25℃，有助于可浇性的提高，最佳拉速控制在0.38m/min；

操作过程采用M-EMS或者F-EMS电磁搅拌，电磁搅拌的电流是450-660A，电磁搅拌的频率是1.5-7.5HZ，采用电磁搅拌及其搅拌电流和参数的的目的是保证铸坯从内到外的均匀性，抑制各成分的偏析。

连铸坯坑冷要求：及时入坑缓冷，入坑后加保温盖，缓冷时间大于48小时，目的是为了控制好铸坯表面质量。

可选的，连铸浇注坯后进行轧制工艺，轧制工艺包括：410mm×530mm坯→大棒加热→大棒线轧制→控冷(穿水)→冷床冷却→入坑缓冷→矫直→倒棱→表面清理→超声波探伤→检验、检查→包装、上交；

钢坯验收时，钢坯表面不得有裂纹、夹渣、气泡等缺陷，炉批号标识(钢种、炉号、头尾)应明显清晰，凡不符合规定的锭坯不许调入；按生产作业计划核对炉号、节流号、头尾坯、支数无误后，方可装炉，并做好换号标识。

产品要求:低倍级：锭型偏析≤2.0，中心疏松≤2.0，一般疏松≤2.0；心部黑心直径：1E2700相关规定；按照GB/T 1979评定；高倍(级)：晶粒度≥5(按照GB/T 6394检验奥氏体晶粒度)，脱碳层(按照GB/T 224检验)：≤直径的1.2％；表面质量符合GB/T3077-1999中的6.6条款的要求(允许清除深度按6.6.2特级优质钢标准执行)；确保钢材的力学性能效果好，提高钢材的综合质量。

连轧产材中的方坯加热时，加热工艺参数：加热过程中预热段温度≤850℃，加热一段温度1000-1150℃，加热第二段温度1180-1210℃，均热一段温度1160-1200℃，均热二段温度1150-1200℃，连铸坯总加热时间8～13h，高温扩散时间≥4h，高温扩散时间即均热时间，均热段温度不宜过高，过高会降低非调制钢的冲击韧性。

连轧产材的轧制过程中，采用1250轧机，开坯机开轧温度≥1100℃，终轧温度≥980℃；其中，方坯尺寸为410mm×530mm；方坯尺寸控制偏差±5mm,对角线控制偏差±2mm，使得成品表面质量和尺寸精度满足要求，精度更高；切节时：采用方坯剪切除方坯头部且将方坯切两节(产Ф105mm-Ф140mm规格材)或三节(产Ф90mm-Ф104mm规格材；平立轧机：开坯后轧坯在辊道上进行控温停留，须达到规定温度方可入连轧机连轧。连轧机开轧温度：870℃±20℃。(产Ф105mm-Ф140mm规格材，预备方坯切两截轧制，第一截坯料开轧温度按875℃控制；产Ф90mm-Ф104mm规格材，预备方坯切三截轧制，第一截坯料按890℃控制；连轧机开轧温度的控制及第一截坯料的温度控制能够降低烧损，提高产品性能，提高轧制的稳定性)；工艺员对每一支钢坯进行人工测温，并按照炉号、节流号进行记录；穿水工艺：连轧后进行穿水处理，穿水后钢材表面温度750～800℃；轧制尺寸控制：钢材轧制尺寸控制应根据成品尺寸精度要求，并考虑钢材后序的修磨或扒皮余量；锯切，钢材产材后按合同注明的长度要求进行齐尺锯切，定尺钢材长度偏差按0～+50mm执行。4m以上非定尺料单独收集及打捆。钢印标识：钢材端部打钢印标识，每个炉号钢材必须分清，不得混号；冷却：锯切后钢材上齿条冷床冷却，齿条冷床步距按每支2步距控制，(在5-10月份应进行吹风冷却，加快冷却速度)，钢材下冷床温度应＜500℃，钢材冷却后入坑保温，入坑温度300-450℃，保温时间≥48h。

可选的，再进行矫直、表面清理、探伤、检查、打捆、标签标识；

矫直：钢材冷却后须100％矫直处理；不得有矫凹、刮伤等矫直缺陷；表面清理、表面质量符合GB/T3077-1999中的6.6条款的要求(允许清除深度按6.6.2特级优质钢标准执行)；

探伤和检查：钢材逐支进行超声波探伤，探伤标准采用按GB/T4162-2008标准内控A级执行；表面检查不合格的钢材应进行扒皮，扒皮后进行二次确认，若缺陷严重则报废处理；超声波探伤不合格，根据缺陷位置及钢材长度情况，切除缺陷；二次确认可以确保检查的准确性，保证钢材成品的质量。

打捆：钢材要求齐尺包装，捆扎时必须用圆钢筋拧紧。钢材要求100％(每捆)齐尺包装。合同有特殊包装要求时，按合同要求执行。

标签标识：钢材逐支贴标签；标签必须黏贴牢固；标签必须标明牌号、规格、熔炼号、支数。

本发明的原理是：在碳锰钢的基础上加入钒、钛微合金化元素，使其在加热过程中溶于奥氏体中，因奥氏体中的钒、钛、铌的固溶度随着冷却而减小，微合金元素钒、钛将以细小的碳化物和氮化物形式在先析出的铁素体和珠光体中析出，这些析出物与母相保持共格关系，使钢强化；这类钢在热轧状态、锻造状态或正火状态的力学性能达到或超过调质钢水平，这样既减少了热处理工序和热处理设备，避免了在热处理过程中产生变形或淬火裂纹所造成的废品，又改善了劳动条件，减少了热处理造成的污染，比调质钢节约成本30％,缩短了生产周期。

本发明实施例的工艺过程的控制：

(1)精准控N控S技术的运用；用气态N代替合金进行控N，减低加N成本，N含量波动不超过±30ppm，S含量波动不超过±0.005％；

(2)C、Mn优化技术运用，根据钢材性能的要求，对C、Mn加入量进行精细化控制，在保证钢材正常使用性能的情况下，不出现应强度偏高给用户下料矫直带来困难的情况。

(3)微合金化技术运用，通过对钒、钛、氮元素加入量的合理化控制，使钒、钛元素的碳、氮化物充分析出，用析出强化来确保钢材强韧性的最佳配合，减少了热处理工序和热处理设备，避免了在热处理过程中产生变形或淬火裂纹所造成的废品。

(4)连铸浇注过程控制技术运用，浇注过程过热度控制在15～25℃，合理的拉速与末端电磁搅拌的最佳配合，减轻连铸坯芯部偏析程度。

(5)采用新一代控轧控冷技术——冷却路径控制技术，通过精轧前的控温操作，轧后的控冷操作，使钢材晶粒度细小、组织均匀、强度高、韧性好。

本发明实施例生成的钢化学成分满足表2要求：

表2要求化学成分，％

钢材热轧后状态力学性能满足表3要求：

表3钢材热轧后要求状态力学性能

牌号	Rm(MPa)	Rp0.2(MPa)	A5(％)	Z(％)
					1E1106	≥800	≥530	≥10	≥20

低倍“黑心”检测满足

(D为轧材直径)

棒材实际晶粒度≥5级；

棒材非金属夹杂物应满足表4要求；

表4非金属夹杂物级别

A类：硫化物类型B类：氧化物类型C类：硅酸盐类型D类：球状氧化物类；其中粗系和细系是指：按照GB/T10561进行夹杂物检验，测量夹杂物宽度或者直径与标准规定值对比是粗级还是细级别。

本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请技术方案的范围。

Claims

1.一种非调质活塞杆用钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，选用废钢或者钢水并设计成分，限定以下各个成分及其加入元素的重量百分比为：0.42％≤C≤0.44％，0.27％≤Si≤0.33％，1.07％≤Mn≤1.13％，P≤0.025％,0.015％≤S≤0.025％,Ni≤0.08％,0.16％≤Cr≤0.18％,0.025％≤Al≤0.035％,Cu≤0.20％,0.12％≤V≤0.14％,Mo≤0.05％,0.01％≤Ti≤0.015％,0.01％≤N≤0.0135％，余量Fe和不可避免的杂质；

S2，Consteel电炉初炼、LF精炼，VD真空脱气；

S3，连铸浇注坯；

S4，缓冷保温,清理；

S5，开坯,连轧产材；

S6，控冷、冷床冷却、入坑缓冷；

S7，矫直、清理；

S8，探伤、检查；

S9，包装、上交。

2.根据权利要求1所述的非调质活塞杆用钢的制备方法，其特征在于，S1中，计算所述废钢或者钢水的加入量，并且按照目标控制各个元素的DI值在54-57。

3.根据权利要求1所述的非调质活塞杆用钢的制备方法，其特征在于，S2中，所述Consteel电炉初炼工艺包括：

将钢水及生铁混合形成炉料；炉料加入后，并将电炉渣料分批次加入，所述电炉渣料包括石灰、石灰石、白云石；

电炉出钢终点成分控制C≥0.08％，P≤0.022％；

电炉出钢时大包脱氧剂及合金加入顺序：复合脱氧剂→预熔渣→Al锭或钢芯铝→合金→渣料，要求在出钢时间内完成；

出钢完成后，根据出钢C含量及合金增碳量在大包中加入C粉增碳。

4.根据权利要求1所述的非调质活塞杆用钢的制备方法，其特征在于，S2中，LF精炼时，包括以下步骤：

入罐后视渣况补加石灰200-400Kg，硅铝钙粉100±10Kg，冶炼过程可根据钢中硫含量、渣况加入石灰和萤石调渣，总渣量按1000-1100Kg控制；渣系目标成分：CaO：50％-55％，SiO2：12％-16％，MgO：3％-7％，Al2O3：20％-25％；

5.根据权利要求1所述的非调质活塞杆用钢的制备方法，其特征在于，S2中，VD真空脱气操作规定：真空度≤0.5乇下保持时间≥15分钟；脱气操作时的氩气控制：粗真空氩气流量50-150NL/Min,极真空时氩气流量100-200NL/Min。

6.根据权利要求5所述的非调质活塞杆用钢的制备方法，其特征在于，

所述VD真空脱气的过程中吹氮气搅拌，VD真空脱气开罐取样检验氮含量，如N<100PPM进行补吹，达到内控目标要求后改吹氩气；

所述VD真空脱气后加入钛铁按Ti内控中线控制；

根据卡特的DI值计算软件，计算DI值，并做记录。

7.根据权利要求1所述的非调质活塞杆用钢的制备方法，其特征在于，S3中，所述连铸浇注坯的过程中，过热度：第一包15～30℃；连浇包15～25℃；中包烘烤时间应≥5h；

8.根据权利要求7所述的非调质活塞杆用钢的制备方法，其特征在于，所述连铸浇注坯坑冷要求：及时入坑缓冷，入坑后加保温盖，缓冷时间大于48小时。

9.根据权利要求7所述的非调质活塞杆用钢的制备方法，其特征在于，S5中，连轧产材中的方坯加热时，加热过程中预热段温度≤850℃，加热一段温度1000-1150℃，加热第二段温度1180-1210℃，均热一段温度1160-1200℃，均热二段温度1150-1200℃，连铸坯总加热时间8～13h，高温扩散时间≥4h。

10.根据权利要求7所述的非调质活塞杆用钢的制备方法，其特征在于，S8中，钢材逐支进行超声波探伤，表面检查不合格的钢材应进行扒皮，扒皮后进行二次确认，若缺陷严重则报废处理；超声波探伤不合格，根据缺陷位置及钢材长度情况，切除缺陷。