CN113957326A - 一种钢锻件及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢锻件及其加工方法，涉及金属加工技术领域。一种钢锻件及其加工方法，包括以下步骤：(1)铁水预处理：将脱硫剂与铁水放入熔池进行脱硫；(2)下料；(3)锻造成型：将圆钢加热至1100～1150℃，然后在模具中锻压形成钢锻件毛坯，终变形温度控制在800～850℃；(4)控制冷却：用喷雾快速冷却到600～650℃，然后再放入坑中缓慢冷却；(5)切边；(6)抛丸；(7)防锈处理。本发明通过钢锻件加工方法中的铁水预处理步骤，预先对铁水进行脱硫处理，由于炼铁时硫活度系数比炼钢时高得多，则使用同样的脱硫熔剂，对生铁脱硫比对钢脱硫其效率要高得多，此种脱硫方法使得脱硫效率提高。

Description

一种钢锻件及其加工方法
技术领域
本发明涉及金属加工技术领域，具体为一种钢锻件及其加工方法。
背景技术
钢，是对含碳量质量百分比介于0.02％至2.11％之间的铁碳合金的统称。钢以其低廉的价格、可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一，是建筑业、制造业和人们日常生活中不可或缺的成分。可以说钢是现代社会的物质基础。锻钢是指不经过熔化，而改变材料形状的制造过程。热轧和冷轧是最常见的两种锻造方法，此外还有多种延伸出锻造形式，如：拉丝、拉深、挤压和冷镦。它们的共同点是：在室温或高温下，通过不同加工方式使材料发生屈服来改变材料的形状。
通常硫是有害元素，含量过多时，钢的热脆性就会变大，锻钢过程的脱硫成为一个必不可少的步骤，现有的脱硫效率不够高，为此本发明提出一种新型的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢锻件及其加工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钢锻件的加工方法，包括以下步骤：
(1)铁水预处理：将脱硫剂与铁水放入熔池进行脱硫，所述脱硫剂由以下质量百分比的原料混合而成：氧化钙CaO：85％～90％、硫S<0.15％、水H2O<0.5％、二氧化硅SiO2≤5％、三氧化二铁Fe2O3≤5％、氧化镁MgO≤5％；
(2)下料：向电炉或转炉内加入铁水或废钢等原材料，进行炼钢，产出圆钢；
(3)锻造成型：将圆钢加热至1100～1150℃，然后在模具中锻压形成钢锻件毛坯，终变形温度控制在800～850℃；
(4)控制冷却：用喷雾快速冷却到600～650℃，然后再放入坑中缓慢冷却；
(5)切边：将步骤(4)热处理后的钢锻件毛坯的余料切除；
(6)抛丸：清除钢锻件表面氧化层等杂物，使之呈现出金属光泽；
(7)防锈处理：将钢锻件浸入防锈剂溶液中浸泡1～2h后取出干燥。
更进一步地，步骤(1)中脱硫剂与铁水放入熔池后对熔池进行物理搅拌，搅拌速率为1圈/5秒，每隔30s转换一次方向，搅拌时间持续5min。
更进一步地，步骤(2)中经过步骤(1)预处理的生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼。
更进一步地，步骤(3)中根据模具的形状使得钢锻件毛坯发生形变。
更进一步地，步骤(4)中钢锻件毛坯初始温度≥800℃，利用风机的风把从水管流出的水雾化后吹到锻件上进行冷却，冷却速度为2～2.5℃/s，快速冷却2～3min至600～650℃，然后保温处理5min，降温至600℃之后放置于坑中自然冷却，冷却速度低于0.75℃/s，缓慢冷却5min后出炉。
一种钢锻件，按照上述的加工方法制得，其硫含量低于0.035％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该钢锻件及其加工方法，通过钢锻件加工方法中的铁水预处理步骤，预先对铁水进行脱硫处理，由于炼铁时硫活度系数比炼钢时高得多，则使用同样的脱硫熔剂，对生铁脱硫比对钢脱硫其效率要高得多，此种脱硫方法使得脱硫效率提高。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
含有不同元素的钢也具有不同的特性：
碳存在于所有的钢材，是最重要的硬化元素。有助于增加钢材的强度；
铬能够增加耐磨损性，硬度，最重要的是耐腐蚀性，拥有13％以上的钢材即是是不锈钢；
锰是重要的奥氏体稳定元素，有助于生成纹理结构，增加坚固性和强度及耐磨损性。在热处理和卷压过程中使钢材内部脱氧。
钼是碳化作用剂，防止钢材变脆，在高温时保持钢材的强度，出现在很多钢材中，空气硬化钢总是包含1％或者更多的钼，这样它们才能在空气中变硬；
镍能够保持强度、抗腐蚀性和韧性；
硅有助于增强强度，和锰一样，硅在钢的生产过程中用于保持钢材的强度；
钨能够增强抗磨损性，将钨和适当比例的铬或锰混合用于制造高速钢；
钒能够增强抗磨损能力和延展性，在许多种钢材中都含有钒；
磷是有害元素，会降低钢的塑性和韧性，出现冷脆性，能使钢的强度显著提高，同时提高大气腐蚀稳定性，含量应该限制在0.05％以下；
硫通常是有害元素，使钢热脆性大，含量限制在0.05％以下。但是易切削钢的硫含量高，可达0.08％～0.40％。
实施例一：首先将脱硫剂与铁水放入熔池，对熔池进行物理搅拌，搅拌速率为1圈/5秒，每隔30s转换一次方向，搅拌时间持续5min，所述脱硫剂由以下质量百分比的原料混合而成：氧化钙CaO：85％、硫S：0.1％、水H2O：0.3％、二氧化硅SiO2：4.8％、三氧化二铁Fe2O3：4.9％、氧化镁MgO：4.9％，然后向电炉或转炉内加入铁水或废钢等原材料，进行炼钢，产出圆钢，将圆钢加热至1100～1150℃，然后在模具中锻压形成钢锻件毛坯，终变形温度控制在800～850℃，钢锻件毛坯初始温度≥800℃，利用风机的风把从水管流出的水雾化后吹到锻件上进行冷却，冷却速度为2～2.5℃/s，快速冷却2～3min至600～650℃，然后保温处理5min，降温至600℃之后放置于坑中自然冷却，冷却速度低于0.75℃/s，缓慢冷却5min后出炉，将热处理后的钢锻件毛坯的余料切除，利用抛丸清除钢锻件表面氧化层等杂物，使之呈现出金属光泽，将钢锻件浸入防锈剂溶液中浸泡1～2h后取出干燥，得到的钢锻件化学成分质量百分比为：碳C：0.18％、硅Si：0.25％、锰Mn：0.48％、磷P：0.035％、硫S：0.035％、铬Cr：0.22％、镍Ni：0.25％、铜Cu：0.18％，余量为Fe。
实施例二：首先将脱硫剂与铁水放入熔池，对熔池进行物理搅拌，搅拌速率为1圈/5秒，每隔30s转换一次方向，搅拌时间持续5min，所述脱硫剂由以下质量百分比的原料混合而成：氧化钙CaO：86％、硫S：0.1％、水H2O：0.3％、二氧化硅SiO2：3.8％、三氧化二铁Fe2O3：4.9％、氧化镁MgO：4.9％，随即向电炉或转炉内加入铁水或废钢等原材料，进行炼钢，产出圆钢，将圆钢加热至1100～1150℃，然后在模具中锻压形成钢锻件毛坯，终变形温度控制在800～850℃，钢锻件毛坯初始温度≥800℃，利用风机的风把从水管流出的水雾化后吹到锻件上进行冷却，冷却速度为2～2.5℃/s，快速冷却2～3min至600～650℃，然后保温处理5min，降温至600℃之后放置于坑中自然冷却，冷却速度低于0.75℃/s，缓慢冷却5min后出炉，将热处理后的钢锻件毛坯的余料切除，利用抛丸的方式清除钢锻件表面氧化层等杂物，使之呈现出金属光泽，随后将钢锻件浸入防锈剂溶液中浸泡1～2h后取出干燥，得到的钢锻件化学成分质量百分比为：碳C：0.18％、硅Si：0.25％、锰Mn：0.48％、磷P：0.035％、硫S：0.033％、铬Cr：0.22％、镍Ni：0.25％、铜Cu：0.18％，余量为Fe。
实施例三：首先将脱硫剂与铁水放入熔池，对熔池进行物理搅拌，搅拌速率为1圈/5秒，每隔30s转换一次方向，搅拌时间持续5min，所述脱硫剂由以下质量百分比的原料混合而成：氧化钙CaO：87％、硫S：0.1％、水H2O：0.3％、二氧化硅SiO2：3.8％、三氧化二铁Fe2O3：3.9％、氧化镁MgO：4.9％，然后向电炉或转炉内加入铁水或废钢等原材料，进行炼钢，产出圆钢，将圆钢加热至1100～1150℃，然后在模具中锻压形成钢锻件毛坯，终变形温度控制在800～850℃，钢锻件毛坯初始温度≥800℃，利用风机的风把从水管流出的水雾化后吹到锻件上进行冷却，冷却速度为2～2.5℃/s，快速冷却2～3min至600～650℃，然后保温处理5min，降温至600℃之后放置于坑中自然冷却，冷却速度低于0.75℃/s，缓慢冷却5min后出炉，将热处理后的钢锻件毛坯的余料切除，利用抛丸的方式清除钢锻件表面氧化层等杂物，使之呈现出金属光泽，将钢锻件浸入防锈剂溶液中浸泡1～2h后取出干燥，得到的钢锻件化学成分质量百分比为：碳C：0.18％、硅Si：0.25％、锰Mn：0.48％、磷P：0.035％、硫S：0.031％、铬Cr：0.22％、镍Ni：0.25％、铜Cu：0.18％，余量为Fe。
实施例四：首先将脱硫剂与铁水放入熔池，对熔池进行物理搅拌，搅拌速率为1圈/5秒，每隔30s转换一次方向，搅拌时间持续5min，所述脱硫剂由以下质量百分比的原料混合而成：氧化钙CaO：88％、硫S：0.1％、水H2O：0.3％、二氧化硅SiO2：3.8％、三氧化二铁Fe2O3：3.9％、氧化镁MgO：3.9％，然后向电炉或转炉内加入铁水或废钢等原材料，进行炼钢，产出圆钢，将圆钢加热至1100～1150℃，然后在模具中锻压形成钢锻件毛坯，终变形温度控制在800～850℃，钢锻件毛坯初始温度≥800℃，利用风机的风把从水管流出的水雾化后吹到锻件上进行冷却，冷却速度为2～2.5℃/s，快速冷却2～3min至600～650℃，然后保温处理5min，降温至600℃之后放置于坑中自然冷却，冷却速度低于0.75℃/s，缓慢冷却5min后出炉，将热处理后的钢锻件毛坯的余料切除，利用抛丸的方式清除钢锻件表面氧化层等杂物，使之呈现出金属光泽，将钢锻件浸入防锈剂溶液中浸泡1～2h后取出干燥，得到的钢锻件化学成分质量百分比为：碳C：0.18％、硅Si：0.25％、锰Mn：0.48％、磷P：0.035％、硫S：0.029％、铬Cr：0.22％、镍Ni：0.25％、铜Cu：0.18％，余量为Fe。
实施例五：首先将脱硫剂与铁水放入熔池，对熔池进行物理搅拌，搅拌速率为1圈/5秒，每隔30s转换一次方向，搅拌时间持续5min，所述脱硫剂由以下质量百分比的原料混合而成：氧化钙CaO：89％、硫S：0.1％、水H2O：0.3％、二氧化硅SiO2：2.8％、三氧化二铁Fe2O3：3.9％、氧化镁MgO：3.9％，然后向电炉或转炉内加入铁水或废钢等原材料，进行炼钢，产出圆钢，将圆钢加热至1100～1150℃，然后在模具中锻压形成钢锻件毛坯，终变形温度控制在800～850℃，钢锻件毛坯初始温度≥800℃，利用风机的风把从水管流出的水雾化后吹到锻件上进行冷却，冷却速度为2～2.5℃/s，快速冷却2～3min至600～650℃，然后保温处理5min，降温至600℃之后放置于坑中自然冷却，冷却速度低于0.75℃/s，缓慢冷却5min后出炉，将热处理后的钢锻件毛坯的余料切除，利用抛丸的方式清除钢锻件表面氧化层等杂物，使之呈现出金属光泽，将钢锻件浸入防锈剂溶液中浸泡1～2h后取出干燥，得到的钢锻件化学成分质量百分比为：碳C：0.18％、硅Si：0.25％、锰Mn：0.48％、磷P：0.035％、硫S：0.027％、铬Cr：0.22％、镍Ni：0.25％、铜Cu：0.18％，余量为Fe。
实施例六：首先将脱硫剂与铁水放入熔池，对熔池进行物理搅拌，搅拌速率为1圈/5秒，每隔30s转换一次方向，搅拌时间持续5min，所述脱硫剂由以下质量百分比的原料混合而成：氧化钙CaO：90％、硫S：0.1％、水H2O：0.3％、二氧化硅SiO2：2.8％、三氧化二铁Fe2O3：2.9％、氧化镁MgO：3.9％，然后向电炉或转炉内加入铁水或废钢等原材料，进行炼钢，产出圆钢，将圆钢加热至1100～1150℃，然后在模具中锻压形成钢锻件毛坯，终变形温度控制在800～850℃，钢锻件毛坯初始温度≥800℃，利用风机的风把从水管流出的水雾化后吹到锻件上进行冷却，冷却速度为2～2.5℃/s，快速冷却2～3min至600～650℃，然后保温处理5min，降温至600℃之后放置于坑中自然冷却，冷却速度低于0.75℃/s，缓慢冷却5min后出炉，将热处理后的钢锻件毛坯的余料切除，利用抛丸的方式清除钢锻件表面氧化层等杂物，使之呈现出金属光泽，将钢锻件浸入防锈剂溶液中浸泡1～2h后取出干燥，得到的钢锻件化学成分质量百分比为：碳C：0.18％、硅Si：0.25％、锰Mn：0.48％、磷P：0.035％、硫S：0.025％、铬Cr：0.22％、镍Ni：0.25％、铜Cu：0.18％，余量为Fe。
对比例一：先向电炉或转炉内加入铁水或废钢等原材料，进行炼钢，产出圆钢，将圆钢加热至1100～1150℃，然后在模具中锻压形成钢锻件毛坯，终变形温度控制在800～850℃，钢锻件毛坯初始温度≥800℃，利用风机的风把从水管流出的水雾化后吹到锻件上进行冷却，冷却速度为2～2.5℃/s，快速冷却2～3min至600～650℃，然后保温处理5min，降温至600℃之后放置于坑中自然冷却，冷却速度低于0.75℃/s，缓慢冷却5min后出炉，将热处理后的钢锻件毛坯的余料切除，利用抛丸清除钢锻件表面氧化层等杂物，使之呈现出金属光泽，之后将钢锻件浸入防锈剂溶液中浸泡1～2h后取出干燥，得到的钢锻件化学成分质量百分比为：碳C：0.18％、硅Si：0.25％、锰Mn：0.48％、磷P：0.035％、硫S：0.25％、铬Cr：0.22％、镍Ni：0.25％、铜Cu：0.18％，余量为Fe。
对实施例一到实施例六制成的钢锻件及其中的脱硫剂化学成分进行检测得到下表
Figure BDA0003295748090000081
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种钢锻件的加工方法，其特征在于：所述钢锻件化学成分质量百分比为：碳C：0.17％～0.23％、硅Si：0.17％～0.37％、锰Mn：0.35％～0.65％、磷P≤0.035％、硫S≤0.035％、铬Cr≤0.25％、镍Ni≤0.30％、铜Cu≤0.25％，余量为Fe；
包括以下步骤：
(1)铁水预处理：将脱硫剂与铁水放入熔池进行脱硫，所述脱硫剂由以下质量百分比的原料混合而成：氧化钙CaO：85％～90％、硫S<0.15％、水H2O<0.5％、二氧化硅SiO2≤5％、三氧化二铁Fe2O3≤5％、氧化镁MgO≤5％；
(2)下料：向电炉或转炉内加入铁水或废钢等原材料，进行炼钢，产出圆钢；
(3)锻造成型：将圆钢加热至1100～1150℃，然后在模具中锻压形成钢锻件毛坯，终变形温度控制在800～850℃；
(4)控制冷却：用喷雾快速冷却到600～650℃，然后再放入坑中缓慢冷却；
(5)切边：将步骤(4)热处理后的钢锻件毛坯的余料切除；
(6)抛丸：清除钢锻件表面氧化层等杂物，使之呈现出金属光泽；
(7)防锈处理：将钢锻件浸入防锈剂溶液中浸泡1～2h后取出干燥。
2.根据权利要求1所述的一种钢锻件的加工方法，其特征在于：步骤(1)中脱硫剂与铁水放入熔池后对熔池进行物理搅拌，搅拌速率为1圈/5秒，每隔30s转换一次方向，搅拌时间持续5min。
3.根据权利要求1所述的一种钢锻件的加工方法，其特征在于：步骤(2)中经过步骤(1)预处理的生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼。
4.根据权利要求1所述的一种钢锻件的加工方法，其特征在于：步骤(3)中根据模具的形状使得钢锻件毛坯发生形变。
5.根据权利要求1所述的一种钢锻件的加工方法，其特征在于：步骤(4)中钢锻件毛坯初始温度≥800℃，利用风机的风把从水管流出的水雾化后吹到锻件上进行冷却，冷却速度为2～2.5℃/s，快速冷却2～3min至600～650℃，然后保温处理5min，降温至600℃之后放置于坑中自然冷却，冷却速度低于0.75℃/s，缓慢冷却5min后出炉。
6.一种钢锻件，其特征在于：所述钢锻件按照权利要求1-5任意一种的加工方法制得，其硫含量低于0.035％。
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CN105506455A (zh) * 2015-12-21 2016-04-20 武钢集团昆明钢铁股份有限公司 一种用于制造矿浆输送管道阀体、阀盖的锻件钢钢水及其冶炼方法
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