CN114875300A - 一种胀断连杆用热轧圆钢的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种胀断连杆用热轧圆钢的生产方法。采用工艺路线为转炉—LF炉—RH炉—连铸—加热—轧制—冷却。钢的组成重量百分比为C=0.65%~0.75%，Si=0.10%～0.30%，Mn=0.40～0.80%，P=0.020~0.040%，S=0.050%~0.100%，Al≤0.020%，Ni=0.05%~0.25%，Cr=0.10%~0.20%，V=0.03%‑0.10%，N:=0.010%~0.020%，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明采用高碳高锰钒氮复合强化、LF精炼技术、VD炉真空脱气技术，适当提高S含量和钢水的纯净度，成功开发珠光体+铁素体组织的胀断连杆用热轧圆钢，产品组织为珠光体+铁素体组织，具有高强度、高硬性、良好的切削性能、冲击性能等，能够很好的满足汽车连杆的胀断使用需求。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种胀断连杆用热轧圆钢C70S6的生产方法。
背景技术
连杆是用于连接汽车发动机活塞和曲轴之间的一个重要零部件，连杆将活塞的往复直线运改动改变为旋转运动。胀断连杆工艺相比传统机械式粗加工制造工艺，无需采用磨削铣据磨削等传统机加工工艺，而是从连杆盖从连杆体上直接断裂而分离出来的工艺，使得连杆能承受更高转速更大冲击力，使得汽车发动机输出马力更大，加工过程更加绿色环保和节能降耗。汽车胀断连杆用钢材的胀断性能、洁净度、均匀性、力学、冲击性能均有严格的要求。
发明内容
本发明旨在提供一种胀断连杆用热轧圆钢的生产方法，其代表钢种C70S6最大规格为100mm，最小规格为30mm，热轧抗拉强度在800~1000MPa，屈服强度在550~800MPa，延伸率在10%以上，常温冲击AKV在34J以上，能够很好的满足汽车胀断连杆用钢材的使用需求。
本发明的技术方案：
一种胀断连杆用热轧圆钢的生产方法，采用的工艺路线为转炉冶炼—LF精炼—RH真空处理—连铸—加热—轧制，钢的化学组成重量百分比为C=0.65%~0.75%，Si=0.10%～0.30%，Mn=0.40～0.80%，P=0.020~0.040%，S=0.050%~0.100%，Al≤0.020%，Ni=0.05%~0.25%，Cr =0.10%~0.20%，V= 0.03%-0.10%，N:=0.010%~0.020%，其余为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
（1）转炉冶炼：终点控制目标C≥0.08%、P≤0.025%；出钢1/4时顺钢流加入脱氧剂、合金和渣料。
（2）LF精炼：钢水在LF炉通电时间≥20min，总吹氩时间≥45 min；冶炼过程使用Al粒进行扩散脱氧；快速造渣脱氧、脱硫，快速成渣，精炼中后期采用酸性调渣剂调整终渣碱度4.0±1.0；当S≤0.005%、温度≥1580℃后使用VN合金增氮+出站前补喂N线控氮；喂Ca线70~100m，间隔5min后喂S线增S。
（3）RH真空处理：总吹氩时间≥30min，采用真空环流氮气，保持时间≥8min、软吹氩时间≥15min；钢水出站上连铸台温度按中包过热度目标值连浇炉≤35℃，开浇炉≤40℃控制。
（4）连铸：采用全程保护浇注，使用整体包水口进行浇注，中包使用无碳覆盖剂进行钢水保护浇注，中包过热度15℃～35℃，结晶器液面波动≤±5mm，使用结晶器电磁搅拌+末端电磁搅拌。
（5）加热：铸坯均热温度控制在1180～1220℃，方坯加热时间180~420min。
（6）轧制：开轧温度控制在1050~1100℃，出炉开启高压水除鳞压力≥24MPa，圆钢采用冷床保温罩+入坑缓冷。
发明原理：
本发明通过采用高碳高锰钒氮成分设计，LF精炼、VD炉真空脱气、轧后缓冷等一系列冶炼和轧制新技术，成功开发了珠光体+铁素体组织，具有高强度、高硬性、良好的切削等性能，能够很好的满足汽车连杆的胀断使用需求，其代表钢种其代表钢种C70S6。
本发明化学成分设计对其强度和延伸性能、热轧硬度、切削比性能等重点考虑，组织设计则是珠光体+铁素体组织。
采用高碳高锰钒氮成分设计。C含量的提高能够显著提高强度和脆性，改善胀断性能，形成珠光体+铁素体组织，因此最终碳含量控制在0.65~0.75%；锰是弱碳化物形成元素，它可以降低奥氏体转变温度，细化铁素体晶粒，对提高强度和韧性有益，因此，在成分设计时，锰含量设计按0.40~0.80%，但Mn当含量超过0.80%时，中心偏析加重，造成延伸性能降低。采用V-N微合金复合强化能有效显著提高强度胀断性能，V含量设计按：0.03%-0.10%，N含量设计按0.010%~0.020%。适当增加P含量，利用P元素在奥氏体晶界的偏聚降低奥氏体晶界强度和P元素的固溶强化，降低其塑性，提高胀断性能P含量素设计按0.020~0.040%。改善钢的切削性能，适当增加S含量，S含量设计0.050%~0.100%。
本发明在成分设计上具有珠光体+铁素体组织，高强度、高硬性、良好的切削等性能，能够很好的满足汽车连杆的胀断使用需求。
本发明的有益效果：（1）本发明自创高碳高锰钒氮复合强化、LF精炼技术、VD炉真空脱气，适当提高S含量和钢水的纯净度，成功开发珠光体+铁素体组织的胀断连杆用热轧圆钢，其代表钢种C70S6规格为30~100mm，热轧抗拉强度在800~1000MPa，屈服强度在550~800MPa，延伸率在10%以上，常温冲击AKV在34J以上，能够很好的满足汽车胀断连杆用钢材的使用需求；（2）本发明利用钢厂现有设备和工艺条件，既不增加投资和生产成本，又提高了生产效率，节能减耗；（3）本发明的产品组织为珠光体+铁素体组织，具有高强度、高硬性、良好的切削性能、冲击性能等，能够很好的满足汽车连杆的胀断使用需求。
附图说明
图1为本发明实施例1的代表钢种C70S6的100X热轧态金相组织图，金相组织为珠光体+铁素体。
图2 为本发明实施例1的代表钢种C70S6的夹杂物照片，夹杂物为A3.5。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的内容作进一步说明。
实施例1：一种胀断连杆用热轧圆钢的生产
钢的化学组成重量百分比为C=0.68%，Si=0.18%，Mn=0.56%，P=0.025%，S=0.060%，Al≤0.005%，Ni=0.06%，Cr =0.14%，V=0.035%，N:=0.015%，其余为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
（1）转炉冶炼：终点C：0.09%，P ：0.013%；高拉补吹后吹次数1次；出钢1/4时往钢包中加入合金。
（2）LF精炼：钢水在LF炉通电时间28min，总吹氩时间52 min；过程使用Al粒60Kg+SiC120Kg扩散脱氧；15min成白渣，精炼中后期采用150Kg酸性调渣剂,终渣碱度4.7；S≤0.004%、温度1605℃后使用200KGVN合金增氮，出站喂N线500m；喂Ca线100m，间隔5min后喂S线650m增S。
（3）RH真空处理：总吹氩时间33 min，保真空时间10min；破空后软吹氩时间18min，定 [H] 1.2ppm。
（4）连铸：采用全程保护浇注，使用整体包水口+中包使用覆盖剂进行钢水保护浇注，过热度22℃～29℃，拉速0.85m/min；液面波动±3mm；结晶器电磁搅拌参数：电流强度250A、频率2.5HZ，末端电磁搅拌参数：电流强度300A、频率8HZ；铸坯凝固末端多点重压下12mm；铸坯尺寸：280*280*mm*6m。
（5）加热：铸坯加热温度1170～1190℃之间，在炉时间270min。
（6）轧制：终轧温度控制在1010℃；高压水除鳞压力27MPa；轧后冷床保温罩冷却，直至冷却温度到400～500℃之间时入缓冷坑保温，保温时间27h。
圆钢力学性能见表1所示。
实施例2：一种胀断连杆用热轧圆钢的生产
钢的化学组成重量百分比为C=0.70%，Si=0.20%，Mn=0.58%，P=0.028%，S=0.065%，Al≤0.008%，Ni=0.08%，Cr =0.16%，V=0.032%，N=0.017%，其余为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
（1）转炉冶炼：终点C：0.10%，P ：0.017%；高拉补吹后吹次数1次；出钢1/4时往钢包中加入合金。
（2）LF精炼：钢水在LF炉通电时间31min，总吹氩时间63 min；冶炼过程使用Al粒80Kg+SiC70Kg扩散脱氧；15min成白渣，精炼中后期采用90Kg酸性调渣剂,终渣碱度5.2；S≤0.004%、温度1595℃后使用120KGVN合金增氮，出站喂N线300m；喂Ca线80m，间隔5min后喂S线350m增S。
（3）RH真空处理：总吹氩时间33 min，保真空时间10min；破空后软吹氩时间18min，定 [H] 1.2ppm。
（4）连铸：采用全程保护浇注，使用整体包水口+中包使用覆盖剂进行钢水保护浇注，过热度20℃～33℃，拉速0.85m/min；液面波动±4mm；结晶器电磁搅拌参数：电流强度350A、频率2.5HZ，末端电磁搅拌参数：电流强度350A、频率8HZ；铸坯尺寸：280*280*mm*6m。
（5）加热：铸坯加热温度1188～1205℃之间，在炉时间210min。
（6）轧制：终轧温度控制在1020℃；高压水除鳞压力25MPa。轧后直接冷床冷却，直至冷却温度到400～500℃之间时入缓冷坑保温，保温时间28h。
圆钢力学性能见表1所示。
实例3：一种胀断连杆用热轧圆钢的生产
钢的化学组成重量百分比为C=0.66%，Si=0.23%，Mn=0.60%，P=0.020%，S=0.053%，Al≤0.005%，Ni=0.04%，Cr =0.13%，V=0.042%，N:=0.018%，其余为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
（1）转炉冶炼：终点C=0.08%，P=0.014%，；高拉补吹后吹次数1次；出钢1/4时往钢包中加入合金。
（2）LF精炼：钢水在LF炉通电时间24min，总吹氩时间57 min。冶炼过程使用Al粒50Kg+SiC100Kg扩散脱氧；19min成白渣，精炼中后期采用140Kg酸性调渣剂,终渣碱度5.1；S≤0.004%、温度1608℃后使用420KGVN合金增氮，出站喂N线550m；喂Ca线100m，间隔5min后喂S线680m增S。
（3）RH真空处理：总吹氩时间35 min，保真空时间10min；破空后软吹氩时间17min，定 [H] 1.2ppm。
（4）连铸：采用全程保护浇注，使用整体包水口+中包使用覆盖剂进行钢水保护浇注，过热度20℃～27℃，拉速0.85m/min；液面波动±4mm；结晶器电磁搅拌参数：电流强度250A、频率2.5HZ，末端电磁搅拌参数：电流强度300A、频率8HZ；铸坯凝固末端多点重压下12mm；铸坯尺寸：280*280*mm*6m。
（5）加热：铸坯加热温度1165～1185℃之间，在炉时间330min。
（6）轧制：终轧温度控制在1030℃；高压水除鳞压力26MPa；轧后冷床保温罩冷却，直至冷却温度到350~400℃之间时入缓冷坑保温，保温时间30h。
圆钢力学性能见表1所示。
表1 实施例中圆钢的力学性能
从表1测试结果可见，采用本发明的方法生产的一种胀断连杆用热轧圆钢，当规格为88mm、80mm、90mm时，屈服强度分别为631Mpa、646 Mpa、627 Mpa，抗拉强度分别为936Mpa、959 Mpa、933 Mpa，延伸分别为22%、21%、23%，面缩分别为12.5%、11.5%、13.5%；热轧硬度分别为252、250、255、258、250、255 HBW；该一种胀断连杆用热轧圆钢具有高强度、高硬性、良好的切削等性能，能够很好的满足汽车连杆的胀断使用需求。
Claims (1)
1.一种胀断连杆用热轧圆钢的生产方法，采用的工艺路线为转炉冶炼—LF精炼—RH真空处理—连铸—加热—轧制，其特征在于：钢的化学组成重量百分比为C=0.65%~0.75%，Si=0.10%～0.30%，Mn=0.40～0.80%，P=0.020~0.040%，S=0.050%~0.100%，Al≤0.020%，Ni=0.05%~0.25%，Cr =0.10%~0.20%，V= 0.03%-0.10%，N:=0.010%~0.020%，其余为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：
（1）转炉冶炼：终点控制目标C≥0.08%、P≤0.025%；出钢1/4时顺钢流加入脱氧剂、合金和渣料；
（2）LF精炼：钢水在LF炉通电时间≥20min，总吹氩时间≥45 min；冶炼过程使用Al粒进行扩散脱氧；快速造渣脱氧、脱硫，快速成渣，精炼中后期采用酸性调渣剂调整终渣碱度4.0±1.0；当S≤0.005%、温度≥1580℃后使用VN合金增氮+出站前补喂N线控氮；喂Ca线70~100m，间隔5min后喂S线增S；
（3）RH真空处理：总吹氩时间≥30min，采用真空环流氮气，保持时间≥8min、软吹氩时间≥15min；钢水出站上连铸台温度按中包过热度目标值连浇炉≤35℃，开浇炉≤40℃控制；
（4）连铸：采用全程保护浇注，使用整体包水口进行浇注，中包使用无碳覆盖剂进行钢水保护浇注，中包过热度15℃～35℃，结晶器液面波动≤±5mm，使用结晶器电磁搅拌+末端电磁搅拌
（5）加热：铸坯均热温度控制在1180～1220℃，方坯加热时间180~420min；
（6）轧制：开轧温度控制在1050~1100℃，出炉开启高压水除鳞压力≥24MPa，圆钢采用冷床保温罩+入坑缓冷。
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