[發明專利]一種汽車發動機脹斷連桿高強度鋼連鑄坯的生產方法

無效

• 申請號: 201410361484.2
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104164534A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 張賢忠;陳慶豐;王國秋;卜勇;熊玉彰;董瑋;韋澤洪;李獻忠;張淵普;黃紅明;李偉
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵（集團）公司
• 主分類號: C21C5/52
• 分類號: C21C5/52;C21C7/076;C21C7/06;B22D11/18;B22D11/115;B22D11/111;B22D11/22
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 徐紹新

技術領域

本發明屬于冶金領域，涉及一種汽車發動機脹斷連桿高強度鋼連鑄坯的生產方法。

背景技術

汽車輕量化要求汽車用鋼向高強度化方向發展，且要求其加工工藝更加節能、降耗。汽車發動機連桿脹斷加工技術及其相應的脹斷連桿材料應運而生。和傳統的連桿加工技術相比，發動機連桿脹斷加工技術具有傳統連桿加工方法無可比擬的優越性，其加工工序少、節約精加工設備、節材節能、生產成本低；且脹斷連桿材料要求具有高強度、低塑性、合適的脆性和良好的切削加工性能。目前應用于汽車連桿的高強度鋼主要為合金結構鋼及非調質鋼，其生產工藝為：電爐(轉爐)冶煉-精煉-連鑄(模鑄)工藝，由于此類鋼采用傳統的加工工藝，因此，在鋼種設計和開發過程中要求鋼材具有高強度的同時還要求具有高韌性。而脹斷工藝要求連桿材料的高強度、低韌性和合適脆性，因此，在鋼種設計和開發過程中要求加入提高強度、降低韌性的元素，其生產工藝也與傳統的合金結構鋼、非調質鋼有著本質區別。

目前用于連桿脹斷加工的材料主要有C70S6鍛鋼、SPLITASCO系列鍛鋼、FRACTIM鍛鋼和S53CV-FS鍛鋼等。為了進一步提高鋼的脹斷性能，部分脹斷材料增加了提高強度和脆性的元素含量(C、P、S、N等)，導致傳統的生產方法不能生產合格的連鑄坯。

CN1664122A公開了一種低碳高硫(磷硫)易切削結構鋼連鑄坯的生產方法，通過電爐或轉爐初煉，鋼包爐精煉，連鑄機澆注的三步法工藝。其工藝針對的是低碳易切削鋼(1215等)，而對于碳含量為0.4-0.6％的高碳高硫高磷高氮裂紋敏感性鋼種不適用，且在精煉過程中采用較高堿度精煉渣(Ca/SiO₂≥4.0)不利于鋼中S成分的穩定。

CN1667129A公開了一種含硫易切削非調質鋼的生產方法，其工藝為：轉爐冶煉-擋渣出鋼-鋼包脫氧合金化-LF鋼包精煉-全保護澆注-鑄坯控溫、控冷。但由于其采用轉爐雙渣法冶煉，冶煉終點磷含量較低，大幅度增加了能耗，同時，精煉過程中采用CaO-SiO₂低堿度渣系(SiO₂含量達到40.66％)對堿性爐襯鋼包浸蝕嚴重。

因此，本發明采用電爐-偏底心出鋼-LF鋼包精煉-連鑄工藝生產汽車發動機脹斷連桿用含磷、硫高強度鋼，以解決上述各種生產工藝遇到的難題。

發明內容

本發明的目的在于克服以上缺陷，提供一種汽車發動機脹斷連桿含磷、硫高強度鋼連鑄坯的生產方法。

本發明從汽車發動機脹斷連桿用含磷、硫高強度鋼連鑄坯的化學成分特點入手，采用電爐冶煉-偏底心出鋼-LF爐精煉-連鑄工藝，在電爐冶煉過程中采用快速升溫脫碳和少流渣操作，保證電爐終點磷含量為0.03～0.045％；在偏底心出鋼過程中進行脫氧、增硫及合金化；LF精煉采用CaO-SiO₂-MgO低堿度渣系，保證鋼水中硫的收得率，同時采用鋁、碳化硅、碳粉、硅鐵粉和硅鈣粉等脫氧材料進行擴散脫氧，保證鋼水氧含量低于20ppm；連鑄采用全保護澆注、電磁攪拌、弱冷等工藝。通過以上工藝保證連鑄坯中P含量穩定控制在0.03～0.05％，硫含量穩定控制在0.035～0.045％，鑄坯的低倍級別不大于1.0級，氧含量不大于20ppm及表面質量優良。其生產方法包括以下步驟：

1)電爐冶煉：采用鐵水、廢鋼作為原材料，其重量比為：鐵水：廢鋼＝6～8：1；冶煉前期快速升溫脫碳和少流渣，氧化終點溫度為：1630～1650℃；終點碳為0.3～0.4％，終點磷為0.03～0.045％；

2)偏底心出鋼：出鋼采用留鋼留渣操作，出鋼1/3時向鋼包中加入活性石灰3～4kg/t，硫化亞鐵2～2.5kg/t，鋁塊1～1.5kg/t，硅鈣鋇2～2.5kg/t，確保進入LF精煉爐中的鋼水氧含量不大于80ppm，硫含量為0.05～0.06％；

3)LF爐精煉：鋼水進入精煉爐后加入鎂砂3～3.5kg/t，石英砂3～3.5kg/t造低堿度精煉渣，低堿度精煉渣的主要成分為：CaO35～45％，SiO₂25～30％，Al₂O₃10～15％，MgO15～20％，MnO2～5％，CaF₂3～8％，堿度為1.2～1.8；送電10分鐘后喂鋁線1～1.5m/t，采用脫氧材料進行擴散脫氧，脫氧時間大于30min；用硫線調整鋼中硫含量，保證吊包上連鑄平臺時鋼中硫含量為0.04～0.05％；成分和溫度調整完成后，鋼水進行軟吹，軟吹時間為8～12min。