[發(fā)明專利]一種高品質(zhì)40Cr合金結(jié)構(gòu)直條圓鋼的制備方法

有效

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• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN106917033B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳偉;趙宇;李金柱;鄧家木;張瑜;蘇燦東;文玉兵;張紅斌;段鵬杰;黃靜
• 申請（專利權(quán)）人: 武鋼集團昆明鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C21C1/02;C21C5/36;C21C7/06;C21C7/10;C21D8/06;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/18
• 代理公司: 昆明知道專利事務(wù)所(特殊普通合伙企業(yè))53116
• 代理人: 張玉,姬介南

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼鐵冶金及黑色金屬壓力加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高品質(zhì)40Cr合金結(jié)構(gòu)直條圓鋼的制備方法。

背景技術(shù)

40Cr合金結(jié)構(gòu)圓鋼是一種用途廣泛的鋼種，隨著機械制造行業(yè)的快速發(fā)展，其需求量日益增加，廣泛應(yīng)用于制作重要用途的調(diào)質(zhì)零件，如交變負(fù)荷下工作的零件、中等轉(zhuǎn)速和中等負(fù)荷的零件、表面淬火后作負(fù)荷及耐磨性要求較高而無很大沖擊的工件，如齒輪、套筒、曲軸等；由于這些零件加工制作工藝復(fù)雜，且一般都為機械設(shè)備的重要部位，往往需要承受多種載荷的綜合作用，因此對鋼材有特殊質(zhì)量要求，要求成分均勻穩(wěn)定、有害元素低、鋼質(zhì)純凈度高，具有良好的內(nèi)在、表面質(zhì)量及加工工藝性能。目前國內(nèi)40Cr合金結(jié)構(gòu)圓鋼大多采用“轉(zhuǎn)爐+LF爐+連鑄+棒材軋機”生產(chǎn)，鋼中氣體含量和夾雜物相對較高，氧含量>35ppm，氮含量>50ppm，氫含量>2ppm，非金屬夾雜物大多為0.5~1.5級；此外，鋼的顯微組織結(jié)構(gòu)及配比不盡合理，導(dǎo)致鋼的加工變形能力有限，制約了40Cr合金結(jié)構(gòu)鋼在高端機械制造行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

目前國內(nèi)已有40Cr合金結(jié)構(gòu)鋼生產(chǎn)的專利和論文研究報道，但鋼中有害元素、夾雜物及氣體含量相對較高、斷面收縮率及頂鍛合格率較低，制約了其在高端機械制造行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。為進一步改善40Cr合金結(jié)構(gòu)圓鋼機械加工變形能力，急需開發(fā)一種具有高潔凈度，鋼中有害元素、氣體含量及夾雜物含量低的40Cr合金結(jié)構(gòu)直條圓鋼。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高品質(zhì)40Cr合金結(jié)構(gòu)直條圓鋼的制備方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，包括以下步驟：

A、鐵水預(yù)處理脫硫：將高爐鐵水運至KR法鐵水預(yù)處理裝置進行脫硫處理，攪拌頭插入深度控制為2300~2500mm，按14.0~16.0 kg/t鋼的量，加入CaO質(zhì)脫硫劑進行脫硫處理，攪拌時間控制為8分鐘；攪拌結(jié)束后進行扒后渣操作，保證鋼包內(nèi)鐵水面裸露≥3/4，扒凈脫硫渣，得到預(yù)處理后的鐵水；

B、鋼水冶煉：將A步驟的預(yù)處理后的鐵水、優(yōu)質(zhì)精廢鋼加入LD轉(zhuǎn)爐中，進行頂?shù)讖?fù)合吹煉，分別按30.0~34.0kg/t鋼、20.0~24.0kg/t鋼、2.0~4.0kg/t鋼的加入量，加入活性石灰、輕燒白云石、菱鎂球造渣，控制終點碳含量≥0.12wt%，出鋼溫度≤1645℃；出鋼前向鋼包底部加入活性石灰及精煉渣進行渣洗，石灰加入量為2.0kg/t鋼，精煉渣加入量為1.0kg/t鋼；出鋼時采用全程底吹氬工藝，氬氣流量控制為30~40NL/min；

C、脫氧合金化：將B步驟冶煉完畢的鋼水出鋼，當(dāng)鋼包中的鋼水量大于1/4時，按下列脫氧合金化順序：硅鐵→高碳鉻鐵→高碳錳鐵→增碳劑，依次向鋼包中加入下列物質(zhì)：按2.7~4.3kg/t鋼的量，加入硅鐵；按13.2~16.7kg/t鋼的量，加入高碳鉻鐵；按5.7~7.9kg/t鋼的量，加入高碳錳鐵；按1.0kg/t鋼的量，加入增碳劑；在鋼包鋼水量達(dá)到4/5時加完上述合金及增碳劑；出鋼完畢后，將鋼水吊送至LF精煉爐進行精煉處理；

D、鋼水LF爐精煉：將C步驟出鋼完畢鋼水吊至LF爐精煉工位接好氬氣帶，開啟氬氣采用氬氣流量10~20NL/min吹氬2分鐘，然后下電極采用檔位7~9檔化渣；通電3分鐘后，抬電極觀察爐內(nèi)化渣情況，之后測溫、取樣；若渣況較稀，補加石灰3.0~4.0kg/t鋼、碳化硅0.3~0.6 kg/t鋼、電石0.5 kg/t鋼調(diào)渣，控制渣堿度為6.0~7.0；根據(jù)鋼樣分析結(jié)果，補加合金同步調(diào)整鋼液成分；之后將鋼水溫度加熱至1615~1625℃后進行喂線處理，喂入硅鈣線，喂線速度為3.0m/s，喂線量為150m；喂線結(jié)束采用流量為15NL/min的小氬氣量對鋼水進行軟吹氬，軟吹時間為3分鐘，之后將鋼水吊至VD爐真空精煉工位；

E、鋼水VD爐真空精煉：將D步驟鋼水吊至VD真空精煉爐后，接通吹氬管，開啟氬氣采用氬氣流量15NL/min吹氬2分鐘，之后對鋼水定氧定氫，同時測溫取樣；取樣完畢后，將真空罐蓋車開至工作位，合上真空罐蓋，進行抽真空，真空抽至100Pa時，開始進行保真空脫氣處理，同時進行底吹氬處理，氬氣流量控制為20~40NL/min，在真空度100Pa條件下鋼水脫氣處理時間12分鐘；真空脫氣處理完畢后關(guān)閉真空主閥，提升罐蓋，對鋼水取樣和定氧定氫；之后對鋼水進行小氬氣量軟吹氬處理，氬氣流量為10~20NL/min，軟吹氬時間為2分鐘；鋼水軟吹氬結(jié)束后，加入鋼水覆蓋劑，加入量控制為1.0 kg/t鋼，然后將鋼水吊至澆鑄工位；