CN105734414A

CN105734414A - 一种中碳非调质钢及其生产方法

Info

Publication number: CN105734414A
Application number: CN201610092744.XA
Authority: CN
Inventors: 秦坤; 尹绍江; 王云阁; 陈俊东; 安海玉; 郑文超; 臧淼; 刘志勇; 刘宝喜; 孙丽娟; 马欣然; 张振兴; 李艳杰
Original assignee: Tangshan Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Tangshan Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2016-07-06

Abstract

本发明公开了一种中碳非调质钢及其生产方法，其包括冶炼工序、连铸工序、轧制工序和热处理工序；所述冶炼工序出钢钢水中成分的重量百分含量为：C 0.22～0.29%、Mn 0.70～1.00%、Si 0.17～0.37%、V 0.02～0.1%、Ti 0.015～0.2%、Nb 0.02～0.15%、Al 0.005～0.05%、S≤0.035%、P≤0.035%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述轧制工序：钢坯在加热炉的均热温度为1150～1250℃，开轧温度1020～1200℃；二次开轧温度850～950℃，终轧温度750～850℃；轧材的冷却速度为5～15℃/s。本非调质钢无需调质热处理工艺，热轧组织为铁素体+珠光体组织，具有较好的抗拉强度和低温冲击韧性，无需调质处理即可生产，可有效降低使用者的加工成本，节约能源，提高生产效率，改善环境。

Description

一种中碳非调质钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种非调质钢及其生产方法，尤其是一种用于铁路货车心盘的中碳非调质钢及其生产方法。

背景技术

国内应用在机械制造业等相关行业承载，例如铁路货车承载部件的上心盘和下心盘，大多采用碳素结构钢。碳素结构钢在生产过程中需要调质处理，造成其生产成本较高，且调质处理易产生变形、开裂、脱碳等缺陷。

非调质钢是一种省去调质处理的新型节能绿色结构钢材料，其性能和价格优于传统的结构钢，用来替代调质钢，具有节约能源、材料综合性能较好、缩短生产周期等优点，可以减少环境污染、避免氧化、脱碳、变形、开裂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有较好抗拉强度和低温冲击韧性的中碳非调质钢；本发明还提供了一种中碳非调质钢的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明成分的重量百分含量为：C0.22～0.29%、Mn0.70～1.00%、Si0.17～0.37%、V0.02～0.1%、Ti0.015～0.2%、Nb0.02～0.15%、Al0.005～0.05%、S≤0.035%、P≤0.035%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明合金成分设计的理由如下：

碳：为保证钢的淬透性，提高钢的强度，碳的成分范围在0.22～0.29%。

锰：提高钢的强度和韧性。Mn具有较强的固溶强化效果，可降低钢的相变温度，减缓奥氏体向珠光体的转变速度，提高淬透性；并能够细化晶粒，提高强度和韧性。但提高Mn含量将提高珠光体的体积分数，降低钢的韧性，为保证较好的强韧性，锰成分范围在0.70～1.0%。

硅：Si在钢中固溶度较大，能显著强化铁素体，起固溶强化效果高于Mn；Si的增加可提案高钢中铁素体体积分数，并使晶粒细化，有利于提高韧性；硅成分范围在0.17～0.37%。

铌、钒、钛：在钢中主要与C、N形成化合物，细小的X（C、N）在轧制过程中阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒，产生显著的强化效果。同时V可以提高淬透性。

本发明方法包括冶炼工序、连铸工序、轧制工序和热处理工序；所述冶炼工序出钢钢水中成分的重量百分含量如上所述；

所述轧制工序：钢坯在加热炉的均热温度为1150～1250℃，开轧温度1020～1200℃；二次开轧温度850～950℃，终轧温度750～850℃；轧后冷却速度为5～15℃/s。

本发明方法所述热处理工序：轧材在热处理炉的均热温度为730～900℃，加热速率为4～10mm/min。所述热处理工序中，保温时间为20～40min。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明无需调质热处理工艺，热轧组织为铁素体+珠光体组织，具有较好的抗拉强度和低温冲击韧性，无需调质处理即可生产，可有效降低使用者的加工成本，节约能源，提高生产效率，改善环境。

本发明方法在热锻后不进行淬火、回火等调质热处理工艺，直接使用，生产周期较调质工艺生产有大幅缩短，制造成本有所降低，具有显著的市场前景；同时产品具有优良的抗拉强度、低温冲击韧性和抗疲劳强度；产品力学性能：ReL≥265N/mm²、Rm≥490N/mm²、A≥19%、AKU2≥90J。生本发明方法可显著降低使用者的加工成本，省去部分热处理工序，节约能源，减少污染；产品具有高强度、高低温塑形的特点，可用于生产铁路货车的上、下心盘。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的金相图。

具体实施方式

本中碳非调质钢的生产方法包括冶炼工序、连铸工序、轧制工序和热处理工序；各工序的生产工艺如下所述：

（1）冶炼工序：包括下述过程，转炉冶炼→钢水脱氧合金化→挡渣出钢→添加Nb、V微合金→LF精炼→钢包吹氩软吹→精炼出钢。转炉采用脱硫铁水冶炼，单渣法高拉碳出钢，提高钢水的纯净度，转炉终点碳控制在0.22～0.25%，温度控制在1650～1670℃。挡渣出钢，渣面厚度50～70mm。

转炉出钢过程中加入脱氧剂-进行钢水终脱氧，采用硅锰合金进行合金化，不足Mn部分锰铁补齐，然后加入铌铁、钒氮合金进行合金化。

LF炉精炼部分过程中利用铝粒或电石进行渣面脱氧，调成分进线后，加入钛铁，然后按照1～1.5m/吨钢的量喂入铝钙线，软吹氩气流量按照50NL/min控制，时间保证8～15min，保证大颗粒夹杂物上浮。精炼过程中，出钢钢水中成分的重量百分含量为：C0.22～0.29%、Mn0.70～1.00%、Si0.17～0.37%、V0.02～0.1%、Ti0.015～0.2%、Nb0.02～0.15%、Al0.005～0.05%、S≤0.035%、P≤0.035%，余量为Fe和不可避免的杂质。

（2）连铸工序：采用全程保护浇铸，中间包采用碱性保护渣；连铸坯采用缓冷工艺，缓冷时间48小时及以上，得到250*2100mm断面板坯（钢坯）。

（3）轧制工序：钢坯在加热炉的均热温度为1150～1250℃，开轧温度1020～1200℃；二次开轧温度850～950℃，终轧温度750～850℃；轧后进行冷却，轧材的冷却速度为5～15℃/s；保证最终组织为铁素体+珠光体组织。

（4）热处理工序：轧材在热处理炉加热速率为4～10mm/min，均热温度为730～900℃，保温（均热）时间为20～40min，保温后空气缓冷，即可得到所述的中碳非调质钢。

实施例1：本中碳非调质钢的成分配比以及具体的生产工艺如下所述。

本中碳非调质钢成分的重量配比：C0.23%、Mn0.94%、Si0.20%、V0.04%、Ti0.017%、Nb0.023%、Al0.023%、S0.013%、P0.015%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本中碳非调质钢的生产工艺：（1）冶炼工序：转炉冶炼过程中，终点碳控制在0.23%，温度控制在1660℃；挡渣出钢的渣面厚度为62mm；LF精炼过程中，喂入1.3m/吨钢的铝钙线，软吹流量50NL/min的氩气11min。

（2）连铸工序：连铸坯缓冷时间48小时，得到250*2100mm钢坯。

（3）轧制工序：钢坯在加热炉的均热温度为1200℃，开轧温度1100℃；二次开轧温度900℃，终轧温度790℃；轧后进行冷却，轧材的冷却速度为12℃/s。

（4）热处理工序：轧材在热处理炉中以5mm/min的速率加热至均热温度820℃，保温30min，保温后空气缓冷，即可得到所述的中碳非调质钢。

所述中碳非调质钢的金相图（50μm）见图1，由图1可见，其组织为铁素体+珠光体；其力学性能为：ReL365N/mm²，Rm534N/mm²，A23%，AKU2134J、129J、114J。

实施例2：本中碳非调质钢的成分配比以及具体的生产工艺如下所述。

本中碳非调质钢成分的重量配比：C0.22%、Mn0.83%、Si0.17%、V0.06%、Ti0.2%、Nb0.09%、Al0.05%、S0.026%、P0.035%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本中碳非调质钢的生产工艺：（1）冶炼工序：转炉冶炼过程中，终点碳控制在0.25%，温度控制在1665℃；挡渣出钢的渣面厚度为70mm；LF精炼过程中，喂入1.2m/吨钢的铝钙线，软吹流量50NL/min的氩气13min。

（2）连铸工序：连铸坯缓冷时间60小时，得到250*2100mm钢坯。

（3）轧制工序：钢坯在加热炉的均热温度为1220℃，开轧温度1150℃；二次开轧温度920℃，终轧温度800℃；轧后进行冷却，轧材的冷却速度为8℃/s。

（4）热处理工序：轧材在热处理炉中以8mm/min的速率加热至均热温度900℃，保温35min，保温后空气缓冷，即可得到所述的中碳非调质钢。

所述中碳非调质钢的力学性能为：ReL378N/mm²，Rm545N/mm²，A24%，AKU2154J、132J、133J。

实施例3：本中碳非调质钢的成分配比以及具体的生产工艺如下所述。

本中碳非调质钢成分的重量配比：C0.26%、Mn0.70%、Si0.30%、V0.02%、Ti0.11%、Nb0.15%、Al0.036%、S0.035%、P0.022%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本中碳非调质钢的生产工艺：（1）冶炼工序：转炉冶炼过程中，终点碳控制在0.24%，温度控制在1650℃；挡渣出钢的渣面厚度为57mm；LF精炼过程中，喂入1.0m/吨钢的铝钙线，软吹流量50NL/min的氩气10min。

（2）连铸工序：连铸坯缓冷时间50小时，得到250*2100mm钢坯。

（3）轧制工序：钢坯在加热炉的均热温度为1150℃，开轧温度1020℃；二次开轧温度870℃，终轧温度750℃；轧后进行冷却，轧材的冷却速度为10℃/s。

（4）热处理工序：轧材在热处理炉中以4mm/min的速率加热至均热温度770℃，保温40min，保温后空气缓冷，即可得到所述的中碳非调质钢。

所述中碳非调质钢的力学性能为：ReL369N/mm²，Rm541N/mm²，A23%，AKU2151J、121J、141J。

实施例4：本中碳非调质钢的成分配比以及具体的生产工艺如下所述。

本中碳非调质钢成分的重量配比：C0.28%、Mn1.00%、Si0.37%、V0.08%、Ti0.015%、Nb0.12%、Al0.005%、S0.018%、P0.016%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本中碳非调质钢的生产工艺：（1）冶炼工序：转炉冶炼过程中，终点碳控制在0.22%，温度控制在1655℃；挡渣出钢的渣面厚度为50mm；LF精炼过程中，喂入1.25m/吨钢的铝钙线，软吹流量50NL/min的氩气8min。

（2）连铸工序：连铸坯缓冷时间55小时，得到250*2100mm钢坯。

（3）轧制工序：钢坯在加热炉的均热温度为1250℃，开轧温度1200℃；二次开轧温度950℃，终轧温度850℃；轧后进行冷却，轧材的冷却速度为5℃/s。

（4）热处理工序：轧材在热处理炉中以10mm/min的速率加热至均热温度860℃，保温20min，保温后空气缓冷，即可得到所述的中碳非调质钢。

所述中碳非调质钢的力学性能为：ReL381N/mm²，Rm533N/mm²，A24.5%，AKU2145J、153J、142J。

实施例5：本中碳非调质钢的成分配比以及具体的生产工艺如下所述。

本中碳非调质钢成分的重量配比：C0.29%、Mn0.78%、Si0.32%、V0.10%、Ti0.16%、Nb0.02%、Al0.045%、S0.024%、P0.026%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本中碳非调质钢的生产工艺：（1）冶炼工序：转炉冶炼过程中，终点碳控制在0.24%，温度控制在1670℃；挡渣出钢的渣面厚度为60mm；LF精炼过程中，喂入1.5m/吨钢的铝钙线，软吹流量50NL/min的氩气15min。

（2）连铸工序：连铸坯缓冷时间52小时，得到250*2100mm钢坯。

（3）轧制工序：钢坯在加热炉的均热温度为1180℃，开轧温度1090℃；二次开轧温度850℃，终轧温度760℃；轧后进行冷却，轧材的冷却速度为15℃/s。

（4）热处理工序：轧材在热处理炉中以7mm/min的速率加热至均热温度730℃，保温25min，保温后空气缓冷，即可得到所述的中碳非调质钢。

所述中碳非调质钢的力学性能为：ReL364N/mm²，Rm539N/mm²，A24%，AKU2135J、130J、115J。

Claims

1.一种中碳非调质钢，其特征在于，其成分的重量百分含量为：C0.22～0.29%、Mn0.70～1.00%、Si0.17～0.37%、V0.02～0.1%、Ti0.015～0.2%、Nb0.02～0.15%、Al0.005～0.05%、S≤0.035%、P≤0.035%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.一种中碳非调质钢的生产方法，其特征在于：其包括冶炼工序、连铸工序、轧制工序和热处理工序；所述冶炼工序出钢钢水中成分的重量百分含量为：C0.22～0.29%、Mn0.70～1.00%、Si0.17～0.37%、V0.02～0.1%、Ti0.015～0.2%、Nb0.02～0.15%、Al0.005～0.05%、S≤0.035%、P≤0.035%，余量为Fe和不可避免的杂质；

3.根据权利要求2所述的一种中碳非调质钢的生产方法，其特征在于，所述热处理工序：轧材在热处理炉的均热温度为730～900℃，加热速率为4～10mm/min。

4.根据权利要求3所述的一种中碳非调质钢的生产方法，其特征在于：所述热处理工序中，保温时间为20～40min。