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CN107858594A - 一种高碳低硅高强度合金钢及其制备方法 - Google Patents

一种高碳低硅高强度合金钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高碳低硅高强度合金钢，由以下重量百分数的原料组成：碳0.3‑0.55%、硅0.05‑0.15%、硼0.2‑0.4%、钒0.02‑0.1%、镁0.01‑0.2%、锡0.1‑0.33%、钼0.3‑0.6%、铜0.1‑0.4%、锰0.2‑0.8%、钨0.6‑1.8%、锆0.5‑0.9%、钴0.1‑0.6%、复合稀土元素0.15‑0.35%、磷<0.03%、硫<0.03%、余量为铁。本发明的高碳低硅高强度合金钢其强度是普通合金钢的3‑5倍，耐腐蚀性好，耐低温脆性好。

Description

一种高碳低硅高强度合金钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及到合金钢制造技术领域，具体地说是一种高碳低硅高强度合金钢及其制备方法。
背景技术
合金钢 alloy steel 钢里除铁、碳外，加入其他的合金元素，就叫合金钢。在普通碳素钢基础上添加适量的一种或多种合金元素而构成的铁碳合金。根据添加元素的不同，并采取适当的加工工艺，可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。目前市场上的合金钢成分组成和配比千百种，其质量也参齐不齐，很多普通合金钢的成分和配比没有经过科学合理设计，导致合金钢强度低、耐腐蚀性差、耐磨性能差、抗低温脆性差等缺陷，造成材料性能欠佳，容易导致生产事故。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了高碳低硅高强度合金钢及其制备方法。
本发明的方案是通过这样实现的：
一种高碳低硅高强度合金钢，由以下重量百分数的原料组成：碳0.3-0.55%、硅0.05-0.15%、硼0.2-0.4%、钒0.02-0.1%、镁0.01-0.2%、锡0.1-0.33%、钼0.3-0.6%、铜0.1-0.4%、锰0.2-0.8%、钨0.6-1.8%、锆0.5-0.9%、钴0.1-0.6%、复合稀土元素0.15-0.35%、磷<0.03%、硫<0.03%、余量为铁。
优选的，由以下重量百分数的原料组成：碳0.45%、硅0.08%、硼0.2%、钒0.06%、镁0.1%、锡0.22%、钼0.45%、铜0.3%、锰0.8%、钨1.6%、锆0.8%、钴0.5%、复合稀土元素0.25%、磷<0.03%、硫<0.03%、余量为铁。
优选的，所述复合稀土元素包括镧、铈、钕、铒、钇和钪。
上述高碳低硅高强度合金钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)冶炼：将废铁、废钢及废合金钢放入中频炉内，再向中频炉通低电流，以3-5℃/min的升温速度升温至800-1000℃，然后同全负荷电流，以5-10℃/min的升温速度升温至1200-1400℃，当中频炉内配料熔化后进行成分初调；
(2) LF精炼：将中频炉内融化的配料转入LF炉中，继续1200-1400℃保温，进行脱氧脱硫和成分微调，调配成以下重量百分数的原料组成：碳0.3-0.55%、硅0.05-0.15%、硼0.2-0.4%、钒0.02-0.1%、镁0.01-0.2%、锡0.1-0.33%、钼0.3-0.6%、铜0.1-0.4%、锰0.2-0.8%、钨0.6-1.8%、锆0.5-0.9%、钴0.1-0.6%、复合稀土元素0.15-0.35%、磷<0.03%、硫<0.03%、余量为铁；
(3)连铸：精炼后的合金原料采用高拉速、高拉矫温度，在连铸机上浇成连铸坯；
(4)连轧：连铸坯入轧钢加热炉加热，经过连轧机组轧制，轧制成合金钢材。
优选的，所述低电流控制输出功率为500-1000 KW。
优选的，所述全负荷电流控制输出功率为2000-2500 KW。
优选的，所述高拉速的速度为1.2-1.5 m/min。
优选的，所述高拉矫的温度为1000-1100℃。
优选的，所述轧钢加热炉其加热温度为500-600℃。
本发明具备以下良好效果：
（1）本发明的高碳低硅高强度合金钢其强度是普通合金钢的3-5倍。
（2）本发明的高碳低硅高强度合金钢耐腐蚀性好，耐低温脆性好。
（3）本发明的高碳低硅高强度合金钢强度高，脆性小，适合加工各种部件。
（4）本发明的制备方法大大提高成材率和生产效率，生产成本低。
具体实施方式
以下结合实施例描述本发明的一种高碳低硅高强度合金钢及其制备方法，这些描述并不是对本发明内容作进一步的限定。
实施例1
一种高碳低硅高强度合金钢，由以下重量百分数的原料组成：碳0.45%、硅0.08%、硼0.2%、钒0.06%、镁0.1%、锡0.22%、钼0.45%、铜0.3%、锰0.8%、钨1.6%、锆0.8%、钴0.5%、复合稀土元素0.25%、磷<0.03%、硫<0.03%、余量为铁；所述复合稀土元素包括镧、铈、钕、铒、钇和钪。
上述高碳低硅高强度合金钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)冶炼：将废铁、废钢及废合金钢放入中频炉内，再向中频炉通低电流，控制输出功率为800 KW，以3℃/min的升温速度升温至900℃，然后同全负荷电流，控制输出功率为2000KW，以10℃/min的升温速度升温至1400℃，当中频炉内配料熔化后进行成分初调；
(2) LF精炼：将中频炉内融化的配料转入LF炉中，继续1400℃保温，进行脱氧脱硫和成分微调，调配成以下重量百分数的原料组成：碳0.45%、硅0.08%、硼0.2%、钒0.06%、镁0.1%、锡0.22%、钼0.45%、铜0.3%、锰0.8%、钨1.6%、锆0.8%、钴0.5%、复合稀土元素0.25%、磷<0.03%、硫<0.03%、余量为铁；
(3)连铸：精炼后的合金原料采用1.2m/min高拉速、1000℃高拉矫温度，在连铸机上浇成连铸坯；
(4)连轧：连铸坯入轧钢加热炉加热，加热温度为500℃，经过连轧机组轧制，轧制成合金钢材。
实施例2
一种高碳低硅高强度合金钢，由以下重量百分数的原料组成：碳0.3%、硅0.15%、硼0.2%、钒0.1%、镁0.01%、锡0.33%、钼0.3%、铜0.4%、锰0.2%、钨1.8%、锆0.5%、钴0.6%、复合稀土元素0.15%、磷<0.03%、硫<0.03%、余量为铁，所述复合稀土元素包括镧、铈、钕、铒、钇和钪。
上述高碳低硅高强度合金钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)冶炼：将废铁、废钢及废合金钢放入中频炉内，再向中频炉通低电流，控制输出功率为1000 KW，以5℃/min的升温速度升温至800℃，然后同全负荷电流，控制输出功率为2500KW，以10℃/min的升温速度升温至1200℃，当中频炉内配料熔化后进行成分初调；
(2) LF精炼：将中频炉内融化的配料转入LF炉中，继续1200℃保温，进行脱氧脱硫和成分微调，调配成以下重量百分数的原料组成：碳0.3%、硅0.15%、硼0.2%、钒0.1%、镁0.01%、锡0.33%、钼0.3%、铜0.4%、锰0.2%、钨1.8%、锆0.5%、钴0.6%、复合稀土元素0.15%、磷<0.03%、硫<0.03%、余量为铁；
(3)连铸：精炼后的合金原料采用1.5 m/min高拉速、1100℃高拉矫温度，在连铸机上浇成连铸坯；
(4)连轧：连铸坯入轧钢加热炉加热，加热温度为600℃，经过连轧机组轧制，轧制成合金钢材。
实施例3
一种高碳低硅高强度合金钢，由以下重量百分数的原料组成：碳0.55%、硅0.05%、硼0.4%、钒0.02%、镁0.2%、锡0.1%、钼0.6%、铜0.1%、锰0.8%、钨0.6%、锆0.9%、钴0.1%、复合稀土元素0.35%、磷<0.03%、硫<0.03%、余量为铁，所述复合稀土元素包括镧、铈、钕、铒、钇和钪。
上述高碳低硅高强度合金钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)冶炼：将废铁、废钢及废合金钢放入中频炉内，再向中频炉通低电流，控制输出功率为500 KW，以3℃/min的升温速度升温至1000℃，然后同全负荷电流，控制输出功率为2000KW，以5℃/min的升温速度升温至1300℃，当中频炉内配料熔化后进行成分初调；
(2) LF精炼：将中频炉内融化的配料转入LF炉中，继续1300℃保温，进行脱氧脱硫和成分微调，调配成以下重量百分数的原料组成：碳0.55%、硅0.05%、硼0.4%、钒0.02%、镁0.2%、锡0.1%、钼0.6%、铜0.1%、锰0.8%、钨0.6%、锆0.9%、钴0.1%、复合稀土元素0.35%、磷<0.03%、硫<0.03%、余量为铁；
(3)连铸：精炼后的合金原料采用1.4 m/min高拉速、1000℃高拉矫温度，在连铸机上浇成连铸坯；
(4)连轧：连铸坯入轧钢加热炉加热，加热温度为500℃，经过连轧机组轧制，轧制成合金钢材。
实施例4
一种高碳低硅高强度合金钢，由以下重量百分数的原料组成：碳0.4%、硅0.1%、硼0.3%、钒0.02-0.1%、镁0.08%、锡0.25%、钼0.5%、铜0.3%、锰0.6%、钨0.9%、锆0.8%、钴0.5%、复合稀土元素0.25%、磷<0.03%、硫<0.03%、余量为铁，所述复合稀土元素包括镧、铈、钕、铒、钇和钪。
上述高碳低硅高强度合金钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)冶炼：将废铁、废钢及废合金钢放入中频炉内，再向中频炉通低电流，控制输出功率为600 KW，以4℃/min的升温速度升温至900℃，然后同全负荷电流，控制输出功率为2200KW，以8℃/min的升温速度升温至1400℃，当中频炉内配料熔化后进行成分初调；
(2) LF精炼：将中频炉内融化的配料转入LF炉中，继续1400℃保温，进行脱氧脱硫和成分微调，调配成以下重量百分数的原料组成：碳0.4%、硅0.1%、硼0.3%、钒0.02-0.1%、镁0.08%、锡0.25%、钼0.5%、铜0.3%、锰0.6%、钨0.9%、锆0.8%、钴0.5%、复合稀土元素0.25%、磷<0.03%、硫<0.03%、余量为铁；
(3)连铸：精炼后的合金原料采用1.3 m/min高拉速、1000℃高拉矫温度，在连铸机上浇成连铸坯；
(4)连轧：连铸坯入轧钢加热炉加热，加热温度为500℃，经过连轧机组轧制，轧制成合金钢材。

Claims (9)

1.一种高碳低硅高强度合金钢，其特征在于：由以下重量百分数的原料组成：碳0.3-0.55%、硅0.05-0.15%、硼0.2-0.4%、钒0.02-0.1%、镁0.01-0.2%、锡0.1-0.33%、钼0.3-0.6%、铜0.1-0.4%、锰0.2-0.8%、钨0.6-1.8%、锆0.5-0.9%、钴0.1-0.6%、复合稀土元素0.15-0.35%、磷<0.03%、硫<0.03%、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的高碳低硅高强度合金钢，其特征在于：由以下重量百分数的原料组成：碳0.45%、硅0.08%、硼0.2%、钒0.06%、镁0.1%、锡0.22%、钼0.45%、铜0.3%、锰0.8%、钨1.6%、锆0.8%、钴0.5%、复合稀土元素0.25%、磷<0.03%、硫<0.03%、余量为铁。
3.根据权利要求1或2所述的高碳低硅高强度合金钢，其特征在于：所述复合稀土元素包括镧、铈、钕、铒、钇和钪。
4.根据权利要求1所述的高碳低硅高强度合金钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)冶炼：将废铁、废钢及废合金钢放入中频炉内，再向中频炉通低电流，以3-5℃/min的升温速度升温至800-1000℃，然后同全负荷电流，以5-10℃/min的升温速度升温至1200-1400℃，当中频炉内配料熔化后进行成分初调；
(2) LF精炼：将中频炉内融化的配料转入LF炉中，继续1200-1400℃保温，进行脱氧脱硫和成分微调，调配成以下重量百分数的原料组成：碳0.3-0.55%、硅0.05-0.15%、硼0.2-0.4%、钒0.02-0.1%、镁0.01-0.2%、锡0.1-0.33%、钼0.3-0.6%、铜0.1-0.4%、锰0.2-0.8%、钨0.6-1.8%、锆0.5-0.9%、钴0.1-0.6%、复合稀土元素0.15-0.35%、磷<0.03%、硫<0.03%、余量为铁；
(3)连铸：精炼后的合金原料采用高拉速、高拉矫温度，在连铸机上浇成连铸坯；
(4)连轧：连铸坯入轧钢加热炉加热，经过连轧机组轧制，轧制成合金钢材。
5.根据权利要求4所述的高碳低硅高强度合金钢的制备方法，其特征在于：所述低电流控制输出功率为500-1000 KW。
6.根据权利要求4所述的高碳低硅高强度合金钢的制备方法，其特征在于：所述全负荷电流控制输出功率为2000-2500 KW。
7.根据权利要求4所述的高碳低硅高强度合金钢的制备方法，其特征在于：所述高拉速的速度为1.2-1.5 m/min。
8.根据权利要求7所述的高碳低硅高强度合金钢的制备方法，其特征在于：所述高拉矫的温度为1000-1100℃。
9.根据权利要求4所述的高碳低硅高强度合金钢的制备方法，其特征在于：所述轧钢加热炉其加热温度为500-600℃。
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