[发明专利]提高合金结构钢各向同性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高合金结构钢各向同性的冶金方法。

背景技术

随着机械制造业的发展，对合金结构钢的质量要求越来越高。合金结构钢要求纵向具有良好的性能，同时要求横向也具有良好的性能，亦即要求钢各向同性、性能良好。冶炼时尽量提高钢的各向同性，即性能相差越小，加工性能越好，零件成型率越高，使用寿命越长。目前国内合金钢横纵向性能相差较大，横向冲击功与纵向冲击功之比在0.5～0.8范围，结构零件成型过程中废品率较高，使用寿命较短，如钩尾框成型过程中开裂比例高达20％。

发明内容

为了克服现有提高合金结构钢各向同性的方法的上述不足，本发明提供一种合金结构钢成型性能好、延长结构零件使用寿命的提高合金结构钢各向同性的方法。

本提高合金结构钢各向同性的方法主要关键技术是在现有的合金结构钢冶炼、模铸成锭、钢锭红送初轧、均热开坯的整个过程中，电炉冶炼完成熔化和氧化，控制出钢P≤0.015％，P易偏析于晶界，降低晶界的表面能，还可在晶界上形成磷共晶型非金属夹杂，造成晶界脆化，钢中P含量越低，钢的韧性越好，成型性越好；其次是精炼过程深脱S，控制S≤0.005％，钢中S和Mn结合生成塑性MnS，在热加工过程中要发生变形，并延伸成条状，显著降低钢材的性能，特别是钢材横断面性能大幅度下降，使钢材出现各向性能差别，钢中S含量越低，钢的各向同性性能越好。此外，VD脱气结束后喂Si-Ca线，喂线量0.6-0.8公斤/吨钢，进行夹杂物去除及变性处理，用球状的(Ca、Mn)S代替了条状的MnS，显著提高钢的性能，特别是钢的横向性能，使钢的横向冲击功与纵向冲击功之比≥0.90。

本提高合金结构钢各向同性的方法包括下述依次的步骤：

I  电炉冶炼

将废钢和预处理后的铁水加入电炉，铁水的重量比例不小于50％，一般为50％-90％。废钢中的P含量为0.020～0.035％、S含量为0.020-0.040％；预处理后的铁水中P含量为0.040～0.070％、S含量不大于0.010％；铁水温度不低于1250℃，一般为1250℃-1500℃。

先将废钢加入电炉中，再加入铁水，然后开始吹氧，开吹5-10分钟加入造渣材料石灰(18-22Kg/吨钢)。废钢熔化和铁水氧化同时进行，在冶炼过程中废钢及石灰等炉料迅速熔化，同时脱C、脱P、去气、去夹杂，在P≤0.015％后，电炉出钢。电炉出钢前，先根据所冶炼的钢种，在钢包精炼炉的钢包内加入含有对应元素的铁合金、石灰(8-12Kg/t)、合成渣(3-4Kg/t)与硅铝钡(3-4Kg/t)并烘烤不少于30分钟以上，然后把电炉的钢水倒入钢包中，钢水在钢包中进行初步合金化。

II  钢包精练炉精炼

把装有钢水的钢包移到精炼工位，送电，加入造渣原料电石、石灰、合成渣进一步脱氧、去夹杂、脱S至S≤0.005％，同时加入对应元素的铁合金，调整钢水成分。

IIIVD真空脱气

把装有钢水的钢包移到VD真空处理工位，喂Si-Ca线0.1-0.2Kg/吨钢，在高真空度下(压强在67Pa以下)保持20分钟以上，进一步脱气。VD处理工序中喂Si-Ca线，喂线量0.5-0.6Kg/吨钢。钢包底吹氩气不少于15分钟，吹氩气过程钢水不裸露。液面轻微上下波动。

之后，把装有钢水的钢包移到铸台，钢水浇铸成锭、红送轧制成材。

上述的提高合金结构钢各向同性的方法，其特征是：在步骤I，钢水在钢包中进行初步合金化时，铁合金中合金元素的含量要高、成分准确、有害元素含量低；铁合金加入量应使钢水中对应元素的含量达到相应标准要求的中下限；在步骤II钢包精炼炉的钢包出钢时，钢水中的合金元素控制在标准的中限。

上述的提高合金结构钢各向同性的方法，其特征是：在步骤I在步骤I电炉出钢前加入萤石，加入量3-4Kg/t。

本提高合金结构钢各向同性方法的主要关键技术是同时降低钢中P、S含量并进行夹杂物去除及变性处理，在保证合金结构钢高强度的同时提高钢的韧性，并且横向冲击功与纵向冲击功之比由0.5～0.8提高到0.9之上，保证钢具有良好的热加工性能，避免钩尾框锻造等合金零件成型及使用过程中开裂。用本方法处理合金结构钢成本低、便于操作、处理后的钢各向性能良好，且横向和纵向冲击功差别很小，成型性能好，零件成型率达到98％。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本提高合金结构钢各向同性的方法的具体实施方式，但本提高合金结构钢各向同性的方法的具体实施方式不局限于下述的实施例。

实施例一