[发明专利]一种合金结构钢42CrMo板坯及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于转炉冶金领域，特别提供一种合金结构钢42CrMo板坯及其生产方法。

背景技术

42CrMo合金结构钢主要用于制作机车牵引用大齿轮、增压器传动齿轮、后轴、发动机汽缸，石油深井钻杆接头及打捞工具等各种机械的重要部件，要求其具有很高的力学性能，诸如良好的锻造、冲压和切削加工性能，同时还要有承受使用条件下的拉、压、剪、扭、弯及锻等各种载荷的综合作用的能力。因此，在冶金质量方面对钢的化学成分、内部和表面的质量都提出了非常严格的要求。

42CrMo钢种属于合金钢中的Cr-Mo钢系列，GBT3077-1999合金结构钢标准明确了42CrMo钢的化学成分及力学性能，该标准适用于直径和厚度不大于250mm的合金结构钢棒材。据资料：新兴铸管有限公司采用转炉→精炼→方坯连铸生产过截面300mm×300mm的方坯。广东韶关钢铁有限公司采用转炉+KR脱硫炉冶炼→LF精炼→RH精炼→连铸工艺，完成了截面320mm×425mm的42CrMo钢种开发及批量生产。但42CrMo钢大截面板坯的生产研制未见报道。但市场对大截面板坯有一定需求量，天津钢铁有限公司2013年开展了截面尺寸为180mm×1600mm合金结构钢42CrMo板坯的研制开发工作。考虑到产品开发的经济性，同时考虑到42CrMo性能要求，参照GBT3077-1999合金结构钢标准，我们设计了一种新化学成分的钢种用于生产42CrMo合金结构钢。形成高炉炼铁→顶底复吹转炉→LF钢包精炼炉→VD真空脱气→板坯连铸的生产优质板坯的生产线。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种大截面的合金结构钢42CrMo板坯及其生产方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种合金结构钢42CrMo板坯，该板坯的化学成分及含量如下：C＝0.41～0.43％、Si＝0.23～0.27％、Mn＝0.58～0.62％、S≤0.010％、P≤0.015％、Cr＝0.92～0.98％、Mo＝0.17～0.19％、Cu:≤0.20％、Ni≤0.30％；截面尺寸为180mm×1600mm。

一种合金结构钢42CrMo板坯生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)原料：入炉铁水：S≤0.030％、P≤0.120％、Si≤0.85％；

(2)转炉冶炼：采用顶底复吹转炉实现钢水的初炼，转炉出钢过程中采取挡渣出钢，控制下渣量0～40mm，防止回磷；出钢过程中向钢包内加入合成渣料进行渣洗，同时进行钢包顶渣的改质，进一步脱硫去夹杂；采取高拉碳操作，采用高拉碳工艺，减少炉后增碳，出钢条件：C≥0.10％，P≤0.008％；温度＝1650～1680℃；

(3)LF精炼：钢水进站后吹氩，并根据钢水情况补充部分渣料，选择适当的电压、电流快速化渣，化好渣后，进行测温、取样；分期分批加入精炼渣料和还原剂，采用Al粉、电石、碳化硅扩散脱氧，白渣精炼时间≥20分钟，白渣形成后取钢水样做全分析，调整成分目标值：C＝0.41～0.43％、Si＝0.23～0.27％、Mn＝0.58～0.62％、S≤0.010％、P≤0.015％、Cr＝0.92～0.98％、Mo＝0.17～0.19％、Cu≤0.20％、Ni≤0.30％，钢水出站温度：第一炉1560+45℃，连浇炉1550+45℃；

(4)VD精炼工序：钢水真空处理要求在真空度≤67Pa时保持≥15分钟，同时采用0.15～0.20MPa弱吹氩搅拌，破空后喂140～150mΦ13mmCaSi丝，喂后弱吹氩≥10分钟，软吹氩结束到连铸开浇间隔≥8分钟，以保证钢水出站氢含量为≤2.5ppm；出站温度控制：第一炉1560±5℃，连浇炉1550±5℃；

(5)连铸：截面：180mm×1600mm板坯连铸机，重点控制以下几个方面：

a.浇铸方式：全程保护浇铸，使用铝碳套管，高碳钢专用保护渣；

b.采用如表1所示的一级水表控制板坯铸机二冷各区水量分布；

表1二冷水量分布

以达到控制铸坯内部质量；

c.钢水过热度控制在15℃以内，稳定拉速为1.2～1.5m/min，目标值：1.3m/min；

d.结晶器液位波动控制在±3mm以内，结晶器振动采用非正弦，其振动曲线的非正弦系数：0.55；

e.采用动态轻压下技术，轻压下区间为：f_S＝0.45～0.95，轻压下的分配系数见表2：