專利名稱：一種48MnV含氮鋼及其加氮工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，涉及一種含氮鋼加氮工藝，具體的說是一種48MnV含氮鋼 及其加氮工藝。
背景技術(shù)：
48MnV含氮鋼為熱鍛用非調(diào)質(zhì)鋼，主要用于制造柴油機(jī)曲軸，48MnV鋼為Mn-V系珠 光體+鐵素體型非調(diào)質(zhì)鋼。48mnV等高級別的含氮鋼的含氮量的準(zhǔn)確控制一直是冶金界的 一道難題。雖然鋼的氮含量的控制方法有多種，向鋼水中吹氮?dú)饪梢哉f是最經(jīng)濟(jì)最簡便的 一種方法，但這種方法的前提是鋼液中有較多量的固氮元素。48MnV這種鋼我們在成分設(shè) 計(jì)時(shí)對C、Mn、Cr、V、Nb、Ti、S、Al、0、N、H及殘余元素以及Ceq都進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，對于 48MnV這種要求很嚴(yán)格且成份要求很窄的鋼，如采取吹氮?dú)獾霓k法，將會(huì)帶來成分、材質(zhì)、性 能的很大波動(dòng)。48MnV的含氮鋼冶金界目前通行采用的增氮辦法是向爐內(nèi)加入氮化錳、氮化鉻、氮 化釩等鐵合金，但這種辦法在真空前出鋼后增氮，具體工藝是真空前于LF工位往鋼中加入 氮化錳和吹氮來實(shí)現(xiàn)的，然而經(jīng)真空脫氣后，氮也仍經(jīng)?；氐秸婵涨拔醇拥獣r(shí)的含氮量水 平，不得不在VD爐真空后再補(bǔ)加相同數(shù)量的氮化錳，造成含氮合金的浪費(fèi)，如果錳、鉻控制 不當(dāng)，則后果很嚴(yán)重，在N含量偏低，Cr或Mn已經(jīng)達(dá)到目標(biāo)值時(shí)，再添加合金，則會(huì)造成Cr 或Mn超出目標(biāo)值較多，而這類含N鋼種基本都是窄成分控制鋼，一般都是嚴(yán)格按點(diǎn)成分控 制，一旦再補(bǔ)含N合金，基本難以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)成分控制目標(biāo)，對用戶的使用造成一定的影響。在 此種情形之下，不可以再補(bǔ)加含氮合金，氮將調(diào)不進(jìn)去。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提出一種48MnV 含氮鋼及其加氮工藝，本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種48MnV含氮鋼，按重量百分比包括以下成分C :0. 45 0. 51%，Si :0. 17 0. 37%,Mn 1. 00 1. 20%,V :0. 06 0. 11%,Ti :0. 000 0. 025,Cr :0. 05 0. 25%,Mo 0. 00 0. 06%,Ni 0. 00 0. 06%, Cu :0. 00 0. 20%，N :0. 080 0. 0150%,P^O. 035%, S彡0. 035%, 0 ( 0. 020%, Ceq :0. 087 0. 097%，余量是Fe和不可避免的夾雜。48MnV含氮鋼的加氮工藝，按以下步驟進(jìn)行原輔料驗(yàn)收一配料一電爐冶煉一LF 精煉一VD脫氣一喂入氮化合金線一鈣處理一靜攪一連鑄一鑄坯冷卻檢驗(yàn)一坯料驗(yàn)收一加 熱一除鱗一軋制一堆冷一矯直一酸洗一修磨一倒棱一內(nèi)外探傷一成品檢驗(yàn)一打包標(biāo)志一 稱重一入庫；喂入氮化合金線工序中，按N 0.0080 0.0150%控制，目標(biāo)值0.0110%，按計(jì)算量在真空流程后向鋼中一次性喂入氮化錳線。本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案
前述的48MnV含氮鋼的加氮工藝，喂入氮化錳鐵線采用的氮化錳包芯線成份要求 為C 彡 1. 0%，S 彡 0. 03%, N :4· 5 6. 0%，P 彡 0. 30%, Mn :75. 0 80. 0%, Si ^ 2. 5， 余量是狗和和不可避免的夾雜。氮化錳包芯線鐵皮質(zhì)量< 180g/m，芯粉質(zhì)量> 500g/m，每 千米接頭個(gè)數(shù)< 2。前述的48MnV含氮鋼的加氮工藝，電爐冶煉電爐終點(diǎn)碳彡0. 10%,P ^ 0. 010%, T彡1640°C，確保鋼包660mm的自由空間；出鋼過程中鋼包內(nèi)加入渣料及合金鋼Si_Mn 9 Hg，復(fù)合中鋁3 4Kg，V-Fe :1 1. ^(g，石灰5 6Kg，改性精煉渣3 4Kg。前述的48MnV含氮鋼的加氮工藝，LF精煉精煉時(shí)間> 40min，過程根據(jù)渣況補(bǔ)加 CaO，使用SiAlCa或電石脫氧，確保白渣彡30分鐘。前述的48MnV含氮鋼的加氮工藝，為了確保鋼中氧含量彡20ppm，氫含量彡3ppm， 鋼水必須在VD爐進(jìn)行真空脫氣處理；進(jìn)VD參考溫度連鑄第一爐1675 1695°C，連澆爐1675 1685°C，進(jìn)VD參考 溫度可根據(jù)生產(chǎn)組織情況調(diào)整，如安排返回LF調(diào)整成分或升溫，可適當(dāng)調(diào)整溫度；控制進(jìn)VD 成份％ :C :0. 46，Mn :0. 90，Cr :0. 13，Si :0. 21，Alt :0. 020 0. 030 ；真空度< 1毫巴下保持，保持時(shí)間10 15min，破真空即保持靜攪狀態(tài)。前述的48MnV含氮鋼的加氮工藝，喂入氮化合金線一鈣處理一靜攪根據(jù)樣結(jié)果 按目標(biāo)值進(jìn)行微調(diào)，加入Tii^e后喂C線，喂完可以立即喂入Al線，然后喂入MnN線根據(jù)N 含量，100m = 26ppm N, 100m = 0. 037% Mn,攪拌 2min 以上喂入 Cai7e 線80 120m，完畢后 保持靜攪:3min以上喂入Si^e線喂入量lm/t，靜攪^iin以上取雙樣分析，繼續(xù)保持靜攪， 根據(jù)等樣結(jié)果繼續(xù)微調(diào)，微調(diào)合格后，取成品樣后吊包上連鑄；靜攪過程根據(jù)溫度加入保溫 劑 100 150kg。各元素的作用(I)C在所有元素中碳提高強(qiáng)度的能力最大，碳對鋼的強(qiáng)化效果大約為硅的5倍， 鉻的9倍和錳的18倍，所以為保證48MnV鋼具有足夠的強(qiáng)度、硬度，抗疲勞等性能，鋼中必 須含有相當(dāng)高的碳含量，所以碳含量控制在0. 45 0. 51%。(2) Si固溶強(qiáng)化，沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化都能使位錯(cuò)移動(dòng)困難，可有效提高鋼的強(qiáng) 度，硅也易降低鋼的塑性和韌性，所以Si含量控制在0. 17 0. 37%。(3)Mn、Cr對鋼起強(qiáng)化作用，所以含量控制在Mn 1. 00 1. 20 %，CrO. 05 0. 25%。(4)V、T均是強(qiáng)碳化物形成元素，在鋼中有沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化的作用，所以含量 控制在 V 0. 06 0. 11%，Ti 0. 000 0. 025。(5) N與V、Nb、Ti復(fù)合，起細(xì)晶強(qiáng)化作用，所以含量控制在N 0. 080 0. 0150%。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明改真空前加氮合金化為真空后加氮合金化，改變了冶金 界真空前氮合金化，真空后再微調(diào)氮的工藝流程，可使48MnV含氮鋼獲得較好的綜合力學(xué) 性能，提高強(qiáng)度和韌性。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一本實(shí)施例是一種48MnV含氮鋼，按重量百分比包括以下成分C :0. 45%，Si 0. 17 %, Mn 1. 00 %, V 0. 06 %, Cr 0. 05 %, Mo 0. 016 %, Ni 0. 01 %, Cu 0. 02 %, N 0. 080%, P 0. 005%, S 0. 015%, 0 0. 010%, Ceq :0. 087%，余量是 Fe 和不可避免的夾雜。48MnV含氮鋼的加氮工藝，按以下步驟進(jìn)行原輔料驗(yàn)收一配料一電爐冶煉一LF 精煉一VD脫氣一喂入氮化合金線一鈣處理一靜攪一連鑄一鑄坯冷卻檢驗(yàn)一坯料驗(yàn)收一加 熱一除鱗一軋制一堆冷一矯直一酸洗一修磨一倒棱一內(nèi)外探傷一成品檢驗(yàn)一打包標(biāo)志一 稱重一入庫；喂入氮化合金線工序中，控制目標(biāo)值0. 0110 %，按計(jì)算量在真空流程后向鋼中一 次性喂入239m氮化錳線。喂入氮化錳鐵線采用的氮化錳包芯線成份要求為表 權(quán)利要求
1.一種48MnV含氮鋼，其特征在于按重量百分比包括以下成分C 0. 45 0. 51 %，Si 0. 17 0. 37 %，Mn :1. 00 1. 20 %，V :0. 06 0. 11 %，Ti 0. 000 0. 025，Cr :0. 05 0. 25%, Mo :0. 00 0. 06%, Ni :0. 00 0. 06%, Cu :0. 00 0. 20%, N 0. 080 0. 0150 %，P 彡 0. 035 %，S 彡 0. 035 %，0 彡 0. 020 %，Ceq :0. 087 0. 097%，余量是！^和不可避免的夾雜。
2.如權(quán)利要求1所述48MnV含氮鋼的加氮工藝，其特征在于按以下步驟進(jìn)行 原輔料驗(yàn)收一配料一電爐冶煉一LF精煉一VD脫氣一喂入氮化合金線一鈣處理一靜攪—連鑄一鑄坯冷卻檢驗(yàn)一坯料驗(yàn)收一加熱一除鱗一軋制一堆冷一矯直一酸洗一修磨一倒 棱一內(nèi)外探傷一成品檢驗(yàn)一打包標(biāo)志一稱重一入庫；
3.如權(quán)利要求2所述的48MnV含氮鋼的加氮工藝，其特征在于喂入氮化錳鐵線采用 的氮化錳包芯線成份要求為c彡1.0%, S彡0. 03%, N :4. 5 6. 0%，P彡0. 30%, Mn 75. 0 80. 0%，Si < 2. 5，余量是!^e和和不可避免的夾雜。
4.如權(quán)利要求3所述的48MnV含氮鋼的加氮工藝，其特征在于所述氮化錳包芯線鐵 皮質(zhì)量< 180g/m，芯粉質(zhì)量> 500g/m，每千米接頭個(gè)數(shù)< 2。
5.如權(quán)利要求2所述的48MnV含氮鋼的加氮工藝，其特征在于電爐冶煉電爐終點(diǎn)碳 彡0. 10%,P^0.010%,T彡1640°C，確保鋼包660mm的自由空間；出鋼過程中鋼包內(nèi)加入 渣料及合金鋼=Si-Mn :9 Hg，復(fù)合中鋁3 4Kg，V-Fe :1 1. 5Kg，石灰:5 6Kg，改性 精煉渣3 4Kg。
6.如權(quán)利要求2所述的48MnV含氮鋼的加氮工藝，其特征在于LF精煉精煉時(shí)間 彡40min，過程根據(jù)渣況補(bǔ)加CaO，使用SiAlCa或電石脫氧，確保白渣> 30分鐘。
7.如權(quán)利要求2所述的48MnV含氮鋼的加氮工藝，其特征在于VD脫氣進(jìn)VD參考溫度連鑄第一爐1675 1695°C，連澆爐1675 1685°C ；控制進(jìn)VD成 份％ :C :0. 46，Mn :0. 90，Cr :0. 13，Si :0. 21，Alt :0. 020 0. 030 ；真空度< 1毫巴下保持，保持時(shí)間10 15min，破真空即保持靜攪狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求2所述的48MnV含氮鋼的加氮工藝，其特征在于喂入氮化合金線一鈣 處理一靜攪根據(jù)樣結(jié)果按目標(biāo)值進(jìn)行微調(diào)，加入TWe后喂C線，喂完可以立即喂入Al線，然后喂 入 MnN 線根據(jù) N 含量，100m = 26ppm N, 100m = 0. 037% Mn，攪拌 2min 以上喂入 CaFe 線 80 120m，完畢后保持靜攪;3min以上喂入Si^e線喂入量lm/t，靜攪^iin以上取雙樣分 析，繼續(xù)保持靜攪，根據(jù)等樣結(jié)果繼續(xù)微調(diào)，微調(diào)合格后，取成品樣后吊包上連鑄；靜攪過程 根據(jù)溫度加入保溫劑100 150kg。
全文摘要
本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，是一種48MnV含氮鋼及其加氮工藝，組分C0.45～0.51％，Si0.17～0.37％，Mn1.00～1.20％，V0.06～0.11％，Ti0.000～0.025，Cr0.05～0.25％，Mo0.00～0.06％，Ni0.00～0.06％，Cu0.00～0.20％，N0.080～0.0150％，P≤0.035％，S≤0.035％，O≤0.020％，Ceq0.087～0.097％，余量Fe和夾雜；加氮工藝按N 0.0080～0.0150％控制，優(yōu)選為N 0.0090～0.0120％，目標(biāo)值0.0110％，按計(jì)算量在真空流程后向鋼中一次性喂入氮化錳鐵線。本發(fā)明改真空前加氮合金化為真空后加氮合金化，改變了冶金界真空前氮合金化，真空后再微調(diào)氮的工藝流程，可使48MnV含氮鋼獲得較好的綜合力學(xué)性能，提高強(qiáng)度和韌性。
文檔編號(hào)C22C33/04GK102051530SQ201110005918
公開日2011年5月11日 申請日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者王時(shí)林 申請人:南京鋼鐵股份有限公司