大規(guī)格非調(diào)質(zhì)鋼及其冶煉方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大規(guī)格非調(diào)質(zhì)鋼及其冶煉方法，同時公開了一種在鋼中增硫時所用到的調(diào)渣劑，在冶煉過程中通過控硫工藝的調(diào)整，重新設(shè)計一種控硫方法，使鋼中硫含量更加穩(wěn)定，硫化物分布趨于均勻，控硫的成本進一步降低；通過控氮工藝的調(diào)整，重新設(shè)計一種控氮方法，制定合理的技術(shù)參數(shù)，從而使鋼中氮趨于穩(wěn)定，控氮的冶金副作用大幅度降低，控氮成本大幅度降低；由該方法獲得的非調(diào)質(zhì)鋼，鋼的力學性能更穩(wěn)定，晶粒粗化溫度得到了提高，從而穩(wěn)定了曲軸零件的機械性能，并在一定程度上細化了曲軸零件的晶粒。
【專利說明】大規(guī)格非調(diào)質(zhì)鋼及其冶煉方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋼及其冶煉方法，具體涉及一種大規(guī)格非調(diào)質(zhì)鋼及其冶煉方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]大馬力汽車柴油機曲軸，其在機加零件裝機工作時，將承受周期性的交變載荷，產(chǎn)生交變的扭轉(zhuǎn)應力和彎曲應力，因此，是曲軸連桿機構(gòu)中最重要的受力部件，參考:朱增保，往復泵曲軸特征尺寸計算模塊開發(fā)，機械設(shè)計與制造，2005.8 99-91。
[0003]由于曲軸的特征尺寸決定曲軸的強度和鋼度，同時內(nèi)在質(zhì)量的優(yōu)劣是保證其工作壽命的重要因素，合理及先進工藝是保證質(zhì)量的先決條件。
[0004]非調(diào)質(zhì)鋼是一種新型的機械結(jié)構(gòu)用鋼。與傳統(tǒng)的、經(jīng)調(diào)制處理的機械結(jié)構(gòu)鋼相比較，其化學成分、生產(chǎn)工藝、力學性能、工藝性能和技術(shù)經(jīng)濟方面均具有其特點，參考:董成瑞等，微合金非調(diào)質(zhì)鋼，2000.1 5。
[0005]由于非調(diào)制鋼在機加工過程中免去調(diào)質(zhì)工序，所以在降本增效方面表現(xiàn)尤為突出，是汽車結(jié)構(gòu)件用鋼的發(fā)展方向，有重要的社會效益和經(jīng)濟效益。
[0006]現(xiàn)有的生產(chǎn)大馬力汽車柴油機曲軸用大規(guī)格非調(diào)質(zhì)鋼的主要工藝流程為:Consteel電爐冶煉一LF+VD 精煉一澆鑄鋼錠一軋鋼車間產(chǎn)材，其中，涉及如下技術(shù):
[0007]1、冶煉成分控制
[0008]大馬力汽車柴油機曲軸用大規(guī)格非調(diào)質(zhì)鋼為重型汽車曲軸用鋼，機械廠在對其進行模鍛加工后不做調(diào)質(zhì)處理，對機械性能要求較嚴格，所以嚴格控制該鋼種的主要化學元
素范圍非常重要。
[0009]目前，該鋼種的標準范圍:C:0.36-0.40%、S1:0.50-0.65%、Mn:1.40-1.55%、Cr:0.10-0.20%、N:0.015-0.020%、S:0.020-0.035%, Nb、Ti 元素微量殘余。
[0010]2、鋼中控硫方法
[0011]為了提高該鋼種的切削性，在鋼中加入適當?shù)腟元素來改善其切削性能。目前冶煉60tConsteel電爐的出鋼方式為留鋼留渣操作，合金化及脫氧工作均在鋼包精煉過程中完成，無法選擇電爐中增S，因為S的熔點較低，極易氧化，S的收得率低且不穩(wěn)定，因此增S的方法采用精煉過程中向鋼包中加硫鐵。
[0012]3、鋼中控氮方法
[0013]為了保證該鋼種具有良好的機械性能，同時減少性能波動，成分設(shè)計時對C、Mn、N元素進行嚴格控制。目前采用的增氮方法是向鋼液中加氮化錳鐵合金。即在真空前充分考慮加入氮化錳給鋼種帶來的合金元素，控制鋼中合金在一定范圍，進行真空脫氣，真空脫氣后將氮化錳合金一次加入鋼包，考慮加入氮化錳合金后鋼液溫降過大，在真空前將溫度控制在1620°C以上。
[0014]目前，成分控制相對穩(wěn)定，但在用戶使用過程中存在零件機械加工時車削斷屑效果不好，影響零件的表面光潔度和車削屑鋼屑的收集；同時鋼材在加熱鍛打后，檢驗零件實際粒度發(fā)現(xiàn)晶粒粗大趨勢明顯，經(jīng)常在標準邊緣。此現(xiàn)象對用戶生產(chǎn)效率及零件力學性能穩(wěn)定性有著較大影響。
[0015]爐外精煉的目的是:在真空、惰性氣氛或可控氣氛的條件下進行深脫碳、脫硫、脫氧、除氣、調(diào)整成分(微合金化)和調(diào)整溫度并使其均勻化，去除夾雜物，改變夾雜物形態(tài)和組成等。通常S作為鋼種的有害元素在精煉過程中進行脫硫并越低越好，為保證良好的脫硫、脫氧、除氣、去除夾雜物等方面的效果，使渣具有一定的堿度，通常脫硫速度隨CaO/SiO增加而上升(參考:張鑒，爐外精練的理論與實踐，北京:冶金工業(yè)出版社，1999)，堿度控制在2.5左右，但在冶煉含S鋼時這種渣不利于硫鐵的回收，S含量調(diào)整時間長，同時造成鋼中硫含量的不穩(wěn)定，影響鋼的質(zhì)量。
[0016]含氮鋼在電爐冶煉存在一定難度，主要表現(xiàn)在以下幾方面:
[0017](I)冶煉工藝中為控制鋼種氣體含量必須保證真空效果，若真空前加人氮化錳鐵，進入鋼中的N會在真空過程中大量損失，增加氮化錳鐵合金的用量，增加了鋼的冶煉成本；
[0018](2)過早加人氮化錳鐵，因鋼中無固氮元素，會使N收得率低；
[0019](3)由于氮化錳鐵合金中含有Mn、N、S1、C等元素，如果前期成分控制不當，合金進限N含量未進限則無法操作造成冶煉廢品；
[0020](4)氮化錳鐵合金較普通錳鐵合金價格方面高2-3倍，大大提高了鋼的冶煉成本。
[0021]在控氮方面資料表明向鋼水中添加氛氨化鈣(CaCN2)是一種低成本的增氮方法，但氛氨化鈣(CaCN2)有毒，添加到鋼中與鋼水發(fā)生強烈反應，產(chǎn)生大量有害煙氣。該方法氮的回收率低，約為10-30%，且不穩(wěn)定。通過采用包芯線的方法來加入氛氨化鈣(CaCN2)雖然能夠解決上述回收率的問題，但又大大提高了成本。參考:陸利明，李宏，壯云乾等，氮氣加壓熔煉高氮鋼若干理論問題`探討，鋼鐵研究學報，1996。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種質(zhì)量和性能均穩(wěn)定的大規(guī)格非調(diào)質(zhì)鋼，以及可以節(jié)約成本的大規(guī)格非調(diào)質(zhì)鋼的冶煉方法，同時提供一種在鋼中增硫時所用到的調(diào)渣劑。
[0023]為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0024]一種大規(guī)格非調(diào)質(zhì)鋼，其特征在于，化學成分以質(zhì)量百分比計為:
[0025]
【權(quán)利要求】
1.大規(guī)格非調(diào)質(zhì)鋼，其特征在于，化學成分以質(zhì)量百分比計為:


2.大規(guī)格非調(diào)質(zhì)鋼的冶煉方法，包括=Consteel電爐初煉步驟，LF+VD精煉步驟，澆鑄鋼錠步驟以及軋鋼車間產(chǎn)材步驟，冶煉過程中向鋼中增氮和增硫，其特征在于， 鋼中增氮采用鋼包底吹氮方式進行氮合金化，真空前LF精煉過程進行吹氮操作，吹氮溫度≥1580°C，氮氣壓力≥0.4MPa，當?shù)俊?50ppm后改吹氬氣，脫氣后鋼中N含量控制在180ppm以內(nèi)； 鋼中增硫采用在鋼包精煉的初期將精煉渣的堿度控制在3.5，精煉的后期通過調(diào)渣劑控制渣的堿度小于2.5，同時加入硫鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大規(guī)格非調(diào)質(zhì)鋼的冶煉方法，其特征在于，所述調(diào)渣劑由以下原料按照下列質(zhì)量百分比混合而成:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大規(guī)格非調(diào)質(zhì)鋼的冶煉方法，其特征在于，所述調(diào)渣劑的添加量為:每It渣料添加100-200kg調(diào)渣劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大規(guī)格非調(diào)質(zhì)鋼的冶煉方法，其特征在于，所述硫鐵的添加量根據(jù)鋼種硫含量計算添加。
6.一種調(diào)渣劑，其特征在于，由以下原料按照下列質(zhì)量百分比混合而成:
【文檔編號】C22C38/38GK103695793SQ201310693909
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】王海龍, 陳列, 楊忠, 樊世亮, 王芝林, 安志明, 山增旺, 郭棟 申請人:西寧特殊鋼股份有限公司