一种40Cr热轧圆钢及其生产方法技术

本发明专利技术涉及铁合金冶炼领域，公开了一种40Cr热轧圆钢及其生产方法，其技术方案要点是一种40Cr热轧圆钢，其通过熔炼、合金脱氧化、LF炉精炼、钢水浇铸、钢坯加热、热轧、轧后控冷、钢材精整得到如下组成的圆钢：C：0.37‑0.44wt%，Si：0.17‑0.37wt%，Mn：0.50‑0.80wt%，V：0.32‑0.35wt%，P：≤0.025wt%，Y：0.2‑0.25wt%，S：≤0.025wt%，Cr：0.8‑1.10wt%，Ta:0.3‑0.54wt%，Al：0.010‑0.025wt%，其余为Fe和不可避免的杂质，连续生产成分稳定的上述40Cr热轧圆钢，其具有良好的冲击韧性、耐腐蚀性和抗锈蚀性，减少生产过程和储存过程中废钢的产生，实现节省能耗和物料，降低生产成本，提高产品经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种40Cr热轧圆钢及其生产方法
本专利技术涉及铁合金冶炼领域，特别涉及一种40Cr热轧圆钢及其生产方法。
技术介绍
热轧圆钢是圆钢的一种，其规格为5.5-250毫米，具有淬透性好、硬度高、耐磨性好、热处理变形小等的特点，其中5.5-25毫米的小圆钢常用作制造钢筋、螺栓及各种机械零件的原料；大于25毫米的热轧圆钢，主要用于制造机械零件或作无缝钢管坯的原料。热轧圆钢生产步骤主要包括有铁水熔炼、合金添加和脱氧、造渣、浇铸和热轧。一般的热轧圆钢由于炼制过程中钢水成分而导致热轧时冲击韧性较差，表现出浇铸成型的铸坯表面出现折叠、裂缝和氧化脱炭的表面缺陷以及热轧后表面因张力过多而产生划痕或裂缝的表面缺陷，因为较大直径的热轧圆钢一般作为管件坯体的原料，当其表面存在上述表面缺陷以及表面缺陷内发生深入热轧圆钢内的锈蚀时，其因可能存在内部冲击韧性低的结构强度问题而无法作为管件坯体的原料使用，只能降级或作为废钢原料回炉，因此造成能源和物料上的浪费，有待改进。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是针对现有技术的不足，提供一种40Cr热轧圆钢，提高了40Cr热轧圆钢的冲击韧性，减少废钢的产生，提高成品经济效益。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种40Cr热轧圆钢，其组成按质量分数为：C：0.37-0.44wt％，Si：0.17-0.37wt％，Mn：0.50-0.80wt％，V：0.32-0.35wt％，P：≤0.025wt％，Y：0.2-0.25wt％，S：≤0.025wt％，Cr：0.8-1.10wt％，Ta：0.3-0.54wt％，Al：0.010-0.025wt％，其余为Fe和不可避免的杂质。通过采用上述技术方案，40Cr热轧圆钢在炼制过程中掺入钇，改变了40Cr热轧圆钢内夹杂物的形态，细化晶粒粒径，从而提高40Cr热轧圆钢及其铸坯的强度和冲击韧性，进而改善40Cr热轧圆钢及其铸坯的可加工性，避免铸坯热轧后表面出现折叠或划伤的缺陷，以及提高40Cr热轧圆钢及其铸坯的耐腐蚀性和抗氧化性，避免铸坯在浇铸成型或热轧时表面因高温氧化脱炭导致的细小缺陷；在掺入钇的基础上再掺入钒，利用钒的析出强化，增强钇的晶体析出，提高钇的添加效果，进一步增强40Cr热轧圆钢的冲击韧性，同时钒可提高40Cr热轧圆钢及其铸坯的抗爆裂性，避免铸坯因冷却过快而导致的铸坯中心疏松或表面产生裂痕；同时还掺入钽，在铸坯冷却过程中，铸坯表面的钽缓慢氧化形成致密的氧化层，避免提高铸坯的抗锈性能和热轧圆钢的抗腐蚀性能，由此提高40Cr热轧圆钢及其铸坯的强度、冲击韧性、抗爆裂性、抗锈性能和抗腐蚀性，进而减少40Cr热轧圆钢成品表面的缺陷，从而减少废钢的占比和提高产品品质，实现节省能耗和物料，降低生产成本，提高产品经济效益。本专利技术的第二个目的是针对现有技术的不足，提供一种40Cr热轧圆钢的生产方法，其可连续生产成分稳定的上述40Cr热轧圆钢。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种40Cr热轧圆钢的生产方法，包括如下步骤：S1熔炼：将铁水和废钢加入至转炉中，进行常规顶底复合吹炼控制吹炼氧压0.8-0.82MPa，当出钢温度在1620-1640℃时，检测钢水内含碳量，控制转炉终点碳为0.10-0.20wt％，再向钢包内出钢；S2脱氧合金化：转炉向钢包内出钢过程中全程吹氩，当钢包内钢水达到钢包内钢水最大容量的1/4时，向钢包中加入0.33-0.58kg/吨钢的碳粉、9.00-9.17kg/吨钢的硅锰合金、13.75-15.83kg/吨钢的高碳铬铁、12.50-15.00kg/吨钢的钒铁合金粉末、11.67-13.33kg/吨钢的钇铁合金粉末和14.17-16.25kg/吨钢的钽铁合金粉末，并且在钢包被钢水达到钢包内钢水最大容量的3/4时之前加完上述添加物料；待钢包内钢水达到钢包内钢水最大容量时将钢水吊送至LF炉；S3LF炉精炼：将来自S2脱氧合金化的钢水倒入LF炉内，加入14.62-15.38kg/吨钢的石灰、12.95-13.16kg/吨钢的石灰石、1.23-1.54kg/吨钢的萤石，然后通电造渣，控制总渣量为8-12kg/吨钢，终渣碱度3.0-4.5，以及炉渣变白保持10分钟以上，再将钢水加热至1570-1580℃，加入0.91-1.06kg/吨钢的钛铁，再开始喂线处理：以3-5m/s的喂线速度向钢水内喂入250m铁钙线；喂线结束以流量为40-60L/min的氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间大于13min；吹软结束后将钢水从LF炉中引出并吊送至连铸机；S4钢水浇铸：将来自S3LF炉精炼的钢水倒入连铸机的回转台上的钢包内，在由钢包倒入中间包并从中间包的底部依次流入结晶室、二冷区、拉引矫直机和切断设备，将钢水浇铸成铸坯断面为φ450mm铸坯，其中控制中间包温度为1517-1527℃，结晶器水流量190m3/h，结晶器电磁搅拌电流强度200A、运行频率2.5Hz，二冷区的二冷比水量(水/钢)：0.18L/kg，拉引矫直机拉动铸坯拉速0.35-0.37m/min；S5铸坯加热：将待铸坯冷却至室温后再送入加热炉，依次通过加热一段、加热二段、加热三段和均热段进行加热，控制加热一段加热温度700-750℃，加热二段加热温度1000-1150℃，加热三段加热温度1170-1270℃，均热段炉温1190-1260℃；S6热轧：控制开轧温度在1065-1115℃，对加热后的铸坯热轧加工，得到圆钢；S7轧后控冷：将圆钢送入缓冷坑进行缓冷。通过采用上述技术方案，现有技术采用连铸工艺生产40Cr热轧圆钢，控制S1熔炼中转炉终点碳指标，以使S1熔炼所出钢水中S、P含量大大降低，再者在S2脱氧合金化内补充回钢水内的含碳量，防止高碳铬铁、钒铁合金粉末、钇铁合金粉末和钽铁合金粉末内的Cr、V、Y、Ta元素与S、P元素反应将S、P元素滞留在钢水内，对40Cr热轧圆钢的成分造成影响，提高所得40Cr热轧圆钢成分的稳定性，以及避免为除去滞留的S、P元素而再次精炼的麻烦。作为优选地，所述S1熔炼中在转炉内钢水达1620-1640℃且为出钢前，向钢水中加入1.0-1.2kg/吨钢的铝铁，带起熔融且满足转炉终点碳为0.10-0.20wt％后再向钢包出钢。通过采用上述技术方案，以铝作为脱氧剂先对钢水进行部分脱氧，并细化钢水内晶粒，防止出钢过程中钢水沸腾，保护钢水中碳减少其与钢水中的溶解氧反应，使得S2脱氧合金化中加入的钒铁合金粉末中的钒可与足够的碳反应，生成碳化钒，进而阻止加入钇铁合金粉末、钽铁合金粉末溶解后生长出的钇、钽的晶粒长大，钇、钽的晶粒分散更均匀，有利于准确控制成分，提高合金元素的收得率。作为优选地，所述S2脱氧合金化中碳粉和合金粉末加入顺序为先加碳粉，再加硅锰合金、高碳铬铁、钒铁合金粉末、钇铁合金粉末、钽铁合金粉末。通过采用上述技术方案，先加入碳粉，碳粉会与钢水中的溶解氧反应生成CO，在钢水内及其上表面形成CO气氛；再加入硅锰合金，硅锰合金主要成分为Mn·Si·Cx，其中的Si和Mn会与钢水内的FeO反应，在还原Fe的同时，产生SiO2和MnO2，MnO2又会被CO还原为MnO，紧接着MnO、SiO2与C反应生成Mn·Si·Cx，和CO，钢水中掺有碳粉的环境下，Mn·本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种40Cr热轧圆钢，其特征在于，其组成按质量分数为：C：0.37‑0.44wt%，Si：0.17‑0.37wt%，Mn：0.50‑0.80wt%，V：0.32‑0.35wt%，P：≤0.025wt%，Y：0.2‑0.25wt%，S：≤0.025wt%，Cr：0.8‑1.10wt%，Ta:0.3‑0.54wt%，Al：0.010‑0.025wt%，其余为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种40Cr热轧圆钢，其特征在于，其组成按质量分数为：C：0.37-0.44wt%，Si：0.17-0.37wt%，Mn：0.50-0.80wt%，V：0.32-0.35wt%，P：≤0.025wt%，Y：0.2-0.25wt%，S：≤0.025wt%，Cr：0.8-1.10wt%，Ta:0.3-0.54wt%，Al：0.010-0.025wt%，其余为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种40Cr热轧圆钢的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：S1熔炼：将铁水和废钢加入至转炉中，进行常规顶底复合吹炼控制吹炼氧压0.8-0.82MPa，当出钢温度在1620-1640℃时，检测钢水内含碳量，控制转炉终点碳为0.10-0.20wt%，再向钢包内出钢；S2脱氧合金化：转炉向钢包内出钢过程中全程吹氩，当钢包内钢水达到钢包内钢水最大容量的1/4时，向钢包中加入0.33-0.58kg/吨钢的碳粉、9.00-9.17kg/吨钢的硅锰合金、13.75-15.83kg/吨钢的高碳铬铁、12.50-15.00kg/吨钢的钒铁合金粉末、11.67-13.33kg/吨钢的钇铁合金粉末和14.17-16.25kg/吨钢的钽铁合金粉末，并且在钢包被钢水达到钢包内钢水最大容量的3/4时之前加完上述添加物料；待钢包内钢水达到钢包内钢水最大容量时将钢水吊送至LF炉；S3LF炉精炼：将来自S2脱氧合金化的钢水倒入LF炉内，加入14.62-15.38kg/吨钢的石灰、12.95-13.16kg/吨钢的石灰石、1.23-1.54kg/吨钢的萤石，然后通电造渣，控制总渣量为8-12kg/吨钢，终渣碱度3.0-4.5，以及炉渣变白保持10分钟以上，再将钢水加热至1570-1580℃，加入0.91-1.06kg/吨钢的钛铁，再开始喂线处理：以3-5m/s的喂线速度向钢水内喂入250m铁钙线；喂线结束以流量为40-60L/min的氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间大于13min；吹软结束后将钢水从LF炉中引出并吊送至连铸机；S4钢水浇铸：将来自S3LF炉精炼的钢水倒入连铸机的回转台上的钢包内，在由钢包倒入中间包并从中间包的底部依次流入结晶室、二冷区、拉引矫直机和切断设备，将钢水浇铸成铸坯断面为φ450mm的铸坯，其中控制中间包温度为1517-1527℃，结晶器水流量19...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹建国，王忠伟，袁子成，
申请(专利权)人：天津荣程联合钢铁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12