一种航空用30CrMnSiNi2A高强钢及其生产方法技术

本发明专利技术提供了一种航空用30CrMnSiNi2A高强钢及生产方法；所述航空用30CrMnSiNi2A高强钢中化学成分和重量百分比为：C：0.27～0.34，Si：0.90～1.20，Mn：1.00～1.30，Cr：0.90～1.20，Ni：1.40～1.80，Al：0.015～0.03，Mo：0.02～0.03，V：0.02～0.03，Ti：0.015～0.025，W：0.15～0.2，P≤0.012，S≤0.01，其余为Fe。本发明专利技术的一种航空用30CrMnSiNi2A高强钢及生产方法，完全由电炉连铸+炉外精炼+电渣重熔替代了国外一直采用的电炉模铸+炉外精炼+电渣重熔的冶炼工艺，使得材料组织性能和疲劳性能提高效果明显。通过此方法可进行批量化、系统性、节能性的生产，对能源及成本节省较明显。对能源及成本节省较明显。对能源及成本节省较明显。

【技术实现步骤摘要】
一种航空用30CrMnSiNi2A高强钢及其生产方法


[0001]本专利技术属于金属材料
；尤其涉及一种航空用30CrMnSiNi2A高强钢及其生产方法。

技术介绍

[0002]随着我国航空航天工业技术的快速发展，在航空航天领域对飞机起落架用钢的抗冲击性、抗疲劳强度、韧塑性等要求苛刻。目前，国际及我国通用的客机及部分军机起落架均采用高强钢品种30CrMnSiNi2A材料，随着我国航空工业及国防工业的快速发展，高强钢30CrMnSiNi2A钢的需求将大幅增加。批量及稳定生产对该钢的生产工艺技术提出了更高的要求。
[0003]对于起落架用30CrMnSiNi2A钢，由于该钢的特性及生产过程中极易出现横裂、纵裂缺陷，因此国外一直采用电炉模铸+炉外精炼+电渣重熔的冶炼工艺；而该工艺无法进行批量化、系统性、节能性的生产，对能源及成本浪费较大，因此采用电炉连铸+炉外精炼+电渣重熔的冶炼工艺生产高强钢30CrMnSiNi2A，成为该材料技术上突破的关键环节和发展趋势。
[0004]为解决现有材料生产过程中极易出现横裂、纵裂缺陷以及无法进行批量化、系统性、节能性的生产，对能源及成本浪费较大的问题，需要设计开发及研制生产出一种航空用30CrMnSiNi2A高强钢连铸电极坯电渣重熔钢及其生产方法，实现产品性能稳定、疲劳性能良好、实物质量达到国际先进水平，突破该钢材国际国内通行的模铸电极坯生产工艺模式，大幅提升该产品在国内市场的竞争力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供了一种航空用30CrMnSiNi2A高强钢及其生产方法。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]本专利技术涉及一种航空用30CrMnSiNi2A高强钢中化学成分和重量百分比为：C：0.27～0.34，Si：0.90～1.20，Mn：1.00～1.30，Cr：0.90～1.20，Ni：1.40～1.80，Al：0.015～0.03，Mo：0.02～0.03，V：0.02～0.03，Ti：0.015～0.025，W：0.15％～0.2％，P≤0.012，S≤0.01，其余为Fe。
[0008]本专利技术还涉及一种航空用30CrMnSiNi2A高强钢的生产方法，包括Consteel电炉初炼、LF精炼、VD真空脱气、弱氩操作、连铸浇注、连铸坯入坑保温及去应力退火、电渣重熔及电渣锭去应力退火、电渣锭加热开坯、过程坯加热、连轧及保温、退火十个步骤。具体为：
[0009](1)Consteel电炉初炼
[0010]炼钢原料由高炉铁水及含低磷的返回废钢组成，冶炼初期全熔后采用1510～1540℃温度进行冶炼造渣，利用在较低温度下脱P反应有利于向正反应方向生成P2O5进入渣中能够有效进行脱P，杜绝后期钢材产生磷脆影响钢材质量减轻钢材后续裂纹敏感度；全熔后炉内温度为1560℃以上，控制供氧制度对炉内进行有效的C、O反应，提高炉内温度，在进行脱
碳的同时进行脱硫反应；其中，电炉渣料以石灰、白云石为主，分批次加入；每批加料的用量为：石灰500～800Kg，白云石200～400Kg，渣料总耗量50～80Kg/吨；
[0011]电炉冶炼完毕出钢时，采用偏心底出钢方式，为防止电炉下渣要求炉内留钢量≥40吨，出钢时间≥120s，出钢量在60
±
5吨，出钢温度≥1620℃；出钢时大包渣料配比及用量：石灰600
±
50Kg、复合脱氧剂100
±
10Kg，预熔渣200Kg，预脱氧Al加入量折合纯铝1.5Kg/t，总渣量：1000Kg～1200Kg；
[0012]出钢合金加入量根据出钢量，按内控成分要求计算加入，其中，加入的合金元素为低碳铬铁、锰铁、硅铁、镍板及纯铝+钢芯铝，电炉出钢终点成分控制C≥0.06％、P≤0.012％，其余残余有害元素含量符合内控要求。
[0013](2)LF精炼
[0014]入LF精炼工位钢液温度≥1500℃，出钢结束至入精炼工位时间控制在15分钟以内；给电加热≥10分钟后，温度≥1560℃，取样分析化学成分根据化学成分进行分批次适当的加入所需合金元素进行成分调整；精炼过程氩气控制：流量100～400NL/min。根据到LF工位渣况情况可根据钢中磷、硫含量及渣况等适当加石灰(0
‑
100Kg)和萤石(0～50Kg)、调渣，不得加入工艺规定之外的渣料。渣系目标成分：CaO：50％～58％，SiO2：10％～15％，MgO：3％～6％，Al2O3：18％～25％。
[0015]精炼过程铝控制：入LF精炼工位时要求Al含量为0.020～0.030％；若到LF工位铝含量较低可按照内控要求采用喂线机进行喂铝线调整铝成分或Al含量不在0.020
‑
0.030％之间，则在LF精炼前期按0.030％目标一次喂Al，达到完全脱氧的目的。VD后若钢中Al烧损较严重(≥50％)含量采用喂线方式将Al调整到0.020％
‑
0.030％；
[0016]精炼结束要求钢水化学成分达到如下内控范围内：C：0.29～0.31％，Si：1.00～1.10％，Mn：1.10～1.20％，Cr：1.00～1.10％，Ni：1.50～1.65％，Al：0.015
‑
0.030％，Mo：0.02～0.03％。
[0017](3)VD真空脱气
[0018]LF炉精炼结束后对钢水进行真空VD脱气操作，并且要求钢水温度在1630℃～1650℃的时候进行脱气操作。入VD脱气前介质满足条件：水压≥0.5MPa，水温≤30℃，蒸汽压力≥0.8MPa，蒸汽温度≥180℃。VD过程氩气流量控制：粗真空(>200乇)期间按照50～100NL/min控制，极真空期间按照150～200NL/min控制，根据透气性可做适当的调节，保证破渣面200～300mm。破空前2～3min按照50
‑
150NL/min控制，调整至弱氩标准，渣面蠕动，不裸露钢水。
[0019](4)弱氩操作
[0020]待钢水各项元素成分全部符合内控要求后，按照工艺进行弱氩操作以便进一步均匀钢水成分，去处夹杂物、有害气体、杂质等。弱氩过程中要求氩气主吹流量50～150NL/min，辅吹流量30～50NL/min，渣面蠕动，钢水不裸露。在满足大包钢水浇铸温度的前提下弱氩时间必须≥20min。
[0021](5)连铸浇注
[0022]弱氩结束后钢水测温第一包达到1560～1580℃；连浇包达到1545～1565℃时吊包入连铸机进行连铸浇注连铸坯，得到气体含量较低及内生夹杂物达到高品质钢标准要求的半成品铸坯。
[0023](6)连铸坯入坑保温及去应力退火
[0024]连铸坯长度根据提坯要求切割；250
×
280mm连铸坯坑冷要求：连铸坯切割后及时入坑缓冷，保证连铸坯入坑温度≥700℃，铸坯缓冷时间大于36小时并按现行热送退火《锭、坯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空用30CrMnSiNi2A高强钢，其特征在于，包括以下重量百分比的各化学成分：C：0.27％～0.34％，Si：0.90％～1.20％，Mn：1.00％～1.30％，Cr：0.90％～1.20％，Ni：1.40％～1.80％，Al：0.015％～0.03％，Mo：0.02％～0.03％，V：0.02％～0.03％，Ti：0.015％～0.025％，W：0.15％～0.2％，P≤0.012％，S≤0.01％，其余为Fe。2.一种如权利要求1所述的航空用30CrMnSiNi2A高强钢的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：Consteel电炉初炼、LF精炼、VD真空脱气、弱氩操作、连铸浇注、连铸坯入坑保温及去应力退火、电渣重熔及电渣锭去应力退火过程、电渣锭加热开坯、过程坯加热、连轧及保温、退火。3.如权利要求2所述的航空用30CrMnSiNi2A高强钢的生产方法，其特征在于，所述Consteel电炉初炼的控制参数及具体步骤为：炼钢原料由高炉铁水及含低磷的返回废钢组成，冶炼初期全熔后采用1510～1540℃温度进行冶炼造渣，利用在较低温度下脱P反应有利于向正反应方向生成P2O5进入渣中能够有效进行脱P，杜绝后期钢材产生磷脆影响钢材质量减轻钢材后续裂纹敏感度；全熔后炉内温度为1560℃以上，控制供氧制度对炉内进行有效的C、O反应，提高炉内温度，在进行脱碳的同时进行脱硫反应；其中，电炉渣料以石灰、白云石为主，分批次加入；每批加料的用量为：石灰500～800Kg，白云石200～400Kg，渣料总耗量50～80Kg/ 吨；电炉冶炼完毕出钢时，采用偏心底出钢方式，为防止电炉下渣要求炉内留钢量≥40吨，出钢时间≥120s，出钢量在60
±
5吨，出钢温度≥1620℃；出钢时大包渣料配比及用量：石灰600
±
50Kg、复合脱氧剂100
±
10Kg，预熔渣200Kg，预脱氧Al加入量折合纯铝1.5Kg/t，总渣量：1000Kg～1200Kg；出钢合金加入量根据出钢量，按内控成分要求计算加入，其中，加入的合金元素为低碳铬铁、锰铁、硅铁、镍板及纯铝+钢芯铝，电炉出钢终点成分控制C≥0.06％、P≤0.012％，其余残余有害元素含量符合内控要求。4.如权利要求2所述的航空用30CrMnSiNi2A高强钢的生产方法，其特征在于，所述LF精炼的控制参数及具体步骤为：入LF精炼工位的钢液温度≥1500℃，出钢结束至入精炼工位时间15分钟以内；给电加热≥10分钟，温度≥1560℃，分批次加入所需合金元素进行成分调整；LF精炼过程氩气：流量100～400NL/min；根据钢中磷、硫含量及渣况，加石灰0
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100Kg和萤石0～50Kg、调渣；
渣系目标成分：CaO：50％～58％，SiO2：10％～15％，MgO：3％～6％，Al2O3：18％～25％；精炼过程铝的控制：入LF精炼工位时Al的含量为0.030～0.040％；精炼结束后，钢水化学成分：C：0.29～0.31％，Si：1.00～1.10％，Mn：1.10～1.20％，Cr：1.00～1.10％，Ni：1.50～1.65％，Al：0.015
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0.030％，Mo：0.02～0.03％，V：0.02％～0.03％，Ti：0.015％～0.025％，W：0.15％～0.2％，P≤0.012％，S≤0.01％。5.如权利要求2所述的航空用30CrMnSiNi2A高强钢的生产方法，其特征在于，所述VD真空脱气的控制参数及具体步骤为：钢水温度在1630℃～1650℃进行脱气操作；入VD脱气前介质满足条件：水压≥0.5MPa，水温≤30℃，蒸汽压力≥0.8MPa，蒸汽温度≥180℃；VD过程氩气流量：粗真空＞200乇，流量为50
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100NL/min；极真空期间流量为150
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200NL/min，根据透气性调节，破渣面...

【专利技术属性】
技术研发人员：马恒春，姚忠，张振民，杨勇，冶廷全，尚大军，鲁延明，芦晓雪，江海滨，
申请(专利权)人：西宁特殊钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：