一种Y处理中硫非调质钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Y处理中硫非调质钢及其制备方法，将高炉铁水依次进行粗炼和LF精炼；LF精炼过程中，升温化渣后加入调渣材料，控制精炼渣二元碱度和光学碱度，白渣保持时间在20～25min以上，然后喂入钇基稀土包芯线，并吹O2和Ar气的混合气体，再依次加入钒氮合金和铌铁，并吹氮气直到LF精炼结束，之后对LF精炼后的钢液进行VD真空处理，处理过程中喂入硫磺包芯线至目标S含量；采用保护渣对所述精炼钢液进行保护浇铸；对铸坯进行均质化处理，然后进行轧制成型。本发明专利技术能够有效控制中硫非调质钢硫化物形貌与分布，并使其在轧制过程中不易变形，提高硫化物的纺锤率，得到高强韧高品质的非调质钢。非调质钢。非调质钢。

【技术实现步骤摘要】
一种Y处理中硫非调质钢及其制备方法


[0001]本专利技术属于钢铁冶金
，具体涉及一种Y处理中硫非调质钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]非调质钢是不经过调质处理(淬火+高温回火)，通过微合金化(V、Ti和Nb等)和控扎(锻)控冷工艺，使其性能达到或接近调质钢水平的一类结构钢。由于省去了调质工艺，避免了锻件在淬火过程产生废件的现象，提高了钢材的成品率，缩短了生产周期、生产成本和生产能耗降低，有“绿色钢材”的美誉，广泛应用于汽车曲轴、连杆、转向节和半轴等零部件的制造，当前，随着汽车工业飞速发展，采用高品质非调质钢代替高能耗、工序较为复杂的调质钢制造汽车零部件已成为汽车工业轻量化发展的一个重要趋势，也符合节能减排发展战略。
[0003]由于汽车在行驶过程中零件承受着多变的冲击载荷和疲劳磨损，因此，汽车用非调质钢不仅要求具有良好的强度、塑性和韧性，还要求具有优良的冲击性能、抗疲劳性能和切削性能，这对钢材洁净度，特别是非金属夹杂物的控制提出了更高的要求。汽车用非调质钢一般需引入0.035～0.075％的S元素以保证切削性能，属于中硫易切削钢，导致钢中夹杂物主要为塑性夹杂MnS，主要在钢液凝固过程和降温过程中析出，由于Mn、S元素容易偏析，MnS易偏聚晶界或聚集，分布不均匀且尺寸较大，控制的关键是保证其在加热过程中固溶，但同时又要控制其在冷却过程中的析出，即精确控制加热和冷却制度。此外，硫化物夹杂在轧制过程中易沿轧制方向发生变形，导致钢材性能严重的各向异性。尺寸合适、分布均匀的MnS夹杂物使产品在切削加工过程中易断屑，改善钢材切削性能；同时可润滑刀具、减少刀具磨损和延长刀具使用寿命；还能起到高温钉扎晶界、低温细化铁素体组织等作用。然而，尺寸过大或严重聚集分布的MnS夹杂物不仅不能充分发挥上述效果，还会导致钢材切削性能恶化和强韧性不足等问题。
[0004]硫化物形貌和分布的控制贯穿整个生产工艺流程，涉及到钢种成分设计、钢液精炼、凝固过程和控锻控冷等，是钢铁生产厂家和下游用户普遍关注的问题，也是高品质非调质钢生产普遍存在的技术难点。目前普遍认为，非调质钢中硫化物最终控制目标是细小弥散分布的球形或纺锤状硫化物。
[0005]授权公告号为CN 104212942 B一种改善含硫钢中硫化物形态的工艺方法，采用双钙处理提高硫化物在轧制过程中阻碍变形的作用效果，避免了氧化铝类夹杂堵塞水口。但在钢中加入大量的钙容易形成富含CaS的硫化物，造成喷嘴堵塞，破坏浇注性。
[0006]公开号为CN 107557531 A一种钡合金处理的非调质钢硫化物夹杂控制方法，向钢液中添加0.0001～0.03％的钡合金，提高含硫非调质钢洁净度的同时细化硫化物夹杂。但钡与钙同主族，且其活性更强，收得率较低，实际操作困难。
[0007]公开号为CN 110129689 A一种采用碲调控硫化物夹杂形态的非调制钢及其制造方法，通过向钢液中添加碲元素使MnS夹杂球化，降低成品钢中长条形硫化物比例。但碲元素价格很高，具有毒性，轧制时还会引起热脆。
[0008]综上所述，如何有效控制中硫非调质钢硫化物形貌与分布，并使其在轧制过程中不易变形，提高硫化物的纺锤率，生产高强韧高品质非调质钢是亟需解决的关键问题。

技术实现思路

[0009]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种Y处理中硫非调质钢及其制备方法，本专利技术能够有效控制中硫非调质钢硫化物形貌与分布，并使其在轧制过程中不易变形，提高硫化物的纺锤率，得到高强韧高品质的非调质钢。
[0010]本专利技术采用的技术方案如下：
[0011]一种Y处理中硫非调质钢，以质量百分数计，其元素包括C：0.36％～0.40％，Si：0.35％～0.55％，Mn：1.0％～1.45％，S：0.045％～0.065％，V：0.12％～0.15％，Nb：0.01％～0.025％，Y：0.03％～0.08％，P：≤0.025％，O：0.001％～0.002％，N：0.01％～0.02％，余量为Fe；
[0012]其中，Nb与V的质量之和与N质量的比值范围为8～15。
[0013]优选的，Y处理中硫非调质钢中，Y的氧化物为Y2O3，MnS夹杂生长于Y2O3上形成复合硫化物。
[0014]优选的，所述Y处理中硫非调质钢中复合硫化物等效直径≤5μm，宽径比≤10的占总硫化物数量的比例达85％以上，含Y复合氧硫化物占总硫化物数量的比例在4/5以上。
[0015]本专利技术如上所述的Y处理中硫非调质钢的制备方法，包括如下过程：
[0016]将高炉铁水进行粗炼，使钢液中的氧含量脱至0.02％以下；之后将钢液进行LF精炼；LF精炼过程中，升温化渣后加入调渣材料，控制精炼渣二元碱度为2.5～3.5和光学碱度为0.58～0.70，白渣保持时间在20～25min，然后喂入钇基稀土包芯线，并吹O2和Ar气的混合气体，再依次加入钒氮合金和铌铁，并吹氮气直到LF精炼结束，之后对LF精炼后的钢液进行VD真空处理，在VD真空处理过程中喂入硫磺包芯线至中硫非调质钢目标S含量，得到精炼钢液；
[0017]采用保护渣对所述精炼钢液进行保护浇铸，得到铸坯；浇注过程中，二冷水比水量为0.3～0.8L/kg钢，采取四段式控制冷却，第一段冷却水量占总冷却水量的35％～40％，第二段冷却水量占总冷却水量的30％～35％，第三段冷却水量占总冷却水量的20％～25％，第四段冷却水量占总冷却水量的5％～10％；
[0018]对铸坯进行均质化处理，然后进行轧制成型。
[0019]优选的，钇基稀土包芯线的喂入量为0.1～0.3kg/t钢，喂线速度为50～80m/min。
[0020]优选的，O2和Ar气的混合气体中，O2的体积比为20％～35％；混合气体的吹气量L与钢液中Y的质量M
Y
(单位，g)的关系如下：L＝(2.5～3.0)
×
22.4
×
M
Y
×
(1+n)/72n升，其中，n为0.25～0.5。
[0021]优选的，所述调渣材料中，以质量百分数计，包括：CaO：40％～55％、BaO：15％～25％、MgO：1％～8％、SiO2：15％～20％、MnO：10％～14％、S：≤0.003％；
[0022]所述调渣材料的性能指标：活性度≥350、粒度≤50mm的比例不小于90％。
[0023]优选的，在VD真空处理过程中喂入硫磺包芯线时，使精炼钢液中S质量分数为0.045％～0.065％，Mn/S质量比为18～30，S/Ca质量比为20～50。
[0024]优选的，保护浇铸时采用的保护渣中，以质量百分数计，包括：SiO2：35.0％～
40.5％，MO：21.8％～25.8％，Al2O3：12.5％～15.5％，MgO：3.0％～5.0％，R2O：2.5％～3.5％，F：3.5％～5.0％，T.C：12.5％～14.0％；
[0025]其中，CaO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Y处理中硫非调质钢，其特征在于，以质量百分数计，其元素包括C：0.36％～0.40％，Si：0.35％～0.55％，Mn：1.0％～1.45％，S：0.045％～0.065％，V：0.12％～0.15％，Nb：0.01％～0.025％，Y：0.03％～0.08％，P：≤0.025％，O：0.001％～0.002％，N：0.01％～0.02％，余量为Fe；其中，Nb与V的质量之和与N质量的比值范围为8～15。2.根据权利要求1所述的一种Y处理中硫非调质钢，其特征在于，Y处理中硫非调质钢中，Y的氧化物为Y2O3，MnS夹杂生长于Y2O3上形成复合硫化物。3.根据权利要求2所述的一种Y处理中硫非调质钢，其特征在于，所述Y处理中硫非调质钢中复合硫化物等效直径≤5μm，宽径比≤10的占总硫化物数量的比例达85％以上，含Y复合硫化物占总硫化物数量的比例在4/5以上。4.权利要求1
‑
3任意一项所述的Y处理中硫非调质钢的制备方法，其特征在于，包括如下过程：将高炉铁水进行粗炼，使钢液中的氧含量脱至0.02％以下；之后将钢液进行LF精炼；LF精炼过程中，升温化渣后加入调渣材料，控制精炼渣二元碱度为2.5～3.5和光学碱度为0.58～0.70，白渣保持时间在20～25min，然后喂入钇基稀土包芯线，并吹O2和Ar气的混合气体，再依次加入钒氮合金和铌铁，并吹氮气直到LF精炼结束，之后对LF精炼后的钢液进行VD真空处理，在VD真空处理过程中喂入硫磺包芯线至中硫非调质钢目标S含量，得到精炼钢液；采用保护渣对所述精炼钢液进行保护浇铸，得到铸坯；浇注过程中，二冷水比水量为0.3～0.8L/kg钢，采取四段式控制冷却，第一段冷却水量占总冷却水量的35％～40％，第二段冷却水量占总冷却水量的30％～35％，第三段冷却水量占总冷却水量的20％～25％，第四段冷却水量占总冷却水量的5％～10％；对铸坯进行均质化处理，然后进行轧制成型。5.根据权利要求4所述的Y处理中硫非调质钢的制备方法，其特征在于，钇基稀土包芯线的喂入量为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小明，缪德军，邱国兴，杜青，杨永坤，崔雅茹，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：