工程机械用碳锰系复合微合金化钢及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种工程机械用碳锰系复合微合金化钢及其制备方法。钢的化学成分％重量百分比为：Ｃ　０．３２～０．３７，Ｓｉ　０．１５～０．３０，Ｍｎ　１．２０～１．４０，Ｐ≤０．０３０，Ｓ≤０．０３０，Ｂ　０．０００５～０．００３０，Ｃｒ　０．１０～０．６０，Ａｌ　０．０１～０．０７，Ｔｉ　０．０１～０．０６，余为Ｆｅ和微量杂质；钢中有效硼含量不低于９５％；本发明专利技术还提供该复合微合金化钢的制备方法，控制Ｔｉ／Ｎ为３～６，酸溶铝含量０．０３０～０．０５０％，使得钢中的硼基本上全部为有效硼。本发明专利技术通过控制微量元素Ｂ的含量，保证钢的淬透性，使得该钢适于制造重要机械零件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及合金结构钢的冶炼技术，具体涉及一种工程机械用碳锰系硼钛复合微合金化钢及其制备方法
技术介绍
推土机履带链轨节、轮体等零部件不仅承受整机的全部重量，而且还承受砂土和泥石等的磨损和冲击，使用条件苛刻，因此对所用钢材一般要求具有较高的强度、韧性和良好的焊接性能、成形性能等。由于微量的硼可显著提高钢的淬逐性，从而可节约大量贵重的合金元素(Cr、 Mo等)，采用硼钢更为经济合理，并使碳当量Ceq和焊接裂纹敏感系数大大降低。且硼钢适于水淬，可在热加工后直接进行淬火。用较低的碳当量的材料(通过快冷)可获得所需要的硬度和强度，从而简化了热处理工艺，降低了热处理成本。因此，工程机械用钢广泛采用硼微合金化元素。硼(B)是极活泼元素之一，钢中B存在形式主要为酸溶硼和酸不溶硼。酸溶硼指固溶硼和碳硼化物中的硼，酸不溶硼指氧化硼和氮化硼中的硼。硼在钢中与残留的氮、氧化合形成稳定的酸不溶硼夹杂物即丧失其有益的作用，只有以固溶形式存在于钢中的硼才能起到有益的作用。如何控制钢中的"有效硼"含量，是含硼钢冶炼的关键环节。该含硼钢钢种化学成分要求严格(特别是B的含量)，具有力学性能及组织成分变化敏感的特点，冶炼、连铸等工艺控制十分关键。国内早期用电炉一模注系统生产硼钢，韩丽姣等对单纯用电炉冶炼硼钢如何控制有效硼含量进行了研究，参见韩丽姣等人的论文"60CrMnBA钢冶炼中B成份的控制"，沈阳工业大学学报，第19巻第6期，1997. 12。首钢转炉连铸系统试验硼钢的生产，参见于广石等"矩形坯连铸生产40MnB钢试验研究"，钢铁研究，2004.4，第2期。CN101016603公开了一种含颗粒状硼化物的高硼铸钢及制备方法，其化学成分及重量百分比为C: 0. 15% 0.45%; B: 0.75% 2. 70%; Ti: 0.34 % 1.50%; Cr: 0.80% 1.20%; Si: 0. 50% 1.50%; Mn: 0. 50% 1.50%; Ce: 0. 04% 0. 12%; Al: 0. 08% 0.20%; Ca: 0.03% 0. 10 %; N: 0. 01% 0. 06; P<0. 05%, S<0. 05%，余量为Fe;其中，B/C = 5.0 6.0， B/Ti = 1.8 2.2。制备采用电炉熔炼，先将普通废钢、生铁和铬铁混合加热熔化，然后加入硅铁和锰铁，出炉前加入硼铁和钛铁，炉前调整成分合格后升温，加入硅-钙合金预脱氧，而后用铝终脱氧和微合金化，用铈和氮进行炉外复合变质处理。经保温后油冷淬火、低温回火。CN101107377涉及铁-碳-锰奥氏体钢板，该钢的化学组成包括(含量以重量表示)0.45%《C《0. 75%; 15%《Mn《26Q%; Si《3%; Al《0. 050% ; S《0. 030% ; P《0. 080%; N《0. 1%;至少一种选自钒、钛、铌、铬和钼的金属元素，其中O. 050%《V《0. 50%， 0. 040%《Ti《0.50%， 0. 070%《Nb《0. 50%, 0. 070%《Cr《2%， 0. 14%《Mo《2 %;以及任选的一种或多种选自0.0005X《B《0.003%， Ni《l%， Cu《5X的元素；该组成的余量由铁和熔炼 3产生的不可避免的杂质组成，析出碳化物、氮化物或碳氮化物形式的所述至少一种金属元素的量为0. 030%《VP《0. 150%， 0. 030%《TiP《0. 130%， 0. 040%《NbP《0. 220%， 0. 070%《CrP《0.6%， 0. 14%《MoP《0, 44%。
技术实现思路
本专利技术主要针对硼微合金化中碳锰系工程机械用钢在冶炼过程中最佳硼含量的确定、有效硼的控制、微量Cr元素应用的问题，提供了一种碳锰系硼钛复合微合金化钢及其制备方法，本专利技术的复合微合金化中碳锰系工程机械用合金钢具有高耐磨性、高强韧性,属于综合性能优异的合金结构钢。术语说明有效硼是指以固溶形式存在于钢中的硼。本专利技术的技术方案如下工程机械用碳锰系复合微合金化钢，化学成分%重量百分比为CO. 32 0. 37, SiO. 15 0. 30' Mnl. 20 1. 40， P《0. 030, S《0. 030' BO. 0005 0. 0030CrO. 10 0. 60，A10. 01 0. 07，TiO. 01 0. 06， Ti/N为3 6,余为Fe和微量杂质;钢中有效硼含量不低于95%;按包括以下歩骤的方法制得LF钢包精炼炉精炼过程中，喂入铝线l 2m/吨钢，LF精炼炉出钢前3 5分钟喂入钛线2 3ra/t钢，用保持渣面微动的小氩气量搅拌1 2分钟再加入硼铁。控制Ti/N为3 6，酸溶铝含量0. 030 0. 050%,使得钢中N稳定地以TiN的形式存在，钢中的硼基本上全部为有效硼；在精炼后真空脱气处理使钢中氮含量N《100X1(T、氧含量O《20X10H;均为重量百分比。进一歩优选的，钢的化学成分％重量百分比为CO. 33 0. 37， SiO. 15 0. 25， Mnl. 30 1. 40， P《0. 025， S《0. 015， BO. 0010 0. 0020，CrO. 15 0. 30， A10. 015 0. 040， TiO. 02 0. 05，余为Fe和微量杂质。控制Ti/N为4 5，N《80X10—1、 0《15X10一1。本专利技术工程机械用碳锰系复合微合金化钢，，包括电炉冶炼、LF钢包精炼炉精炼、钢坯连铸、半连轧轧制，其特征在于，入炉原料中铁水与生铁的重量占原料总重量的40 60%;以下所有的量均为重量百分比电炉熔清成分目标熔清碳O. 12 0. 20%，熔清磷《0. 015，全熔分析温度1540 1600。C;电炉冶炼终点控制=0. 12 0. 20、 P《0. 012;LF钢包精炼炉，精炼过程中在白渣下充分搅拌后，取一次样全分析，取一次样前，喂入铝线2m/吨钢，精炼过程保持白渣；根据一次样分析结果，按内控要求调整C、 Si、 Mn化学成分，LF精炼炉出钢前3 5分钟喂入钛线2 3m/t钢，然后用保持渣面微动的小氩气量搅拌1 2分钟，再加入硼铁；出钢前按2m/t钢，喂入013隱硅钙线；出钢前控制钢中Ti/N为3 6，酸溶铝含量在0. 030 0. 050;在精炼后真空脱气处理使钢中氮含量N《100X1(T、氧含量0《20X10—4;均为质量含量；铸坯在加热炉的均热温度为1130 1200°C，加热时间为2 5h，开轧温度1080 1150。C，终轧温度850 100(TC，轧后缓冷；制得规格^20 150國的圆钢。上述的程机械用碳锰系复合微合金化钢的制备,优选的工艺条件如下入炉原料配料时不允许加渣钢、罐帮铁等高磷、硫废钢。电炉出钢时，采用包内合金化及预脱氧。钢包内预脱氧加钢芯铝量1.5 kg/t钢。出钢过程及出钢后保持钢包连续吹Ar。钢水入真空脱气精炼炉前扒渣，真空度小于67Pa保持时间12 15分钟。破空后软吹Ar时间10 15分钟。软吹Ar时不得裸露钢水、不得大氩气量搅拌降温。连铸中间包烘烤温度1000 1120°C;结晶器对弧、水口对中符合要求，喷嘴雾化效果良好；全程保护浇注，中包液面高度稳定在700本文档来自技高网...

【技术保护点】
工程机械用碳锰系复合微合金化钢，其特征在于钢的化学成分％重量百分比为：　Ｃ０．３２～０．３７，Ｓｉ０．１５～０．３０，Ｍｎ１．２０～１．４０，Ｐ≤０．０３０，Ｓ≤０．０３０，Ｂ０．０００５～０．００３０Ｃｒ０．１０～０．６０，Ａｌ０． ０１～０．０７，Ｔｉ０．０１～０．０６，余为Ｆｅ和微量杂质；钢中有效硼含量不低于９５％；按包括以下步骤的方法制得：　ＬＦ钢包精炼炉精炼过程中，喂入铝线１～２ｍ／吨钢，ＬＦ精炼炉出钢前３～５分钟喂入钛线２～３ｍ／ｔ钢，用保持渣面微动的小 氩气量搅拌１～２分钟再加入硼铁；控制Ｔｉ／Ｎ为３～６，酸溶铝含量０．０３０～０．０５０％；在精炼后真空脱气处理使钢中氮含量Ｎ≤１００×１０↑［－４］、氧含量Ｏ≤２０×１０↑［－４］，均为重量百分比。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，翟正龙，郑桂芸，李猛，戈文英，窦圣鹏，王学利，张春苗，孙永喜，张海霞，
申请(专利权)人：莱芜钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：37[]