一种厚壁铸钢件的生产方法技术

本发明专利技术属于铸造技术领域，主要涉及一种厚壁铸钢件的生产方法，包括以下步骤：铸钢件化学成分设计；热处理工艺设计：依次采用高温退火+淬火+高温回火的热处理方式处理铸钢件。通过调整顾客要求的宽范围的成分元素含量，在设计优化内控成分时增加微量元素Nb、B强化元素，以使铸钢件材料的淬透性显著提高；并结合高温退火+淬火+高温回火的热处理工艺及过程，设计合理各个热处理工序的相关参数范围及步骤过程，以使铸钢件整个截面获得均匀的回火索氏体组织，并使铸钢件表面、1/2半径及芯部的强度、塑性和

【技术实现步骤摘要】
一种厚壁铸钢件的生产方法


[0001]本专利技术属于铸造
，主要涉及一种厚壁铸钢件的生产方法。

技术介绍

[0002]本专利技术涉及的大型海上FPSO系泊系统用大型筒体上的把手式吊耳铸钢件，随着深海FPSO吨位增大，把手式吊耳铸钢件的尺寸也随之增大，尤其是直接承载锚链拉力的吊耳圆柱部分。吊耳铸钢件材质为ASTM A148 90
‑
60，属于低碳钢，其轮廓尺寸为2400*2200*1000mm，最大壁厚处(吊耳圆柱)400mm，最薄处100mm(吊耳底板)，厚薄差异大。该铸钢件标准要求常温力学性能中抗拉强度Rm≥550Mpa，屈服强度Rp
0.2
≥415Mpa，延伸率A≥20％，断面收缩率Z≥40％，要求检测
‑
20℃冲击韧性Akv均值≥50J。
[0003]由于把手式吊耳铸钢件属于FPSO的关键部件，性能要求较高，同时需要与沉海筒体组配焊接，焊接性要求高；因此，具体如何生产该铸钢件丞待解决。

技术实现思路

[0004]鉴于上述说明，有必要提出一种厚壁铸钢件的生产方法，主要涉及一种厚壁吊耳铸钢件的生产方法，以克服现有技术中采用现有技术方法无法生产合格厚壁吊耳铸钢件的问题，具体包括以下步骤：
[0005]一种厚壁铸钢件的生产方法，包括以下步骤：
[0006]铸钢件化学成分设计：所述铸钢件的化学成分质量百分比为，0.12％≤C≤0.14％，0.5％≤Si≤0.6％，1.2％≤Mn≤1.6％，P≤0.02％，S≤0.005％，0.08％≤Cr≤0.13％，0.1％≤Mo≤0.18％，0.9％≤Ni≤1.1％，0.01％≤Al≤0.02％，0.02％≤Cu≤0.06％，0≤V≤0.02％，Ti≤0.02％，0.018％≤Nb≤0.03％，0.002％≤B≤0.005％，其余为Fe及残余元素。
[0007]热处理工艺设计：依次采用高温退火+淬火+高温回火的热处理方式处理铸钢件。
[0008]在其中一个实施例中，所述铸钢件化学成分设计步骤中，所述铸钢件的化学成分根据碳当量的控制范围结合淬透性DI的计算公式进行确定，所述碳当量Ceq的范围为，0.46≤Ceq≤0.49；所述淬透性的计算公式如下：
[0009]D.I.(in)＝0.54C*(0.7Si+1)*(3.3333Mn+1)*(2.16Cr+1)*(3Mo+1)*(0.363Ni+1)*(0.365Cu+1)*(1.73V+1)，其中各元素为质量百分比％。
[0010]在其中一个实施例中，所述碳当量Ceq＝C+1/6Mn+1/5*(Cr+Mo+V)+1/15*(Ni+Cu)≤0.50，其中各元素为质量百分比％。
[0011]在其中一个实施例中，所述淬透性的计算公式满足C％＜0.4％。
[0012]在其中一个实施例中，所述热处理工艺设计步骤中，高温退火保温温度为940℃至960℃，保温时间为14h至15.3h。
[0013]在其中一个实施例中，所述热处理工艺设计步骤中，铸钢件高温退火保温结束后，铸钢件随炉冷却至300℃以下后自然空冷。
[0014]在其中一个实施例中，所述热处理工艺设计步骤中，淬火保温温度为910℃至930℃，保温时间为8h至13h。
[0015]在其中一个实施例中，所述热处理工艺设计步骤中，铸钢件淬火处理保温时间结束后，在铸钢件表面最低温度≥850℃时，将铸钢件置于水中快速均匀冷却，待铸钢件整体温度冷却降温至200℃以下后即可出水，准备进炉回火。
[0016]在其中一个实施例中，所述热处理工艺设计步骤中，高温回火的温度为630℃至660℃，保温时间为10h至14h。
[0017]在其中一个实施例中，所述热处理工艺设计步骤中，铸钢件高温回火处理保温时间结束后，将铸钢件出炉置于水中进行快速冷却。
[0018]本专利技术提供的厚壁铸钢件的生产方法，通过调整顾客要求的宽范围的成分元素含量，在设计优化内控成分时增加微量元素Nb、B强化元素，以使铸钢件材料的淬透性显著提高；并结合高温退火+淬火+高温回火的热处理工艺及过程，设计合理各个热处理工序的相关参数范围及步骤过程，以使铸钢件整个截面获得均匀的回火索氏体组织，并使铸钢件表面、1/2半径及芯部的强度、塑性和
‑
20℃冲击韧性Akv均值均满足标准要求；最终获得的铸钢件的性能符合率为100％。
具体实施方式
[0019]为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述，给出了本专利技术的较佳实施方式。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。
[0020]本实施例涉及一种厚壁铸钢件的生产方法，以一种厚壁吊耳铸钢件的生产方法为例，该铸钢件化学成分顾客技术规范要求的质量百分比为：C≤0.18％，Si≤0.60％，0.90％≤Mn≤1.7％，P≤0.02％，S≤0.01％，Cr≤0.15％，Ni≤1.20％，Mo≤0.20％，Al≤0.05％，Cu≤0.25％，Nb≤0.03％，V≤0.08％，Ti≤0.02％，其余为Fe及不可避免杂质；碳当量Ceq≤0.50，且规定Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15(Ceq即Carbon equivalent,此公式为国际焊接学会通用公式，各元素为质量百分比含量，％)。采用现有技术生产方法生产粗大直径的厚壁吊耳铸钢件截面性能差异大，并且次表面和芯部强度不足，塑韧性差且不稳定，不能满足标准技术要求。通过综合分析之前铸钢件的成分和热处理工艺参数过程，并对吊耳铸钢件解剖面不同深度的拉伸、冲击样进行金相组织检测，发现主要是由于现有的成分内控设计淬透性深度有限，而且提高强度的成分元素含量偏少，另外，吊耳铸钢件直径粗大，在铸造凝固的过程中，次表层和芯部冷却相对缓慢，枝晶粗大，成分偏析也相对较为严重，因而会导致铸件原始晶粒粗大，组织不均匀，因而导致性能偏低，不稳定。基于此，本实施例提供一种厚壁铸钢件的生产方法，可以克服前述问题，获得满足标准技术要求的铸钢件，主要包括以下步骤：
[0021]步骤01，铸钢件化学成分设计：所述铸钢件的化学成分质量百分比为，0.12％≤C≤0.14％，0.5％≤Si≤0.6％，1.2％≤Mn≤1.6％，P≤0.02％，S≤0.005％，0.08％≤Cr≤0.13％，0.1％≤Mo≤0.18％，0.9％≤Ni≤1.1％，0.01％≤Al≤0.02％，0.02％≤Cu≤0.06％，0≤V≤0.02％，Ti≤0.02％，0.018％≤Nb≤0.03％，0.002％≤B≤0.005％，其余为Fe及残余元素。
[0022]具体地，所述铸钢件的化学成分根据碳当量的控制范围结合淬透性DI的计算公式进行确定，所述碳当量Ceq的范围为，0.46≤Ceq≤0.49。
[0023]所述碳当量Ceq＝C+1/6Mn+1/5*(Cr+Mo+V)+1/15*(Ni+C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种厚壁铸钢件的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：铸钢件化学成分设计：所述铸钢件的化学成分质量百分比为，0.12％≤C≤0.14％，0.5％≤Si≤0.6％，1.2％≤Mn≤1.6％，P≤0.02％，S≤0.005％，0.08％≤Cr≤0.13％，0.1％≤Mo≤0.18％，0.9％≤Ni≤1.1％，0.01％≤Al≤0.02％，0.02％≤Cu≤0.06％，0≤V≤0.02％，Ti≤0.02％，0.018％≤Nb≤0.03％，0.002％≤B≤0.005％，其余为Fe及残余元素；热处理工艺设计：依次采用高温退火+淬火+高温回火的热处理方式处理铸钢件。2.根据权利要求1所述的厚壁铸钢件的生产方法，其特征在于，所述铸钢件化学成分设计步骤中，所述铸钢件的化学成分根据碳当量的控制范围结合淬透性DI的计算公式进行确定，所述碳当量Ceq的范围为，0.46≤Ceq≤0.49；所述淬透性的计算公式如下：D.I.(in)＝0.54C*(0.7Si+1)*(3.3333Mn+1)*(2.16Cr+1)*(3Mo+1)*(0.363Ni+1)*(0.365Cu+1)*(1.73V+1)，其中各元素为质量百分比％。3.根据权利要求2所述的厚壁铸钢件的生产方法，其特征在于，所述碳当量Ceq＝C+1/6Mn+1/5*(Cr+Mo+V)+1/15*(...

【专利技术属性】
技术研发人员：马进，李文定，马斌，李永新，李阳，
申请(专利权)人：共享铸钢有限公司，
类型：发明
国别省市：