一种含Zr合金结构钢及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含Zr合金结构钢及其制备方法，属于合金结构钢技术领域。为解决现有含锆合金结构钢力学性能差的问题，本发明专利技术提供了一种含Zr合金结构钢及其制备方法，所述合金结构钢的生产流程为电炉冶炼

【技术实现步骤摘要】
一种含Zr合金结构钢及其制备方法


[0001]本专利技术属于合金结构钢
，尤其涉及一种含Zr合金结构钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]锆Zr是冶金工业的维生素，具有脱氧、除氮和去硫的作用，同时具有提高钢材硬度和强度的作用，能细化钢的奥氏体晶粒，有利于钢的低温性能，改善冲压性能。锆和硫生成硫化锆，能防止钢的热脆性。铌和锆能使合金结构钢具有较高的强度和良好的塑性加工性能，提高抗腐蚀能力。含锆的装甲钢、不锈钢和耐热钢等，是制造装甲车、坦克、大炮和防弹板等国防武器的重要材料。
[0003]在炼钢过程中，由于锆的熔点较高，需要使用锆铁进行合金化，而锆的脱氧能力较强，因此锆的成分控制较难。在电渣重熔含锆合金的过程中，重熔渣系的设计不合理、熔渣中的不稳定氧化物、金属与熔渣反应温度的不断变化都会引起锆元素沿铸锭轴向呈不均匀分布，导致含锆合金结构钢力学性能不合格，降低成材率。因此，如何通过控制冶炼和热处理工艺获得高品质的含锆合金结构钢仍是本领域的技术难题。

技术实现思路

[0004]为解决现有含锆合金结构钢力学性能差的问题，本专利技术提供了一种含Zr合金结构钢及其制备方法。
[0005]本专利技术的技术方案：
[0006]一种含Zr合金结构钢，所述合金结构钢的化学成分按重量百分含量包括：C：0.24～0.29％、Si≤0.20％、Mn≤0.20％、P≤0.010％、S≤0.005％、Cr：2.80～3.20％、Ni：0.40～0.85％、Mo：2.80～3.20％、Nb：0.08～0.15％、Zr：0.010～0.030％、Cu≤0.15％，其余为Fe及不可避免杂质。
[0007]一种含Zr合金结构钢的制备方法，所述合金结构钢的生产流程为电炉冶炼
→
LF精炼
→
VD真空精炼
→
铸造电极坯料
→
退火
→
电渣重熔
→
退火
→
锻造开坯
→
退火
→
钢坯修磨
→
小棒轧制
→
退火，其中锆铁合金加入时机为VD真空精炼工序破空后喂AL线，加铝搅拌8分钟后加入锆铁合金。
[0008]进一步的，所述电炉冶炼工序的出钢温度出钢温度不低于1620℃，出钢碳含量不低于0.03％，磷含量不超过0.003％；出钢加入萤石粉100kg，白灰200kg，加入钼铁1000kg。
[0009]进一步的，所述LF精炼工序中白渣时间不少于25min；VD真空精炼工序中真空度67Pa下保持时间不少于20min，软吹时间不少于15min，软吹氩气流量按10～40L/min供给，以渣面微动，不裸漏钢液为准。
[0010]进一步的，所述电极坯料的退火工序为电极坯料升温至700
±
10℃，在700
±
10℃保温时间为10h，然后以≤30℃/h的速度炉冷降温至500℃出炉空冷。
[0011]进一步的，所述电渣重熔工序中使用的重熔渣的组成为CaF2、Al2O3、CaO和MgO，所述CaF2、Al2O3、CaO和MgO的质量比为39:29:18:4。
[0012]进一步的，所述电渣重熔工序所得电渣锭的退火工艺为电渣锭升温至700
±
10℃，在700
±
10℃保温时间为25h，然后以≤30℃/h的速度炉冷降温至350℃出炉空冷。
[0013]进一步的，所述锻造开坯的具体方法为锻造开坯每道次压下量60～80mm，开坯15道次，锻造开坯后转移至精锻机开坯。
[0014]进一步的，所述小棒轧制工序的加热工艺出钢温度为1160～1220℃，总加热时间4～4.5小时，均热段保温时间不低于1.5小时。
[0015]进一步的，所述小棒轧制工序所得刚才的退火工艺为钢材升温至740
±
10℃，在740
±
10℃保温时间为10h，然后以≤30℃/h的速度炉冷降温至500℃出炉空冷。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术提供的含Zr合金结构钢的制备方法通过控制Zr合金的加入时机，有效避免钢水的二次氧化，实现了对含Zr合金结构钢成分，尤其是Zr成分的精准控制，提高了Zr回收率，Zr的回收率达到50～60％。
[0018]本专利技术通过合理的设计合金成分、电渣渣系结合锻造工艺和成品退火工艺实现了含Zr合金结构钢在轧制状态下呈贝氏体组织，保证合金结构钢抗拉强度达到1577～1580Mpa,硬度达到46HRC，成品退火硬度达到210
‑
220HB之间，力学性能合格。
附图说明
[0019]图1为实施例1制备的含Zr合金结构钢轧材的组织显微照片；
[0020]图2为实施例1制备的Zr合金结构钢退火材的组织显微照片。
具体实施方式
[0021]下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置，若未特别指明，本专利技术实施例中所用的原料等均可市售获得；若未具体指明，本专利技术实施例中所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
[0022]实施例1
[0023]本实施例提供了一种含Zr合金结构钢及其制备方法。
[0024]本实施例含Zr合金结构钢的化学成分按重量百分含量包括：C：0.24～0.29％、Si≤0.20％、Mn≤0.20％、P≤0.010％、S≤0.005％、Cr：2.80～3.20％、Ni：0.40～0.85％、Mo：2.80～3.20％、Nb：0.08～0.15％、Zr：0.010～0.030％、Cu≤0.15％，其余为Fe及不可避免杂质。
[0025]本实施例含Zr合金结构钢的制备方法生产流程为电炉冶炼
→
LF精炼
→
VD真空精炼
→
铸造电极坯料
→
退火
→
电渣重熔
→
退火
→
锻造开坯
→
退火
→
钢坯修磨
→
小棒轧制
→
退火
→
矫直
→
修磨
→
探伤
→
检查、检验
→
上交。
[0026]在电炉冶炼过程中：
[0027]配料时生铁按40～50％配入，配3～5t废钢，剩余配入1组、2组返回钢。
[0028]出钢温度不低于1620℃，出钢碳含量不低于0.03％，磷含量不超过0.003％。
[0029]出钢加入萤石粉100kg，白灰200kg，加入钼铁1000kg。
[0030]电炉冶炼出钢留钢5吨，避免出钢下渣本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含Zr合金结构钢，其特征在于，所述合金结构钢的化学成分按重量百分含量包括：C：0.24～0.29％、Si≤0.20％、Mn≤0.20％、P≤0.010％、S≤0.005％、Cr：2.80～3.20％、Ni：0.40～0.85％、Mo：2.80～3.20％、Nb：0.08～0.15％、Zr：0.010～0.030％、Cu≤0.15％，其余为Fe及不可避免杂质。2.一种如权利要求1所述的一种含Zr合金结构钢的制备方法，其特征在于，所述合金结构钢的生产流程为电炉冶炼
→
LF精炼
→
VD真空精炼
→
铸造电极坯料
→
退火
→
电渣重熔
→
退火
→
锻造开坯
→
退火
→
钢坯修磨
→
小棒轧制
→
退火，其中锆铁合金加入时机为VD真空精炼工序破空后喂AL线，加铝搅拌8分钟后加入锆铁合金。3.根据权利要求2所述一种含Zr合金结构钢的制备方法，其特征在于，所述电炉冶炼工序的出钢温度出钢温度不低于1620℃，出钢碳含量不低于0.03％，磷含量不超过0.003％；出钢加入萤石粉100kg，白灰200kg，加入钼铁1000kg。4.根据权利要求2或3所述一种含Zr合金结构钢的制备方法，其特征在于，所述LF精炼工序中白渣时间不少于25min；VD真空精炼工序中真空度67Pa下保持时间不少于20min，软吹时间不少于15min，软吹氩气流量按10～40...

【专利技术属性】
技术研发人员：马天超，杨乐，马天慧，张立明，陈列，董贵文，陶立志，刘光辉，马忠存，李庆斌，
申请(专利权)人：建龙北满特殊钢有限责任公司，
类型：发明
国别省市：