一种高品质40Cr合金结构钢热轧圆盘条的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高品质40Cr合金结构钢热轧圆盘条的制备方法，包括以下步骤：A、铁水预处理脱硫；B、钢水冶炼；C、脱氧合金化；D、钢水LF炉精炼；E、钢水VD炉真空精炼；F、钢水浇铸；G、钢坯加热；H、控轧控冷。本发明专利技术生产的高品质40Cr合金结构钢热轧圆盘条钢质洁净度高、夹杂物少，具有高强度及优异的塑韧性和冷镦加工变形能力，满足高级别紧固件的生产需求，钢中气体含量及夹杂物显著降低。

Method for preparing high quality 40Cr alloy structural steel hot-rolled disc

The invention discloses a method for preparing high quality alloy steel 40Cr hot rolled strip, which comprises the following steps: A, B, the pretreatment of hot metal desulphurization; steel smelting; C, D, molten steel deoxidation alloying; LF refining; E, molten steel VD vacuum refining furnace; F, molten steel casting; G steel billet heating; H, controlled rolling and controlled cooling. The production of high-quality alloy steel 40Cr hot rolled steel quality high cleanliness, inclusions are fewer, with high strength and excellent ductility and deformation capacity of the cold heading process, meet high-level fastener production demand, gas content and inclusions in steel decreased significantly.

【技术实现步骤摘要】
一种高品质40Cr合金结构钢热轧圆盘条的制备方法
本专利技术属于钢铁冶金及黑色金属压力加工
，具体涉及一种高品质40Cr合金结构钢热轧圆盘条的制备方法。
技术介绍
40Cr合金结构钢是机械制造业使用最为广泛的钢种之一，加工性能和机械性能良好，具有较好的低温冲击韧性、塑性、耐磨性和低的缺口敏感性，广泛应用于制作家用电器、办公用品、汽车、摩托车和机床等设备的齿轮、主轴、曲轴、偏心轴、油泵转子、滑块、蜗杆、套环、套筒、销子、连杆、螺钉、螺帽、进气阀等零件的制造。用40Cr制作的零部件加工制作工艺复杂，且一般都为机械设备的重要部位，往往需要承受多种载荷的综合作用，因此对钢材有特殊质量要求，要求成分均匀稳定、有害元素低、钢质纯净度高，具有良好的内在、表面质量及加工工艺性能。目前国内40Cr合金结构钢热轧圆盘条大多采用“转炉+LF炉+连铸+高速线材轧机”生产，钢中气体含量和夹杂物相对较高，氧含量>35ppm，氮含量>50ppm，氢含量>2ppm，非金属夹杂物大多为0.5-1.5级；此外，钢的显微组织结构及配比未达到最优化，导致钢的塑韧加工变形能力有限，制约了40Cr合金结构钢在高级别紧固件领域的应用。目前国内已有40Cr合金结构钢生产的专利和论文研究报道，但钢中有害元素、夹杂物及气体含量相对较高、断面收缩率及1/3顶锻合格率较低，制约了40Cr合金结构钢在高级别紧固件领域的应用。为进一步改善40Cr合金结构刚热轧圆盘条的塑韧性和冷镦加工变形能力，急需开发一种高品质40Cr合金结构钢热轧圆盘条。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高品质40Cr合金结构钢热轧圆盘条的制备方法。本专利技术的目的是这样实现的，包括以下步骤：A、铁水预处理脱硫：将高炉铁水运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头插入深度控制为2000~2200mm，按12.0～14.0kg/t钢的量，加入CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为6分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥4/5，扒净脱硫渣，得到预处理后的铁水；B、钢水冶炼：将A步骤得到的预处理后的铁水、优质废钢加入LD转炉中，进行顶底复合吹炼，分别按35.0～40.0kg/t钢、20.0～25.0kg/t钢、1.0～3.0kg/t钢的加入量，加入活性石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量≥0.10wt%，出钢温度≤1650℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为2.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20～30NL/min；C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：硅钙钡→高碳铬铁→高碳锰铁→增碳剂，依次向钢包中加入下列物质：按3.1～4.8kg/t钢的量，加入硅钙钡合金；按15.4～18.9kg/t钢的量，加入高碳铬铁；按6.4～9.1kg/t钢的量，加入高碳锰铁；按1.1kg/t钢的量，加入增碳剂；在钢包钢水量达到3/4时加完；出钢完毕后，将钢水吊送至LF精炼炉进行精炼处理；D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕的钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用氩气流量20～30NL/min吹氩2分钟，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰4.0～5.0kg/t钢、精炼渣1.0kg/t钢、电石0.5kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.0～6.5；根据钢样分析结果，补加合金、铝丸调整钢液成分，控制钢水氧活度≤5ppm；之后将钢水温度加热至1620～1630℃后进行喂线处理，喂入硅钙线，喂线速度为2.5m/s，喂线量为100m；喂线结束采用流量为20NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间为2分钟，之后将钢水吊至VD炉真空精炼工位；E、钢水VD炉真空精炼：将D步骤钢水吊至VD真空精炼炉后，接通吹氩管，开启氩气采用氩气流量20NL/min吹氩2分钟，之后对钢水定氧定氢，同时测温取样；取样完毕后，将真空罐盖车开至工作位，合上真空罐盖，进行抽真空，真空抽至80Pa时，开始进行保真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，氩气流量控制为30～50NL/min，在真空度80Pa条件下钢水脱气处理时间10分钟；真空脱气处理完毕后关闭真空主阀，提升罐盖，对钢水取样和定氧定氢；之后对钢水进行小氩气量软吹氩处理，氩气流量为20～30NL/min，软吹氩时间为2分钟；钢水软吹氩结束后，加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；F、钢水浇铸：在中间包温度为1515～1525℃，拉速为1.7～1.9m/min，二冷比水量为0.6～0.8L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为4.0Hz的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将E步骤的钢水全程保护连铸成断面150mm×150mm的钢坯；G、钢坯加热：将F步骤钢坯送入均热段炉温为1050～1100℃的加热炉中，加热50～60分钟，钢坯出钢温度为970～1000℃，后经高压水出鳞，送入高速线材轧机进行轧制；H、控轧控冷：将G步骤得到的的钢坯送入28个机架的高速线材轧机进行轧制，在速度为0.15～0.25m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；之后在速度为10.0～13.0m/s的轧制条件下，中轧12个道次；之后进行精轧前预水冷控冷，在冷却水量为80～110m3/h条件下控冷2～3秒；之后在精轧温度为850～870℃，速度为20～65m/s的轧制条件下，精轧5～10个道次；之后在温度为820～840℃，速度为20～65m/s的条件下吐丝；吐丝后盘条进入斯太尔摩风冷线进行延迟型控制冷却；斯太尔摩风冷线控冷时风机全部关闭，开启前4台风机上方保温罩盖，辊道速度控制为0.20～0.35m/s；斯太尔摩风冷结束后集卷温度控制为600～630℃，之后将盘卷自然空冷至室温即得40Cr合金结构钢热轧圆盘条。本专利技术的有益效果：1、本专利技术提供了一种高品质40Cr合金结构钢热轧圆盘条的制备方法，钢水通过VD真空精炼处理工艺，使钢中气体含量及夹杂物显著降低，P≤0.013wt%、S≤0.005wt%，氧含量≤0.0020wt%，氮含量≤0.0040wt%，氢含量≤0.0002wt%，非金属夹杂物≤0.5级，有利于钢材塑韧性和加工变形能力的改善；轧钢工序控制较低的开轧温度、进精轧温度及吐丝温度，促进了铁素体晶粒的细化，吐丝完后的盘条采用延迟型斯太尔摩冷却方式进行控冷，在斯太尔摩辊道上以缓慢的冷速完成相变，得到细晶粒铁素体+细珠光体显微组织，钢的顶锻变形能力显著改善。2、本专利技术生产的高品质40Cr合金结构钢热轧圆盘条钢质洁净度高、夹杂物少，具有高强度及优异的塑韧性和冷镦加工变形能力，满足高级别紧固件的生产需求，钢中气体含量及夹杂物显著降低。3、本专利技术提供了一种高品质40Cr合金结构钢热轧圆盘条的制备方法，通过化学成分优化设计、KR法铁水预处理深脱硫、LD转炉冶炼、LF钢包炉精炼、VD炉真空精炼、小方坯全程保护浇注、高线控轧控冷等工艺技术，获得了具有下列质量比化学成分的高强度免退火紧固件用钢盘条：C0.39～0.43wt%、Si0.17～0.26wt%、Mn本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高品质40Cr合金结构钢热轧圆盘条的制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤：A、铁水预处理脱硫：将高炉铁水运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头插入深度控制为2000~2200mm，按12.0～14.0 kg/t钢的量，加入CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为6分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥4/5，扒净脱硫渣，得到预处理后的铁水；B、钢水冶炼：将A步骤得到的预处理后的铁水、优质废钢加入LD转炉中，进行顶底复合吹炼，分别按35.0～40.0kg/t钢、20.0～25.0kg/t钢、1.0～3.0kg/t钢的加入量，加入活性石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量≥0.10wt%，出钢温度≤1650℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为2.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20～30NL/min；C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：硅钙钡→高碳铬铁→高碳锰铁→增碳剂，依次向钢包中加入下列物质：按3.1～4.8kg/t钢的量，加入硅钙钡合金；按15.4～18.9kg/t钢的量，加入高碳铬铁；按6.4～9.1kg/t钢的量，加入高碳锰铁；按1.1kg/t钢的量，加入增碳剂；在钢包钢水量达到3/4时加完；出钢完毕后，将钢水吊送至LF精炼炉进行精炼处理；D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕的钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用氩气流量20～30NL/min吹氩2分钟，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰4.0～5.0kg/t钢、精炼渣1.0 kg/t钢、电石0.5 kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.0～6.5；根据钢样分析结果，补加合金、铝丸调整钢液成分，控制钢水氧活度≤5ppm；之后将钢水温度加热至1620～1630℃后进行喂线处理，喂入硅钙线，喂线速度为2.5m/s，喂线量为100m；喂线结束采用流量为20NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间为2分钟，之后将钢水吊至VD炉真空精炼工位；E、钢水VD炉真空精炼：将D步骤钢水吊至VD真空精炼炉后，接通吹氩管，开启氩气采用氩气流量20NL/min吹氩2分钟，之后对钢水定氧定氢，同时测温取样；取样完毕后，将真空罐盖车开至工作位，合上真空罐盖，进行抽真空，真空抽至80Pa时，开始进行保真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，氩气流量控制为30～50NL/min，在真空度80Pa条件下钢水脱气处理时间10分钟；真空脱气处理完毕后关闭真空主阀，提升罐盖，对钢水取样和定氧定氢；之后对钢水进行小氩气量软吹氩处理，氩气流量为20～30NL/min，软吹氩时间为2分钟；钢水软吹氩结束后，加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；F、钢水浇铸：在中间包温度为1515～1525℃，拉速为1.7～1.9m/min，二冷比水量为0.6～0.8L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为4.0Hz的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将E步骤的钢水全程保护连铸成断面150mm×150mm的钢坯；G、钢坯加热：将F步骤钢坯送入均热段炉温为1050～1100℃的加热炉中，加热50～60分钟，钢坯出钢温度为970～1000℃，后经高压水出鳞，送入高速线材轧机进行轧制；H、控轧控冷：将G步骤得到的的钢坯送入28个机架的高速线材轧机进行轧制，在速度为0.15～0.25m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；之后在速度为10.0～13.0 m/s的轧制条件下，中轧12个道次；之后进行精轧前预水冷控冷，在冷却水量为80～110m...

【技术特征摘要】
1.一种高品质40Cr合金结构钢热轧圆盘条的制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤：A、铁水预处理脱硫：将高炉铁水运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头插入深度控制为2000~2200mm，按12.0～14.0kg/t钢的量，加入CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为6分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥4/5，扒净脱硫渣，得到预处理后的铁水；B、钢水冶炼：将A步骤得到的预处理后的铁水、优质废钢加入LD转炉中，进行顶底复合吹炼，分别按35.0～40.0kg/t钢、20.0～25.0kg/t钢、1.0～3.0kg/t钢的加入量，加入活性石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量≥0.10wt%，出钢温度≤1650℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为2.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20～30NL/min；C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：硅钙钡→高碳铬铁→高碳锰铁→增碳剂，依次向钢包中加入下列物质：按3.1～4.8kg/t钢的量，加入硅钙钡合金；按15.4～18.9kg/t钢的量，加入高碳铬铁；按6.4～9.1kg/t钢的量，加入高碳锰铁；按1.1kg/t钢的量，加入增碳剂；在钢包钢水量达到3/4时加完；出钢完毕后，将钢水吊送至LF精炼炉进行精炼处理；D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕的钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用氩气流量20～30NL/min吹氩2分钟，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰4.0～5.0kg/t钢、精炼渣1.0kg/t钢、电石0.5kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.0～6.5；根据钢样分析结果，补加合金、铝丸调整钢液成分，控制钢水氧活度≤5ppm；之后将钢水温度加热至1620～1630℃后进行喂线处理，喂入硅钙线，喂线速度为2.5m/s，喂线量为100m；喂线结束采用流量为20NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间为2分钟，之后将钢水吊至VD炉真空精炼工位；E、钢水VD炉真空精炼：将D步骤钢水吊至VD真空精炼炉后，接通吹氩管，开启氩气采用氩气流量20NL/min吹氩2分钟，之后对钢水定氧定氢，同时测温取样；取样完毕后，将真空罐盖车开至工作位，合上真空罐盖，进行抽真空，真空抽至80Pa时，开始进行保真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，氩气流量控制为30～50NL/min，在真空度80Pa条件下钢水脱气处理时间10分钟；真空脱气处理完毕后关闭真空主阀，提升罐盖，对钢水取样和定氧定氢；之后对钢水进行小氩气量软吹氩处理，氩气流量为20～30NL/min，软吹氩时间为2分钟；钢水软吹氩结束后，加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；F、钢水浇铸：在中间包温度为1515～1525℃，拉速为1.7～1.9m/min，二冷比水量为0.6～0.8L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为4.0Hz的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将E步骤的钢水全程保护连铸成断面150mm×150mm的钢坯；G、钢坯加热：将F步骤钢坯送入均热段炉温为1050～1100℃的加热炉中，加热50～60分钟，钢坯出钢温度为970～1000℃，后经高压水出鳞，送入高速线材轧机进行轧制；H、控轧控冷：将G步骤得到的的钢坯送入2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，张卫强，杨银辉，王文峰，吴光耀，王卫东，张瑜，张志波，赵卫东，速国武，马松，
申请(专利权)人：武钢集团昆明钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53