一种圆坯生产塑机料筒用非调质钢的制备方法技术

本发明专利技术属于非调质钢技术领域，具体涉及一种圆坯生产塑机料筒用非调质钢的制备方法；工艺流程包括：铁水+废钢

【技术实现步骤摘要】
一种圆坯生产塑机料筒用非调质钢的制备方法


[0001]本专利技术属于非调质钢
，具体涉及一种圆坯生产塑机料筒用非调质钢的制备方法。

技术介绍

[0002]为响应国家号召发展“双碳”经济，各行业均在加快进行产业结构、能源结构等的调整。钢铁行业要降低排放，发展高性能、非调质钢等绿色产品是大势所趋。
[0003]注塑机机筒是注塑机中核心部件之一，应用范围在注塑成型、挤出成型、吹塑成型等制造领域，在注塑机实现对不同状态的塑料输送、压实、施压射出等功能，注塑机筒是决定注塑机使用性能和使用寿命的关键性因素。目前市场上注塑机料筒，外壳使用的材质是不调质的40Cr和42CrMo合金结构钢，内孔为含W、Ni等粉末冶金材料的双金属料筒，其失效模式是由于不调质，外壳材料硬度低、使用过程中易开裂、变形。主要原因是热轧状态的40Cr、42CrMo圆钢的硬度低、强度低、带状偏析重。使用圆坯生产的圆钢其偏析相对于方坯小得多，主要还是其冷却更均匀，枝晶偏析轻；同时由于热轧态40Cr、42CrMo强度低、硬度低的特性，针对注塑机机筒使用性能要求需要针对性的研究；另一方面经调研发现，受制于大规格圆棒生产难度大，国内外钢厂具备大规格组距产品控轧控冷的半连轧制(开坯机+精轧+穿水冷却)鲜有报道；因此针对直接切削用钢产品，力学性能和组织要求，亟需研究一种新的工艺解决钢的硬度低、强度低、偏析的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，针对塑机机筒用产品采用40Cr和42CrMo热轧态强度低、硬度低、易开裂变形等难以满足使用要求的技术问题，提供一种塑机机筒用直接切削用钢生产方法。
[0005]为实现上诉目的，本专利技术首先针对一种圆坯生产塑机料筒用非调质钢成分进行设计，按照重量百分比包括如下的化学成分：C：0.43～0.50％、Si：0.60～0.70％、Mn：1.50～1.60％、P≤0.030％、S：0.010～0.030％、Cr：0.20～0.30％、V：0.10％～0.20％、Ti:0.010％～0.030％、Ni≤0.030％、Al≤0.030％、Cu≤0.20％、N：130～200ppm、H≤2.0ppm、O≤20ppm；余量为Fe及不可避免杂质。
[0006]本专利技术各化学元素设计原理，如下所述：
[0007]C:碳是非调质钢最有效强化和最廉价的元素之一，通过间隙固溶强化增加钢的强度和硬度，增加碳可使得组织中提高珠光体的含量，组织中碳化物增多，但碳使用过多使得韧性下降，本专利技术碳含量控制在0.43％～0.50％。
[0008]Si:硅在非调钢中，能有效控制组织中铁素体含量和形态同时具有较强的固溶强化作用，但含量过高会增加马氏体含量从而强度增加韧性降低，同时硅含量过高生产工艺性能不好控制。本专利技术硅含量控制在0.60～0.70％。
[0009]Mn:锰在非调钢中，具有固溶强化、细晶强化作用，扩大奥氏体相区范围，降低相变
温度对控轧控冷工艺获得优良的性能具有帮助，增加珠光体含量以及珠光体片层间距变小，从而导致强度和韧性均有所提高。锰含量太高会产生偏析以及铸坯表面质量不易控制，锰含量太低强度和硬度则达不到，本专利技术锰含量选择控制1.50～1.60％。
[0010]S:硫在非调钢中，通过控制第二相硫化物的分布和形态，添加适当的S含量硫化物形态和大小可以改善切削加工性能，硫化物在控轧控冷过程创造更多形核位置起到细化组织晶粒作用。硫含量太高易造成偏析严重以及连铸生产连浇炉次带来限制，综合考虑本专利技术硫含量控制在0.010～0.030％。
[0011]Cr:铬在非调钢中，具有固溶强化作用、细晶强化作用，增加珠光体含量以及珠光体片层间距变小，从而导致强度和韧性均有所提高。本专利技术硅含量控制在0.20～0.30％
[0012]V:钒在非调钢中，在控轧待温过程中具有析出强化作用、细晶强化作用、沉淀强化作用，与氮具有极强的亲和力形成氮化物在组织中组织晶粒长大。本专利技术硫含量控制在0.10～0.30％。
[0013]Ti:钒在非调钢中，主要和碳、氮形成化合物，在组织和晶界处阻碍奥氏体长大起到细化晶粒作用。
[0014]本专利技术提供一种圆坯生产塑机料筒用非调质钢的制备方法，工艺流程主要包括：铁水+废钢
→
电炉
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LF精炼
→
VD真空精炼
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圆坯连铸
→
缓冷
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加热、开坯
→
待温
→
连轧
→
穿水
→
缓冷入坑；
[0015]具体步骤如下：
[0016](1)电炉冶炼：终点碳控制0.10
‑
0.30％；终点磷控制≤0.015％，目标出钢温度≥1620℃；
[0017](2)LF钢包精炼：钢包精炼采用Fe
‑
Si粉及Si
‑
C渣面扩散脱氧，精炼时间≥35分钟，白渣时间≥20分钟，精炼渣碱度控制在3～5；
[0018](3)VD钢包真空精炼：在67Pa高真空度以下保持时间大于12min，氢含量控制在1.5ppm以下；喂硫磺线S含量控制在0.015～0.020％；软吹时间≥15分钟，保证钢液波动，且不裸露钢液；
[0019](4)连铸：使用圆坯浇注，根据不同圆钢直径选取不同的圆坯坯型：当直径≤105mm时，圆钢用380mm圆坯；当105＜直径≤160mm时，使用500mm圆坯；连铸圆坯进坑缓冷；
[0020]当为380mm圆坯时，开浇炉过热度25
‑
40℃，连浇炉过热度18
‑
35℃，Φ380坯型拉速控制在0.65～0.67m/min，结晶器搅拌参数I＝245～255A，f＝1.8～2.2Hz；铸搅参数I＝190～210A，f＝7.8～8.2Hz；末搅参数I＝1090～1110A，f＝7.8～8.2Hz；
[0021]当为500mm圆坯时，开浇炉过热度25
‑
40℃，连浇炉过热度18
‑
35℃，Φ500坯型拉速控制在0.39～0.40m/min，结晶器搅拌参数I＝195～205A，f＝1.8～2.2Hz；铸搅参数I＝175～185A，f＝7.8～8.2Hz；末搅参数I＝995～1005A，f＝7.8～8.2Hz；
[0022](5)加热：钢坯进连续加热炉加热，加热炉分为三个阶段，预热段≤900℃，加热段900
‑
1250，高温段按照1180～1260℃，加热总时间6～8h使坯料加热均匀化，在此温度区间合金元素充分固溶、组织完全奥实体化；
[0023](6)除磷：钢坯满足加热时间后，钢坯进入轧制辊道，将钢坯采用高压水除鳞机去除钢坯表面的氧化铁皮；防止成品圆钢表面产生凹坑、麻点等缺陷；
[0024](7)开坯：钢坯采用二辊Φ1320mm往复式轧机经过7～10道次轧制成中间矩形坯，
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆坯生产塑机料筒用非调质钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：具体步骤如下：(1)电炉冶炼：终点碳控制0.10
‑
0.30％；终点磷控制≤0.015％，目标出钢温度≥1620℃；(2)LF钢包精炼：钢包精炼采用Fe
‑
Si粉及Si
‑
C渣面扩散脱氧，精炼时间≥35分钟，白渣时间≥20分钟，精炼渣碱度控制在3～5；(3)VD钢包真空精炼：在67Pa高真空度以下保持时间大于12min，氢含量控制在1.5ppm以下；喂硫磺线S含量控制在0.015～0.020％，软吹时间≥15分钟；(4)连铸：使用圆坯浇注，根据不同圆钢直径选取不同的圆坯坯型：当直径≤105mm时，圆钢用380mm圆坯；当105＜直径≤160mm时，使用500mm圆坯；连铸圆坯进坑缓冷；当为380mm圆坯时，开浇炉过热度25
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40℃，连浇炉过热度18
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35℃，Φ380坯型拉速控制在0.65～0.67m/min，结晶器搅拌参数I＝245～255A，f＝1.8～2.2Hz；铸搅参数I＝190～210A，f＝7.8～8.2Hz；末搅参数I＝1090～1110A，f＝7.8～8.2Hz；当为500mm圆坯时，开浇炉过热度25
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40℃，连浇炉过热度18
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35℃，Φ500坯型拉速控制在0.39～0.40m/min，结晶器搅拌参数I＝195～205A，f＝1.8～2.2Hz；铸搅参数I＝175～185A，f＝7.8～8.2Hz；末搅参数I＝995～1005A，f＝7.8～8.2Hz；(5)加热：钢坯进连续加热炉加热，加热炉分为三个阶段，预热段≤900℃，加热段900
‑
1250，高温段按照1180～1260℃，加热总时间6～8h使坯料加热均匀化，在此温度区间合金元素充分固溶、组织完全奥实体化；(6)除磷：钢坯满足加热时间后，钢坯进入轧制辊道，将钢坯采用高压水除鳞机去除钢坯表面的氧化铁皮；(7)开坯：钢坯采用二辊Φ1320mm往复式轧机经过7～10道次轧制成中间矩形坯，开坯轧制温度1020～1120℃，前4道单道次变形量≥90mm；(8)待温：轧制的中间矩形坯出开坯机在待温台架待温，待温处理后的温度为850～920℃，待温处理的时间为4～6分钟；该...

【专利技术属性】
技术研发人员：高华耀，刘栋林，龚宝声，周湛，俞杰，朱康宁，单文瑞，
申请(专利权)人：江苏联峰能源装备有限公司，
类型：发明
国别省市：