【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于合金钢冶炼，涉及一种蜗杆用钢的制造，具体涉及一种高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢及其制造方法。
技术介绍
1、汽车转向蜗杆是一种用于转向系统中的重要零部件。蜗杆是一条具有沿轴线螺距的棒状零件，与蜗轮通过齿轮配合形成转向减速机构，从而实现汽车的转向功能，是一种重要的安全件。蜗杆的质量决定了汽车转向功能是否完善。
2、目前国内制造汽车转向蜗杆通常用55钢，55钢热处理后强度可达到700mpa~750mpa，强度达不到国外市场的需求，国内55钢制造工艺水平虽然有所提高，但是随着强度的提升，切削加工性差，加工难度高，钢的洁净度有有待提升。国内现有55钢已无法满足现代汽车转向蜗杆的需要，急需开发一种具有自主知识产权的全新的高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢，利用微合金元素提高钢的性能。
3、国家《优质碳素结构钢》（gb/t 699-2015）标准中对55钢材质进行了以下规定：c:0.52%~0.60%，si:0.17%~0.37%，mn:0.50%~0.80%，p≤0.035%，s≤0.035%，cu≤0.25%，cr≤0.25%，ni≤0.30%。一般疏松、中心疏松、锭型偏析、中心偏析≤2.5级。正火态性能：rm≥645mpa，rel≥380mpa；热轧硬度≤255hbw。非金属夹杂物a类≤2.5级，b类≤2.5级，c类≤2.5级，d类≤2.5级。目前汽车转向蜗杆用55钢热轧态性能：rm:680mpa~750mpa，rel:400mpa~430mpa；热轧硬度210hbw~23
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢，该钢种具备较《优质碳素结构钢》（gb/t 699-2015）标准中对55钢更高的切削性能、强度、纯净度和使用安全性。本专利技术的另一目的在于提供该转向器蜗杆用钢的制造方法。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、一种高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢，其由以下质量百分比的化学成分组成：c：0.61%~0.63%，si：0.20%~0.30%，mn：0.85%~0.90%，p≤0.020%，s：0.025%~0.035%，cr：0.30%~0.35%，cu≤0.15%，ni≤0.30%，mo≤0.05%，al：0.020%~0.035%，[h]≤0.00015%，[o]≤0.0012%，余量为fe。
4、本专利技术高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢化学成分的限定理由：
5、c是提高钢强度和淬硬性最有效的元素，但是，随着c含量的提高显著降低钢的塑性和冲击韧性；c还会增加钢的冷脆性和时效敏感性；本专利技术为提高汽车蜗杆用钢的强度，在现有55钢的基础上，将c含量提高0.07%，将c含量限定在0.61%～0.63%之间；
6、si在钢中作为还原剂和脱氧剂，镇静钢中一般都添加0.17%以上的si，si能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的强度和硬度，本专利技术添加0.20%~0.30%的si主要起脱氧和提高屈服强度的作用；
7、mn能够提高钢的强度、硬度和淬硬性。mn还有固溶强化的作用，可扩大奥氏体区、降低奥氏体向铁素体的转变温度，进而细化铁素体晶粒、提高钢的强韧性，但mn含量0.90%易产生偏析，提高钢的回火脆性，因此，将mn含量在55钢的基础上提升至0.85%-0.90%；
8、p在钢中一般作为有害元素。p元素使钢产生冷脆性，降低钢的韧性，同时恶化钢的焊接性能，降低塑性。因此，本专利技术将p含量严格控制在≤0.020%；
9、s易偏析元素，降低钢的延展性和韧性，对焊接性能和耐腐蚀性也有不利影响。但是，本专利技术钢种需要进行深通孔机加工，对切削性能要求非常高，需要添加0.025%以上的s元素提高钢的切削性能，所以本专利技术对s含量进行了严格控制，s:0.025%-0.035%；
10、cr能显著提高钢的强度、硬度、耐磨性和淬透性，cr含量过高会提高钢的脆性转变温度，提高回火脆性。本专利技术为提高钢的强度和表面淬火硬度，将cr元素控制在0.30%-0.35%之间；
11、cu在钢中一般作为有害元素，当cu含量超过0.20%且钢温超过1100℃时，钢材表面产生氧化脱碳，易在脱碳层晶界富集，形成铜脆、表面龟裂，严重影响钢材质量。因此，本专利技术将熔炼cu控制在≤0.15%。
12、ni能够提高钢的强度，同时保持良好的塑性和韧性，还可以降低钢的脆性转变温度，提高钢的低温冲击韧性。但是由于镍是稀缺资源，价格昂贵。本钢种将熔炼ni控制在≤0.30%。
13、mo是一种强淬透性元素，对铁素体有固溶强化的作用，能够显著提高钢的淬透性，但是mo是一种贵重金属，本专利技术不特别添加mo元素，控制残余mo≤0.05%。
14、al是强还原元素，在钢中常作为脱氧剂使用，当al含量大于0.020%时，随着al含量的增加，在钢中显著起到细化晶粒的作用；al含量过高会促进钢的石墨化倾向，降低高温强度和韧性。本专利技术为确保汽车蜗杆用钢的强韧性，将al含量限定在0.020%~0.035%。
15、h含量过高会导致钢材产生氢脆，在低于钢材极限应力的作用下产生白点，严重影响钢的疲劳寿命，所以本专利技术限制h≤0.00015%。
16、o在室温时对钢的强度影响不大，但使钢的伸长率和面缩率显著的降低，在较低温度和o含量极低时，材料的强度、塑性均随o含量的增加而急剧降低。冲击性能方面，随着o含量的增加冲击的最大值逐渐降低，脆性转变温度却很快地升高，脆性转变温度的范围也随着变宽。同时，随着o含量的增加，材料的氧化夹杂物出现几率大大增加，从而降低材料的疲劳寿命。本专利技术及生产工艺可以将o含量稳定控制在0.0012%以内。
17、本专利技术的进一步改进方案为：
18、一种高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢的制造方法，所述制造方法依次包括原料选择、转炉冶炼、精炼、rh真空脱气、夹杂物变性与软吹、连铸、加热、轧制以及精整。
19、进一步的，所述原料选择时，选用s含量为0.015%~0.035%的铁水冶炼，利用铁水中的残余s调整s元素。
20、进一步的，所述转炉冶炼时，在90t以上的顶底复吹式转炉中进行吹炼，以85%铁水+15%废钢为原料进行初炼；出钢10t~20t加入90kg~110kg铝饼进行强脱氧，随后加入低氮增碳剂，出钢30吨后加入540kg硅锰、270kg低钛高碳铬铁、400kg锰铁、180kg硅铁进行成分初调，随后先后加入合成精炼渣、石英砂、石灰；出钢末期采用滑板进行挡渣，确保无渣出钢，避免钢水回p。
21、进一步的，所述精炼时，在100t以上的l本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢，其特征在于，由以下质量百分比的化学成分组成：C：0.61%~0.63%，Si：0.20%~0.30%，Mn：0.85%~0.90%，P≤0.020%，S：0.025%~0.035%，Cr：0.30%~0.35%，Cu≤0.15%，Ni≤0.30%，Mo≤0.05%，Al：0.020%~0.035%，[H]≤0.00015%，[O]≤0.0012%，余量为Fe。
2.如权利要求1所述的一种高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢的制造方法，其特征在于，所述制造方法依次包括原料选择、转炉冶炼、精炼、RH真空脱气、夹杂物变性与软吹、连铸、加热、轧制以及精整。
3.根据权利要求2所述的一种高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢的制造方法，其特征在于：所述原料选择时，选用S含量为0.015%~0.035%的铁水冶炼。
4.根据权利要求2所述的一种高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢的制造方法，其特征在于：所述转炉冶炼时，在90t以上的顶底复吹式转炉中进行吹炼，以85%铁水+15%废钢
5.根据权利要求2所述的一种高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢的制造方法，其特征在于：所述精炼时，在100t以上的LF炉中进行钢水脱氧、控硫及合金化，加入150kg石灰调渣；精炼化渣后立即加入少量；低钛高碳铬铁、锰铁、硅铁进行合金精调，确保精炼第二样；精炼时间控制在50min以上，精炼过程全程弱搅拌，通过长时间钢渣反应脱氧、去除夹杂，同时防止钢水二次氧化；控制精炼吊包S含量0.023%~0.028%，精炼后期严禁喂入硫磺线。
6.根据权利要求2所述的一种高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢的制造方法，其特征在于：所述RH真空脱气时，在100t双工位RH炉中进行真空脱气处理，在真空度80pa以下保持时间≥28min，控制钢水破空H≤1.3ppm。
7.根据权利要求2所述的一种高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢的制造方法，其特征在于：所述夹杂物变性与软吹时，RH真空脱气后第一时间喂入50m~80m硅钙线对夹杂物变性处理，同时进行软吹，软吹时间保持在20~35分钟，确保夹杂物充分上浮去除。
8.根据权利要求2所述的一种高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢的制造方法，其特征在于：所述连铸时，采用210mm×210mm方坯连铸机浇铸，使用低硅中间包覆盖剂、高碳钢专用结晶器保护渣，采用保护渣自动烘烤、自动添加装置确保均匀及时添加，实行全程全保护浇铸生产连铸方坯；采用M-EMS+F-EMS两段电磁搅拌装置，充分均匀组织，提高铸坯内部质量，采用2mm、3mm、3mm、2mm的位移模式进行轻压下，提高内部质量，减轻中心疏松、降低偏析。
9.根据权利要求2所述的一种高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢的制造方法，其特征在于：所述加热时，连铸坯剔除切割瘤后，采用蓄热式步进燃气加热炉加热，钢坯加热采用全自动智能燃烧系统，加热温度偏差不超过±5℃，加热2段炉气温度控制在1090℃~1120℃，均热段炉气温度控制在1120℃~1150℃，加热时间控制在110min-130min。
10.根据权利要求2所述的一种高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢的制造方法，其特征在于：所述轧制时，采用高温轧制，开轧温度控制在1020℃~1040℃，采用18架连轧机+4架重型KOCKS轧机进行轧制；
...【技术特征摘要】
1.一种高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢，其特征在于，由以下质量百分比的化学成分组成：c：0.61%~0.63%，si：0.20%~0.30%，mn：0.85%~0.90%，p≤0.020%，s：0.025%~0.035%，cr：0.30%~0.35%，cu≤0.15%，ni≤0.30%，mo≤0.05%，al：0.020%~0.035%，[h]≤0.00015%，[o]≤0.0012%，余量为fe。
2.如权利要求1所述的一种高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢的制造方法，其特征在于，所述制造方法依次包括原料选择、转炉冶炼、精炼、rh真空脱气、夹杂物变性与软吹、连铸、加热、轧制以及精整。
3.根据权利要求2所述的一种高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢的制造方法，其特征在于：所述原料选择时，选用s含量为0.015%~0.035%的铁水冶炼。
4.根据权利要求2所述的一种高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢的制造方法，其特征在于：所述转炉冶炼时，在90t以上的顶底复吹式转炉中进行吹炼，以85%铁水+15%废钢为原料进行初炼；出钢10t~20t加入90kg~110kg铝饼进行强脱氧，随后加入低氮增碳剂，出钢30吨后加入540kg硅锰、270kg低钛高碳铬铁、400kg锰铁、180kg硅铁进行成分初调，随后先后加入合成精炼渣、石英砂、石灰；出钢末期采用滑板进行挡渣，确保无渣出钢，避免钢水回p。
5.根据权利要求2所述的一种高洁净度、高强度、易切削商用车转向器蜗杆用钢的制造方法，其特征在于：所述精炼时，在100t以上的lf炉中进行钢水脱氧、控硫及合金化，加入150kg石灰调渣；精炼化渣后立即加入少量；低钛高碳铬铁、锰铁、硅铁进行合金精调，确保精炼第二样；精炼时间控制在50min以上，精炼过程全程弱搅拌，通过长时间钢渣反应脱氧、去除夹杂，同时防...
【专利技术属性】
技术研发人员：左辉，翟万里，肖梦旋，朱小龙，郑力宁，石可伟，
申请(专利权)人：江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。