專利名稱：1100Mpa級非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于合金鋼生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種1100Mpa級非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
目前機(jī)械制造行業(yè)大量使用的碳素結(jié)構(gòu)鋼及合金鋼結(jié)構(gòu)制作機(jī)械零件，為使零件具有良好的綜合力學(xué)性能，一般都要經(jīng)過調(diào)質(zhì)熱處理，為了節(jié)約能源、降低制造成本，國內(nèi)外均致力于開發(fā)無需調(diào)質(zhì)熱處理的結(jié)構(gòu)鋼，但直到現(xiàn)在，能夠適合工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品不經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，其鋼材經(jīng)冷加工后力學(xué)性能既能達(dá)到1100Mpa以上強(qiáng)度，同時又具有大于10％以上延伸率的均未見報(bào)道，因此，研究開發(fā)生產(chǎn)1100Mpa級非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼及其生產(chǎn)方法具有廣闊的市場前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種熱加工抗拉強(qiáng)度大于860Mpa、延伸率大于22％、直接冷軋加工強(qiáng)度性能達(dá)到1100Mpa以上、延伸率大于10％的1100Mpa級非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼及其生產(chǎn)方法。
本發(fā)明所述1100Mpa級非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼，其化學(xué)成分按重量wt％含有C0.29-0.35，Si0.22-0.45，Mn1.40-1.75，P、S0.002-0.035，Als0.015-0.040，V0.05-0.12，Ti0.015-0.030、Cr0.04-0.30、Ni、Cu0.01-0.30、N80-120ppm，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
所述1100Mpa級非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)工藝步驟是冶煉—爐外精練—連鑄—熱帶軋制—冷軋帶鋼；所述冶煉工序采用電爐或轉(zhuǎn)爐，在電爐冶煉時，爐內(nèi)加優(yōu)質(zhì)廢鋼并配置鐵水比為30-40％，冶煉用原輔材料應(yīng)保持干燥，嚴(yán)格控制鋼中的砷、鉛等有害元素，控制鋼中氮含量在80-120ppm，出鋼溫度為1600-1680℃；所述爐外精練的時間為30-50分鐘，在精練合金化過程中，所有脫氧合金化結(jié)束后，依次加入FeV、Al合金；在加入FeV合金之后吹氬1-2分鐘，再加入Al合金，然后軟吹5-10分鐘時間，精練后進(jìn)行鈣處理，促進(jìn)夾雜物的上浮和“變性”；所述連鑄工序采用全過程保護(hù)澆注，開啟結(jié)晶器電磁攪拌裝置，目標(biāo)過熱度為10-30℃，冷卻強(qiáng)度為中弱冷，拉速為1.8-3.0m/mim；在熱帶軋制工序中，熱軋生產(chǎn)板帶的鋼坯加熱溫度為1050-1200℃，開軋溫度為1000-1050℃，終軋溫度為860-930℃，軋制過程中，增大精軋機(jī)組最后三道次的壓下量，終軋后在冷卻鏈板上采用強(qiáng)制風(fēng)冷，以促使軋材均勻快速冷卻，保持冷卻速度為6-10℃/s，卷取溫度控制在550-650℃；冷軋帶鋼工序是將熱軋材在酸洗后直接進(jìn)行大壓下量冷軋加工，冷軋過程總壓下率為66-80％。
本發(fā)明所述1100Mpa級非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼的化學(xué)成分優(yōu)選范圍按重量wt％含有C0.30-0.33，Si0.27-0.40，Mn1.50-1.70，P、S0.010-0.030，Als0.020-0.035，V0.08-0.10，Ti0.018-0.028、Cr0.10-0.26、Ni、Cu0.08-0.25、N90-120ppm，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
所述1100Mpa級非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼是采用以下優(yōu)選的工藝步驟實(shí)現(xiàn)的冶煉—爐外精練—連鑄—熱帶軋制—冷軋帶鋼；所述冶煉工序采用電爐或轉(zhuǎn)爐，在電爐冶煉時，爐內(nèi)加優(yōu)質(zhì)廢鋼并配置鐵水比為33-48％，冶煉用原輔材料應(yīng)保持干燥，嚴(yán)格控制鋼中的砷、鉛等有害元素，控制鋼中氮含量在90-120ppm，出鋼溫度為1620-1680℃；所述爐外精練的時間為35-50分鐘，在精練合金化過程中，所有脫氧合金化結(jié)束后，依次加入FeV、Al合金；在加入FeV合金之后吹氬1-2分鐘，再加入Al合金，然后軟吹7-10分鐘時間，精練后進(jìn)行鈣處理，促進(jìn)夾雜物的上浮和“變性”；所述連鑄工序采用全過程保護(hù)澆注，開啟結(jié)晶器電磁攪拌裝置，目標(biāo)過熱度為15-30℃，冷卻強(qiáng)度為中弱冷，拉速為2.0-3.0m/mim；在熱帶軋制工序中，熱軋生產(chǎn)板帶的鋼坯加熱溫度為1070-1200℃，開軋溫度為1020-1050℃，終軋溫度為870-920℃，軋制過程中，增大精軋機(jī)組最后三道次的壓下量，終軋后在冷卻鏈板上采用強(qiáng)制風(fēng)冷，以促使軋材均勻快速冷卻，保持冷卻速度為7-9℃/s，卷取溫度控制在570-630℃；冷軋帶鋼工序是將熱軋材在酸洗后直接進(jìn)行大壓下量冷軋加工，冷軋過程總壓下率為70-80％。
本發(fā)明所述1100Mpa級非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼的化學(xué)成分按重量wt％的最佳含量為C0.35，Si0.40，Mn1.70，P、S0.030，Als0.030，V0.12，Ti0.030、Cr0.30、Ni、Cu0.30、N110ppm，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
所述1100Mpa級非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼可采用以下最佳工藝步驟實(shí)現(xiàn)的冶煉—爐外精練—連鑄—熱帶軋制—冷軋帶鋼；所述冶煉工序采用電爐或轉(zhuǎn)爐，在電爐冶煉時，爐內(nèi)加優(yōu)質(zhì)廢鋼并配置鐵水比為3540％，冶煉用原輔材料應(yīng)保持干燥，嚴(yán)格控制鋼中的砷、鉛等有害元素，控制鋼中氮含量在110ppm，出鋼溫度為1650℃；
所述爐外精練的時間為450分鐘，在精練合金化過程中，所有脫氧合金化結(jié)束后，依次加入FeV、Al合金；在加入FeV合金之后吹氬1.2分鐘，再加入Al合金，然后軟吹8分鐘時間，精練后進(jìn)行鈣處理，促進(jìn)夾雜物的上浮和“變性”；所述連鑄工序采用全過程保護(hù)澆注，開啟結(jié)晶器電磁攪拌裝置，目標(biāo)過熱度為25℃，冷卻強(qiáng)度為中弱冷，拉速2.5m/mim；在熱帶軋制工序中，熱軋生產(chǎn)板帶的鋼坯加熱溫度為1150℃，開軋溫度為1050℃，終軋溫度為920℃，軋制過程中，增大精軋機(jī)組最后三道次的壓下量，終軋后在冷卻鏈板上采用強(qiáng)制風(fēng)冷，以促使軋材均勻快速冷卻，保持冷卻速度為8℃/s，卷取溫度控制在620℃；冷軋帶鋼工序是將熱軋材在酸洗后直接進(jìn)行大壓下量冷軋加工，冷軋過程總壓下率為75％。
本發(fā)明方法生產(chǎn)的板帶車工年品抗拉強(qiáng)度達(dá)到1100Mpa級別，具有綜合力學(xué)性能優(yōu)良、延伸率好，且生產(chǎn)工藝穩(wěn)定易行，能耗低、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，并可向圓鋼延伸，適用于包裝行業(yè)的棉花胎、冷熱板卷的高強(qiáng)度捆帶、制鞋印刷行業(yè)的切割刀具、汽車行業(yè)的軸類結(jié)構(gòu)件等，它是輕工、機(jī)械制造業(yè)應(yīng)用廣泛的材料之一。
本發(fā)明中有關(guān)化學(xué)成分設(shè)計(jì)的作用和特點(diǎn)如下C0.29～0.35％，碳是保證鋼的強(qiáng)度和硬度等機(jī)械性能的基本元素，同時碳和氮和鋼中的釩、鈦等元素形成穩(wěn)定的碳氮化合物具有細(xì)晶和沉淀強(qiáng)化作用，碳太低鋼的強(qiáng)度和硬度得不到保證，太高則增加鋼的冷脆和時效傾向性并降低鋼的韌性和塑性；Si0.20～04.5％硅在煉鋼過程作為脫氧劑及強(qiáng)化鐵素體的必要元素，高于0.45％則降低鋼的韌性；Mn1.45～1.75％，錳作為脫氧劑和鋼的強(qiáng)化元素，可提高V、Ti在奧氏體中的固溶度積，增強(qiáng)沉淀強(qiáng)化效果，提高鋼的強(qiáng)度和韌性，同時與鋼中S作用形成Mns，改善鋼的熱加工性能和降低鋼的冷脆傾向；但Mn過高則會增大珠光體的顆粒尺寸和引起偏析；V0.05～0.12％、Ti0.015～0.030％，釩和鈦在鋼中主要與C、N元素形成極穩(wěn)定的碳氮化合物，起細(xì)化晶粒和沉淀析出強(qiáng)化作用，以保證鋼在熱軋加工后獲得良好的綜合力學(xué)性能和較高的沖擊韌性，故本發(fā)明鋼要求含有80～120ppm的氮含量，比較適合于電爐冶煉，若在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)則應(yīng)增氮；另外鈦還能減少因S、P偏高所引起的脆裂傾向，促進(jìn)貝氏體形成作用；Als0.015～0.040％，鋁是鋼中的終脫氧劑，同時和N結(jié)合形成彌散的ALN顆粒阻止奧氏體晶粒長大，起到細(xì)化晶粒作用，從而提高鋼的常溫沖擊韌性和降低冷脆傾向，但因Al極易和氧結(jié)合形成Al2O3，若去除不凈將形成脆性夾雜，因此過高的鋁有可能使鋼的塑性和韌性顯著下降，同時引起鋼水澆注困難；Cr0.04～0.30％，鉻是碳化物的形成元素，提高鋼的強(qiáng)度和韌性，也可降低貝氏體的轉(zhuǎn)變開始溫度，有利于貝氏體的獲得；Ni、Cu0.01～0.30％，鎳和銅在本發(fā)明中主要以殘余元素考慮，盡管Cu作為合金元素有利于形成較高的位錯密度增加強(qiáng)度、直接促進(jìn)貝氏體相變，改善冷加工性能等作用，但銅在熱加工時易產(chǎn)生熱脆，使鋼表面產(chǎn)生網(wǎng)裂，塑韌性降低；P、S0.002～0.035％，本發(fā)明中磷硫?yàn)橛泻﹄s質(zhì)元素，其中磷促進(jìn)Mn的偏析和自身偏析，易在鋼中形成共晶帶狀組織、增大鋼的冷脆性硫和Fe形成低熔點(diǎn)共晶體，偏析于晶界，使鋼產(chǎn)生熱脆，故本發(fā)明要求P、S含量越低越好。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所述1100Mpa級非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼的化學(xué)成分按重量wt％含有C0.29-0.35，Si0.22-0.45，Mn1.40-1.75，P、S0.002-0.035，Als0.015-0.040，V0.05-0.12，Ti0.015-0.030、Cr0.04-0.30、Ni、Cu0.01-0.30、N80-120ppm，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；所述1100Mpa級非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼是采用冶煉—爐外精練—連鑄—熱帶軋制—冷軋帶鋼工藝步驟實(shí)現(xiàn)的所述冶煉工序采用電爐或轉(zhuǎn)爐，在電爐冶煉時，爐內(nèi)加優(yōu)質(zhì)廢鋼并配置鐵水比為30-40％，冶煉用原輔材料應(yīng)保持干燥，嚴(yán)格控制鋼中的砷、鉛等有害元素，控制鋼中氮含量在80-120ppm，出鋼溫度為1600-1680℃；所述爐外精練的時間為30-50分鐘，在精練合金化過程中，所有脫氧合金化結(jié)束后，依次加入FeV、Al合金；在加入FeV合金之后吹氬1-2分鐘，再加入Al合金，然后軟吹5-10分鐘時間，精練后進(jìn)行鈣處理，促進(jìn)夾雜物的上浮和“變性”；所述連鑄工序采用全過程保護(hù)澆注，開啟結(jié)晶器電磁攪拌裝置，目標(biāo)過熱度為10-30℃，冷卻強(qiáng)度為中弱冷，拉速為1.8-3.0m/mim；在熱帶軋制工序中，熱軋生產(chǎn)板帶的鋼坯加熱溫度為1050-1200℃，開軋溫度為1000-1050℃，終軋溫度為860-930℃，軋制過程中，增大精軋機(jī)組最后三道次的壓下量，終軋后在冷卻鏈板上采用強(qiáng)制風(fēng)冷，以促使軋材均勻快速冷卻，保持冷卻速度為6-10℃/s，卷取溫度控制在550-650℃；冷軋帶鋼工序是將熱軋材在酸洗后直接進(jìn)行大壓下量冷軋加工，冷軋過程總壓下率為66-80％。
本發(fā)明潤滑油小樣和中樣行車試驗(yàn)結(jié)論如下(1)本發(fā)明潤滑油能夠滿足公交汽車天然氣與汽油兩用燃料發(fā)動機(jī)的潤滑要求。
(2)本發(fā)明潤滑油在公交汽車天然氣/汽油兩用燃料發(fā)動機(jī)上使用能夠延長換油周期，延長發(fā)動機(jī)大修里程。
3、本發(fā)明滑油與15W/40SF級汽油機(jī)潤滑油對比發(fā)動機(jī)臺架檢驗(yàn)本發(fā)明的申請人采用本發(fā)明實(shí)施例1制備的本發(fā)明潤滑油委托西安汽車產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站進(jìn)行了發(fā)動對比機(jī)臺架檢驗(yàn)，試驗(yàn)情況如下試驗(yàn)地點(diǎn)西安汽車產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站。
試驗(yàn)時間2006年3月22日，環(huán)境狀況大氣壓力96.8kPa，干球溫度18.0℃，濕球溫度10.0℃。
試驗(yàn)燃料燃料為車用天然氣；潤滑油試驗(yàn)潤滑油為本發(fā)明滑油，對比試驗(yàn)潤滑油為15W/40SF級汽油機(jī)潤滑油。
試驗(yàn)儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備見表34表34 發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)項(xiàng)目對發(fā)動機(jī)使用本發(fā)明滑油與15W/40SF級汽油機(jī)潤滑油分別進(jìn)行以下檢驗(yàn)發(fā)動機(jī)外特性試驗(yàn)；發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為1800r/min時的負(fù)荷特性試驗(yàn)；怠速、高怠速排氣污染物試驗(yàn)。
試驗(yàn)結(jié)果發(fā)動機(jī)外特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表36、表37，外特性試驗(yàn)曲線見

圖1，負(fù)荷特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表38、表39，負(fù)荷特性試驗(yàn)曲線見圖2，怠速、高怠速污染物測試結(jié)果見表35。
權(quán)利要求
1.1100Mpa級非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼，其化學(xué)成分按重量wt％含有C0.29-0.35，Si0.22-0.45，Mn1.40-1.75，P、S0.002-0.035，Als0.015-0.040，V0.05-0.12，Ti0.015-0.030、Cr0.04-0.30、Ni、Cu0.01-0.30、N80-120ppm，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1100Mpa級非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)工藝步驟是冶煉—爐外精練—連鑄—熱帶軋制—冷軋帶鋼；所述冶煉工序采用電爐冶煉，爐內(nèi)加優(yōu)質(zhì)廢鋼并配置鐵水比為30-40％，冶煉用原輔材料應(yīng)保持干燥，嚴(yán)格控制鋼中的砷、鉛等有害元素，控制鋼中氮含量在80-120ppm，出鋼溫度為1600-1680℃；所述爐外精練的時間為30-50分鐘，在精練合金化過程中，所有脫氧合金化結(jié)束后，依次加入FeV、Al合金；在加入FeV合金之后吹氬1-2分鐘，再加入Al合金，然后軟吹5-10分鐘時間，精練后進(jìn)行鈣處理，促進(jìn)夾雜物的上浮和“變性”；所述連鑄工序采用全過程保護(hù)澆注，開啟結(jié)晶器電磁攪拌裝置，目標(biāo)過熱度為10-30℃，冷卻強(qiáng)度為中弱冷，拉速為1.8-3.0m/mim；在熱帶軋制工序中，熱軋生產(chǎn)板帶的鋼坯加熱溫度為1050-1200℃，開軋溫度為1000-1050℃，終軋溫度為860-930℃，軋制過程中，增大精軋機(jī)組最后三道次的壓下量，終軋后在冷卻鏈板上采用強(qiáng)制風(fēng)冷，以促使軋材均勻快速冷卻，保持冷卻速度為6-10℃/s，卷取溫度控制在550-650℃；冷軋帶鋼工序是將熱軋材在酸洗后直接進(jìn)行大壓下量冷軋加工，冷軋過程總壓下率為66-80％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種1100Mpa級非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼及其生產(chǎn)方法，其化學(xué)成分按重量wt％含有C0.29－0.35，Si0.22－0.45，Mn1.40－1.75，P、S0.002－0.035，Als0.015－0.040，V0.05－0.12，Ti0.015－0.030、Cr0.04－0.30、Ni、Cu0.01－0.30、N80－120ppm，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其生產(chǎn)工藝步驟是冶煉—爐外精練—連鑄—熱帶軋制—冷軋帶鋼；本發(fā)明方法生產(chǎn)的板帶具有綜合力學(xué)性能優(yōu)良、延伸率好，且生產(chǎn)工藝穩(wěn)定易行，能耗低、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，并可向圓鋼延伸，它是一種適合在輕工、機(jī)械制造業(yè)廣泛應(yīng)用的材料。
文檔編號B22D11/16GK1861831SQ20061005193
公開日2006年11月15日 申請日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月13日
發(fā)明者胡文豪, 金耀輝, 林憲, 翁偉民, 詹啟財(cái), 吳伊蘭 申請人:杭州鋼鐵集團(tuán)公司