一種35MnB鋼及其制備方法
【專利摘要】一種35MnB鋼，其組分重量百分含量為：C：0.33%～0.36%，Si：0.20%～0.30%，Mn：1.20～1.40%，Cr：≤0.30%，S≤0.025%，P≤0.025%，Ni≤0.20%，Cu≤0.20%，Ti：0.015%～0.035%，B：0.0005～0.0030%，Al：0.015～0.035%，[O]≤20×10-6，[N]≤35×10-6；并通過轉(zhuǎn)爐冶煉，然后進行LF鋼包爐精煉，再次通過RH真空脫氣，最后通過連鑄獲得鑄坯。從根本上降低生產(chǎn)該鋼種的能耗成本；降低35MnB鋼的B元素損耗，提高了煉鋼過程硼鐵的收得率，可以改進35MnB鋼淬透性的穩(wěn)定性；同時采用低過熱度、電磁攪拌、恒溫恒速澆鑄工藝，減少C、Mn等元素的偏析，使成分更加均勻，降低淬透性的波動。
【專利說明】一種35MnB鋼及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于特殊鋼類冶煉【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種用于挖掘機、推土機等工程機械和坦克等軍工機械的履帶鏈軌節(jié)，承受沖擊和負荷的汽車轉(zhuǎn)向節(jié)、齒輪等機械零件，對耐磨性要求較高的機床蝸桿、連桿等傳動零件的35MnB鋼及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]35MnB鋼淬透性好，經(jīng)過不同的熱處理可以滿足多種性能條件和用途，經(jīng)調(diào)質(zhì)后可用于制造承受中等負荷及中等速度工作的機械零件；經(jīng)淬火及低溫回火后可用于制造承受重負荷、低沖擊及具有耐磨性的零件；經(jīng)碳氮共滲處理可用于各種傳動零件。35MnB鋼中硼能有效的提高鋼的淬透性，其原理是以固溶形式存在的微量硼(0.001%左右)可以吸附在奧氏體晶界，降低晶界能量，阻抑鐵素體晶核的形成，成倍地提高中低碳鋼的淬透性，因此中低碳鋼常添加0.0005~0.0035%的微量硼來提高鋼的淬透性。但是硼是極活潑的元素，與氧、氮均有很強的親和力，很容易被氧化生成B6O或B2O3,或者與氮化合生成BN，這些均是阻止含硼鋼的硼發(fā)揮提高淬透性作用的有害物質(zhì)。因此，為保證硼提高淬透性的作用，必須在鋼的冶煉過程中首先采用鋁脫去鋼水中的自由氧，并用釩或鈦固定鋼水中的氮，才能保證加入硼的有效作用。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)主要采用電爐+LF爐精煉+VD (或RH)脫氣處理的工藝路徑生產(chǎn)35MnB，該方法具有以下幾 個主要的缺點:
1、電爐主要采用廢鋼為原料進行生產(chǎn)，廢鋼中的雜質(zhì)元素、殘余元素的含量比較高，可控性較差。
[0004]2、電爐生產(chǎn)耗電量大，導致35MnB鋼的能耗成本增高。
[0005]3、電爐冶煉過程中電弧會將空氣中的氮氣電解，導致鋼水中的N含量急劇升高，為了保證酸溶B的含量，需要添加較多的釩鐵和鈦鐵進行固氮，增加了固氮的成本和難度。如《特殊鋼》2008年第2期中公開的《90 t電弧爐-LF(VD)-連鑄-連軋流程生產(chǎn)鏈軌節(jié)鋼35MnB的工藝實踐》文獻，其中就添加0.08~0.12%的釩和0.03%左右的鈦進行固氮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服上述的技術(shù)缺點，本發(fā)明提供一種35MnB鋼及其制備方法，該方法不僅生產(chǎn)成本較低，而且不需要添加釩，只需添加0.035%左右的鈦進行固氮就能保證酸溶B的含量，從而獲得淬透性J9為46~53HRC、J15≥30HRC的35MnB鋼。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種35MnB鋼，其包括如下重量百分比(wt%)的主成分:C:0.33% ~0.36%, Si:0.20% ~0.30%, Mn:1.20 ~1.40%, Cr:≤0.30%, Ni ≤ 0.20%，Cu ≤ 0.20%, T1:0.025% ~0.040%, B:0.0005 ~0.0030%, Al:0.015 ~
0.035%，其還包括如下重量百分比(wt%)的殘余成分:[O] ( 20Χ10-6，[N] ( 35 X IO^6,S^0.025%, P^0.025%, Fe為上述主成分和殘余成分之外的余量。
[0008]制備上述35MnB鋼的工藝步驟是:第一步:轉(zhuǎn)爐冶煉，向轉(zhuǎn)爐中加入10%左右的廢鋼，然后兌入鐵水進行冶煉，終點出鋼控制目標:c≥0.08%, P≤0.015%,出鋼過程進行擋渣操作，減少下渣；
第二步:LF鋼包爐精煉，確保第一步產(chǎn)生的鋼水具有良好的還原性和流動性，控制爐渣堿度為3.5~4.0,同時控制好Ar氣流量，防止鋼水翻滾厲害產(chǎn)生卷渣。在LF爐調(diào)整好鋼水溫度和除T1、B之外的鋼水成分；
第三步:RH真空脫氣，對鋼水真空處理5min之后加入鈦鐵固氮，Ti含量達到0.025%~
0.040%的控制目標后加入硼鐵，真空度在0.266kPa以下保持≥20min,真空處理結(jié)束后，喂入純鈣線150m或鈣鐵線200m，喂線結(jié)束后進行軟吹氬操作，保持吹氬20 min以上，以促進夾雜物的上浮去除；
在開澆爐時，軟吹時間> 25min ；
第四步:連鑄，連鑄過程使用大包長水口氬封、中包水口浸入、中包覆蓋劑、結(jié)晶器保護渣等措施對鋼水進行全程保護澆注，中間包澆注溫度控制在1520±20°C，視中間包溫度情況采用0.50 m/min至0.60m/min的恒速進行燒注，同時采用結(jié)晶器電磁攪拌、二次冷卻水弱冷等工藝措施改善鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量，鑄坯切割下線后，進行堆垛緩冷或是紅送加熱軋制。
[0009]為了穩(wěn)定控制鋼中的P含量，在所述步驟一中，加入的廢鋼為軋鋼過程切頭尾的優(yōu)質(zhì)廢鋼，減少廢鋼帶入的P;在出鋼過程采用滑板擋渣技術(shù)嚴格控制下渣量，防止下渣回Po
[0010]為了提高鋼的末端淬透性的穩(wěn)定性，在所述步驟一至三中，嚴格控制鋼水中的氧含量。
[0011]為提高35MnB鋼的成分均勻性，在所述步驟四中，采用低過熱度、末端電磁攪拌技術(shù)，降低成分偏析，提高成分均勻性。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:1、采用轉(zhuǎn)爐煉鋼，減少廢鋼加入量，從而對殘余元素進行有效的控制，保證鋼水的高純凈度，避免了殘余元素含量的波動對產(chǎn)品最終性能帶來波動，從根本上降低生產(chǎn)該鋼種的能耗成本；2、控制了鋼水中的氧含量，降低35MnB鋼的B元素損耗，提高了煉鋼過程硼鐵的收得率，可以改進35MnB鋼淬透性的穩(wěn)定性；3、不再使用價格昂貴的釩鐵合金固氮，降低了合金成本；4、采用低過熱度、電磁攪拌、恒溫恒速澆鑄工藝，減少C、Mn等元素的偏析，使成分更加均勻，降低淬透性的波動。
[0013]【具體實施方式】
在本發(fā)明所述的化學成分范圍內(nèi)，確定實施例1、2、3化學成分(wt%)如表1所示，實施例1、2、3冶煉連鑄步驟及控制參數(shù)如表2所示,實施例1、2、3主要的加熱、軋制控制參數(shù)如表3所示，制得的35MnB鋼材組織、性能如表4、表5、表6所示。
[0014]表135MnB鋼化學成分 (Wt，％)
【權(quán)利要求】
1.一種35MnB鋼，其包括如下重量百分比(wt%)的主成分:C:0.33%~0.36%，Si:0.20% ~0.30%, Mn:1.20 ~1.40%, Cr 0.30%, Ni ( 0.20%, Cu ( 0.20%, T1:0.025% ~0.040%, B:0.0005~0.0030%, Al:0.015~0.035%，其還包括如下重量百分比(wt%)的殘余成分:[O] ( 20 X IO^6, [N] ( 35X 10Λ S ≤ 0.025%, P^0.025%, Fe 為上述主成分和殘余成分之外的余量； 制備上述35ΜηΒ鋼其特征在于工藝步驟是: 第一步:轉(zhuǎn)爐冶煉，向轉(zhuǎn)爐中加入10%左右的廢鋼，然后兌入鐵水進行冶煉，終點出鋼控制目標=C≤0.08%, P≤0.015%,出鋼過程進行擋渣操作，減少下渣； 第二步:LF鋼包爐精煉，確保第一步產(chǎn)生的鋼水具有良好的還原性和流動性，控制爐渣堿度為3.5~4.0，同時控制好Ar氣流量，防止鋼水翻滾厲害產(chǎn)生卷渣； 在LF爐調(diào)整好鋼水溫度和除T1、B之外的鋼水成分； 第三步:RH真空脫氣，對鋼水真空處理5min之后加入鈦鐵固氮，Ti含量達到0.025%~0.040%的控制目標后加入硼鐵，真空度在0.266kPa以下保持≤20min,真空處理結(jié)束后，喂入純鈣線150m或鈣鐵線200m，喂線結(jié)束后進行軟吹氬操作，保持吹氬20 min以上，以促進夾雜物的上浮去除； 在開澆爐時，軟吹時間≤25min ； 第四步:連鑄，連鑄過程使用大包長水口氬封、中包水口浸入、中包覆蓋劑、結(jié)晶器保護渣等措施對鋼水進行全程保護澆注，中間包澆注溫度控制在1520±20°C，視中間包溫度情況采用0.50 m/min至0.60m/min的恒速進行燒注，同時采用結(jié)晶器電磁攪拌、二次冷卻水弱冷等工藝措施改善鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量，鑄坯切割下線后，進行堆垛緩冷或是紅送加熱軋制。
2.如權(quán)利要求1所述35MnB鋼制備方法，其特征在于為了穩(wěn)定控制鋼中的P含量，在所述步驟一中，加入的廢鋼為軋鋼過程切頭尾的優(yōu)質(zhì)廢鋼，減少廢鋼帶入的P;在出鋼過程采用滑板擋渣技術(shù)嚴格控制下渣量，防止下渣回P。
3.如權(quán)利要求1所述35MnB鋼制備方法，其特征在于為了提高鋼的末端淬透性的穩(wěn)定性，在所述步驟一至三中，嚴格控制鋼水中的氧含量。
4.如權(quán)利要求1所述35MnB鋼制備方法，其特征在于為提高35MnB鋼的成分均勻性，在所述步驟四中，采用低過熱度、末端電磁攪拌技術(shù)，降低成分偏析，提高成分均勻性。
【文檔編號】C22C38/32GK103952640SQ201410170542
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月26日
【發(fā)明者】謝志雄, 劉年富, 鄧湘斌, 岳峰, 鐘凡 申請人:廣東韶鋼松山股份有限公司