专利名称：一种提高铁素体—珠光体型非调质钢屈强比的方法
技术领域：
本发明涉及钢材调质工艺方法，具体是一种提高铁素体一珠光体型非调质钢屈强比的方法。
背景技术：
一般而言，机械结构用的部件都采用热锻后通过淬火+回火(调质处理)来获得强度和韧性的调质钢，但调质处理要化费大量的时间及能源，所以近年来开发了不进行调质处理，在热锻(轧)状态或正火状态下也能获得所需性能的机械结构部件用铁素体一珠光体型非调质钢。机械结构用的部件，特别是行走零部件，为了提高其安全性，不仅要避免零部件的破坏(断裂)，还要避免由于零件变形，产生裂纹源，导致零件过早地疲劳失效，因此对其屈服强度要求也非常严格。然而，铁素体一珠光体型非调质钢检验时经常出现屈服强度偏低，但抗拉强度较高的情况。通常，屈服强度是在抗拉强度即硬度提高的情况下才会提高，但硬度上升会使切削加工性能变差，因此，提高硬度并不是一种最好的方法。提高屈服强度最好的方法是提高屈强比，即提高屈服强度与硬度成比例的抗拉强度之比值。铁素体一珠光体非调质钢通常为中碳含钒钢，其强化机理为:在锻造(轧制)温度下，使奥氏体充分合金化，在锻造(轧制)后或正火冷却过程中析出细小弥散分布的碳氮化钒，并发生沉淀强化，且先共析铁素体呈细小状弥散析出，再分割和细化奥氏体晶粒，使钢的强度得以增加，基体组织显著强化。但随着冶金装备及工艺技术的不断改进，钢中有害气体氢、氧含量显著降低的同时，钢中氮含量也明显降低，特别是转炉冶炼的钢种氮含量较低，约30PPm，传统的微合金化元素的作用无法得到充分发挥。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:如何提高铁素体一珠光体型非调质钢屈强比，保证材料易于加工、综合性能良好、结构零件使用寿命高，而且成本低廉。本发明所采用的技术方案是:一种提高铁素体一珠光体型非调质钢屈强比的方法，首先进行冶炼，然后进行钢包炉精炼，
冶炼:将占装炉量10%-30%的废钢加入转炉中，再加满预处理后铁水开始吹氧，开吹5-10分钟加入造渣材料石灰，废钢熔化和铁水氧化同时进行，在冶炼过程中废钢及石灰等炉料迅速熔化，同时脱C、脱P、去气、去夹杂，在P < 0.015%后，转炉出钢；转炉出钢前，根据所冶炼的钢种，在钢包精炼炉的钢包内加入含有对应元素的铁合金、石灰、合成洛、娃招钡、萤石并烘烤不少于30分钟，然后把转炉出钢的钢水倒入钢包中，钢水在钢包中进行初步合金化；铁合金中合金元素的含量要高、成分准确、有害元素含量低。铁合金加入量应使钢水中对应元素的含量达到相应标准要求的中下限。钢包炉精 炼:把进行初步合金化钢包移到精炼工位，在还原条件下进一步脱氧、去夹杂、脱S，同时加入对应元素的铁合金，调整钢水成分，控制钢水中的Cu为0.15-0.30%，其他元素控制在标准的中限，然后进行真空脱气、模铸成锭、红送钢锭、轧制成材。作为一种优选方式:冶炼工序中，所述废钢中的P彡0.035%、S彡0.040% ;所述预处理后铁水，P^0.070%、S^0.010%，温度为 1250°C—1500°C。作为一种优选方式:冶金工序中，在钢包精炼炉的钢包内加入6-10Kg/吨的石灰(分母为转炉出钢的钢水)、2_6Kg/吨的合成渣(分母为转炉出钢的钢水)、l_4Kg/吨的硅铝钡(分母为转炉出钢的钢水)、2_6Kg/吨的萤石(分母为转炉出钢的钢水)。本发明的有益效果是:通过本发明屈强比由0.55提高到0.65左右，本发明成本低、可操作性强、处理后的钢屈强比高，综合性能良好，易于加工，零件使用寿命高。
具体实施例方式实施例一
本实施例的成分的质量百分配比为:
C=0.45% ；Si=0.25% ；Μη=0.83% ；P=0.013% ；S=0.002% ； V=0.11% ；Cu=0.15% ;其余为 Fe与不可避免的杂质。I 冶炼
(I)将废钢熔化和氧化，把废钢9吨加入60吨转炉中，废钢中的P=0.033%、S=0.029% ；再把53吨预处理后的铁水加入到同一电炉中，预处理后的铁水温度为1451°C、P=0.047%,S=0.009%。(2)加入铁水后开始吹氧助熔，吹氧5分钟后加入石灰1150 Kgo在冶炼过程中废钢和石灰迅速熔化，同时 脱C、脱P、去气、去夹杂。(3)钢水温度达到 1660-1680C 彡 0.20%，P 彡 0.020% 时出钢。本实施例的出钢温度为1661°C，C=0.23%，P=0.008% ;然后把钢水倒入装有硅锰合金220 kg、碳锰合金300 kg、石灰500 kg、合成渣300 kg、硅铝钡200Kg，萤石200Kg，增碳剂14包(7Kg/包)并烘烤35分钟的钢包精炼炉的钢包内，钢水在该钢包内进行钢水初步
合金化。II钢包炉精炼
(I)把装有钢水的钢包精炼炉的钢包移到LF精炼工位，测温1564°C，喂Al线lOOKg，送电，加电石65Kg。(2)取样分析，钢水的化学成分的重量百分配比为:
C=0.32% ；Si=0.25% ；Μη=0.65% ；P=0.012% ；S=0.003% ； V=0.01% ;其余为 Fe 与不可避免
的杂质。调洛加石灰300Kg、调成分加碳猛95Kg,碳粉90Kg,铜板95Kg。(3)取样分析，钢水的化学成分的重量百分配比为:
C=0.41% ；Si=0.27% ；Μη=0.78% ；P=0.013% ；S=0.002% ； V=0.01% ；Cu=0.15%其余为 Fe 与不可避免的杂质。调渣加石灰200Kg ;调成分加钒铁125Kg。(4)取样分析，钢水的化学成分的重量百分配比为:
C=0.42% ；Si=0.28% ；Μη=0.78% ；P=0.013% ；S=0.002% ；V=0.11% ;其余为 Fe 与不可避免的杂质。
(5)测温1668。。，精炼结束。之后，进行真空脱气处理、模铸成钢锭，浇铸过程取样分析化学成分，钢的熔炼成分如下:
C=0.43% ； Mn=0.79% ； Si=0.28% ； V=0.11% ； P=0.013%；S=0.002% ；Cu=0.15% ；其
余为Fe与不可避免的杂质。钢锭红送型材厂加热并轧制成200mm方钢。经正火处理后，在对角线1/2处取样，力学性能如表I。实施例二
本实施例的成分的质量百分配比为:
C=0.46% ； Si=0.28% ； Mn=0.77 % ； P=0.011% ；S=0.001% ； V=0.11% ;Cu=0.21% ;其余为Fe与不可避免的杂质。I冶炼
(I)将废钢熔化和氧化，把废钢5吨加入60吨转炉中，废钢中的P=0.029%、S=0.036% ；再把56吨预处理后的铁水加入到同一转炉中，预处理后的铁水温度为1442°C、P=0.061%,S=0.013%。(2)加入铁水后开始吹氧助熔，吹氧5分钟后加入石灰1210 Kgo在冶炼过程中废钢和石灰迅速熔化，同时脱C、脱P、去气、去夹杂。(3)钢水温度达到 1660_1680°C，C 彡 0.20%，P 彡 0.020% 时出钢。本实施例的出钢温度为1671°C，C=0.24%，P=0.010% ;然后把钢水倒入装有硅锰合金250 kg、碳锰合金300 kg、石灰500 kg、合成渣300 kg、硅铝钡200Kg，萤石200Kg，增碳剂14包(7Kg/包)并烘烤39分钟的钢包精炼炉的钢包内，钢水在该钢包内进行钢水初步
合金化。II钢包炉精炼
(I)把装有钢水的钢包精炼炉的钢包移到LF精炼工位，测温1557°C，喂Al线lOOKg，送电，加电石70Kg。(2)取样分析，钢水的化学成分的重量百分配比为:
C=0.31% ；Si=0.27% ；Μη=0.66% ；P=0.01% ；S=0.003% ； V=0.01% ;其余为 Fe 与不可避免
的杂质。调渣加石灰200Kg、合成渣200Kg ;调成分加碳锰llOKg，碳粉95Kg，铜板140Kg。(3)取样分析，钢水的化学成分的重量百分配比为:
C=0.45% ；Si=0.28% ；Μη=0.77% ；P=0.011% ；S=0.002% ； V=0.01% ;其余为 Fe 与不可避免的杂质。调渣加石灰200Kg ;调成分加钒铁125Kg、碳粉20Kg。(4)取样分析，钢水的化学成分的重量百分配比为:
C=0.46% ；Si=0.28% ；Μη=0.77% ；P=0.011% ；S=0.001% ；V=0.11% ;其余为 Fe 与不可避免的杂质。(5)测温1668。。，精炼结束。之后，进行真空脱气处理、模铸成钢锭，浇铸过程取样分析化学成分，钢的熔炼成分如下:C=0.46% ； Mn=0.77% ； Si=0.28% ； V=0.11% ； P=0.013% ；S=0.001% ；Cu=0.23% ；其
余为Fe与不可避免的杂质。钢锭红送型材厂加热并轧制成260m方钢。经正火处理后，在对角线1/2处取样，力学性能如表I。实施例三
本实施例的成分的质量百分配比为:
C=0.44% ； Si=0.25% ； Mn=0.79 % ； P=0.007% ；S=0.001% ； V=0.12% ；Cu=0.25% ;其余为Fe与不可避免的杂质。I 冶炼
(I)将废钢熔化和氧化，把废钢6吨加入60吨转炉中，废钢中的P=0.026%、S=0.032% ；再把55吨预处理后的铁水加入到同一转炉中，预处理后的铁水温度为1437°C、P=0.049%,S=0.011%。(2)加入铁水后开始吹氧助熔，吹氧5分钟后加入石灰1200 Kgo在冶炼过程中废钢和石灰迅速熔化，同时脱C、脱P、去气、去夹杂。(3)钢水温度达到 1660-1680C 彡 0.20%，P 彡 0.020% 时出钢。
·
本实施例的出钢温度为1674°C，C=0.27%，P=0.006% ;然后把钢水倒入装有硅锰合金250 kg、碳锰合金300 kg、石灰500 kg、合成渣300 kg、硅铝钡200Kg，萤石200Kg，增碳剂14包(7Kg/包)并烘烤39分钟的钢包精炼炉的钢包内，钢水在该钢包内进行钢水初步
合金化。II钢包炉精炼
(I)把装有钢水的钢包精炼炉的钢包移到LF精炼工位，测温1551°C，喂Al线lOOKg，送电，加电石70Kg。(2)取样分析，钢水的化学成分的重量百分配比为:
C=0.33% ；Si=0.26% ；Μη=0.65% ；P=0.007% ；S=0.003% ； V=0.01% ;其余为 Fe 与不可避免
的杂质。调洛加石灰200Kg、合成洛200Kg ;调成分加碳猛lOOKg,碳粉90Kg,铜板195Kg。(3)取样分析，钢水的化学成分的重量百分配比为:
C=0.44% ；Si=0.28% ；Μη=0.76% ；P=0.007% ；S=0.001% ； V=0.01% ;其余为 Fe 与不可避免的杂质。调渣加石灰200Kg ;调成分加钒铁125Kg、碳粉20Kg。(4)取样分析，钢水的化学成分的重量百分配比为:
C=0.45% ；Si=0.28% ；Μη=0.77% ；P=0.007% ；S=0.001% ；V=0.11% ;其余为 Fe 与不可避免的杂质。(5)测温1662°C,精炼结束。之后，进行真空脱气处理、模铸成钢锭，浇铸过程取样分析化学成分，钢的熔炼成分如下:
C=0.45% ； Mn=0.77% ； Si=0.28% ； V=0.11% ； P=0.008% ；S=0.001% ；Cu=0.30% ；其
余为Fe与不可避免的杂质。钢锭红送型材厂加热并轧制成260m方钢。经正火处理后，在对角线1/2处取样，力学性能如表1。表 权利要求
1.一种提高铁素体一珠光体型非调质钢屈强比的方法，其特征在于:首先进行冶炼，然后进行钢包炉精炼， 冶炼:将占装炉量10%-30%的废钢加入转炉中，再加满预处理后铁水开始吹氧，开吹5-10分钟加入造渣材料石灰，废钢熔化和铁水氧化同时进行，在冶炼过程中废钢及石灰等炉料迅速熔化，同时脱C、脱P、去气、去夹杂，在PS 0.015%后，转炉出钢；转炉出钢前，根据所冶炼的钢种，在钢包精炼炉的钢包内加入含有对应元素的铁合金、石灰、合成洛、娃招钡、萤石并烘烤不少于30分钟，然后把转炉出钢的钢水倒入钢包中，钢水在钢包中进行初步合金化； 钢包炉精炼:把进行初步合金化钢包移到精炼工位，在还原条件下进一步脱氧、去夹杂、脱S，同时加入对应元素的铁合金，调整钢水成分，控制钢水中的Cu为0.15-0.30%，其他元素控制在标准的中限，然后进行真空脱气、模铸成锭、红送钢锭、轧制成材。
2.根据权利要求1所述的一种提高铁素体一珠光体型非调质钢屈强比的方法，其特征在于:冶炼工序中，所述废钢中的P彡0.035%、S彡0.040% ;所述预处理后铁水，PS 0.070%、S 彡 0.010%，温度为 1250°C—1500°C。
3.根据权利要求1所述的一种提高铁素体一珠光体型非调质钢屈强比的方法，其特征在于:冶金工序中，在钢包精炼炉的钢包内加入6-10Kg/吨的石灰、2-6Kg/吨的合成渣、l-4Kg/吨的硅铝钡、2-6Kg/吨 的萤石。
全文摘要
本发明涉及钢材调质工艺方法，具体是一种提高铁素体—珠光体型非调质钢屈强比的方法。首先进行冶炼，然后进行钢包炉精炼，在P≤0.015%后，转炉出钢；根据所冶炼的钢种，在钢包精炼炉的钢包内加入含有对应元素的铁合金、石灰、合成渣、硅铝钡、萤石并烘烤，钢水在钢包中进行初步合金化；在还原条件下进一步脱氧、去夹杂、脱S，同时加入对应元素的铁合金，调整钢水成分，控制钢水中的Cu为0.15-0.30%。本发明的有益效果是通过本发明屈强比由0.55提高到0.65左右，本发明成本低、可操作性强、处理后的钢屈强比高，综合性能良好，易于加工，零件使用寿命高。
文档编号C21C7/00GK103255257SQ20131017457
公开日2013年8月21日 申请日期2013年5月13日 优先权日2013年5月13日
发明者王玉玲, 邬中华, 王之香 申请人:山西太钢不锈钢股份有限公司