无回火脆性合金结构钢及其制备方法与流程

本申请涉及钢材制备，具体涉及一种无回火脆性合金结构钢及其制备方法。

背景技术：

1、钢的淬火马氏体随回火温度的升高出现冲击韧性下降的现象称为钢的回火脆性。钢的回火脆性分为第一类回火脆性与第二类回火脆性。碳素结构钢钢淬火后在200～400℃温度范围内回火，冲击韧性出现低谷，称为第一类回火脆性，也称之为低温回火脆性。在合金钢中，第一类回火脆性发生温度范围比碳钢稍高，一般在250～450℃之间。第一类回火脆性是不可逆的，即回火脆性发生后再在非回火脆性温度区间回火(例如150～180℃回火)不能消除，需要重新加热淬火后在非回火脆性温度范围回火才能消除。钢的第二类回火脆性，也叫淬火马氏体的高温回火脆性，回火脆性温度位于第一类回火脆性温度以上，该类回火脆性发生后只需在高于回火脆性温度回火和回火后快速冷却即可消除，因而该类回火脆性也叫可逆回火脆性。

2、经淬火与不在第一类回火脆性温度范围进行过低温回火的合金结构钢，再在第一类回火脆性温度区间保温则仍然发生第一类回火脆性，再在第二类回火脆性温度区间保温则仍然发生第二类回火脆性。这说明经过淬火+低温回火处理的热处理高强钢如果在发生回火脆性的温度范围内服役仍将发生第一类或第二类回火脆性而脆化。近些年来，由于市场需求的推动，耐高温的nm400、nm450、nm500已在研发中。高温耐磨钢板的服役温度一般要求在200℃～500℃范围，服役温度处于第一类与第二类回火脆性温度范围内，因而高温耐磨钢板的开发要解决钢的回火脆性问题，并通过在普通nm400、nm450、nm500成分的基础上加入mo、v等元素提高热强度，加入cr等元素提高抗氧化性。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本申请实施例提供一种无回火脆性合金结构钢材及其制备方法，旨在提供既无第一类回火脆性又无第二类回火脆性的热处理高强合金结构钢，提高生产效率，拓宽应用范围。

2、第一方面，本申请实施例提供一种无回火脆性合金结构钢的制备方法，包括高炉铁水冶炼-脱硫-转炉冶炼-lf精炼-rh脱气-连铸-板坯-板坯加热-粗轧-精轧-卷取-钢卷空冷-开平-钢板加热-淬火-回火工艺流程；其中，所述连铸工艺中，中包钢水包括如下质量百分含量的组分：c：0.03％～0.75％；s≤0.0004％；ca：0.0006％～0.0016％；p≤0.0040％；sb≤0.0005％；sn≤0.0030％；as≤0.0015％；pb≤0.0005％；n：0.0030％～0.0050％；ti：0.0108％～0.0200％；h≤0.00015％；si≤0.70％；als：0.04％～0.06％；其中，组分的质量百分含量关系满足：ca/s≥2，ti/n＝3.6～5.0，si+mn+cr+ni+mo+v+nb＝0.5％～12.0％。

3、根据本申请第一方面的实施例，通过所述高炉铁水-脱硫-转炉冶炼-lf精炼-rh脱气工艺后，所述连铸工艺中，中包钢水包括如下质量百分含量的组分：c：0.03％～0.75％；s≤0.0004％，ca：0.0006％～0.0016％；p≤0.0040％；sb≤0.0005％，sn≤0.0030％，as≤0.0015％，pb≤0.0005％；n：0.0030％～0.0050％，ti：0.0108％～0.0200％；h≤0.00015％；si≤0.70％；als：0.04％～0.06％；其中，组分的质量百分含量关系满足：ca/s≥2，ti/n＝3.6～5.0，si+mn+cr+ni+mo+v+nb＝0.5％～12.0％；其余为fe及冶炼中其它不可避免残余元素或杂质元素。

4、根据本申请第一方面的实施例，在所述连铸板坯工艺中，连铸工艺中，中包内的质量百分含量关系满足：ca/s＝2～4，s≤0.0004％，ca：0.0006％～0.0016％。

5、根据本申请第一方面的实施例，在所述高炉铁水工艺中，所述高炉铁水中sn≤0.0020％、as≤0.0010％、p≤0.10％。

6、根据本申请第一方面的实施例，所述脱硫工艺后，铁水的s含量满足s≤0.0005％；所述lf精炼工艺后，钢水的s含量满足s≤0.0002％。

7、根据本申请第一方面的实施例，所述转炉冶炼工艺中，采用双渣冶炼并加入氧化铁皮，终点p质量百分含量≤0.0030％。

8、第二方面，本申请实施例提供了一种无回火脆性的合金结构钢，以质量百分比计，合金结构钢的质量百分含量的组分包括：c：0.03％～0.75％；s≤0.0004％；ca：0.0006％～0.0016％；p≤0.0040％；sb≤0.0005％；sn≤0.0030％；as≤0.0015％；pb≤0.0005％；n：0.0030％～0.0050％；ti：0.0108％～0.0200％；h≤0.00015％；si≤0.70％；als：0.04％～0.06％；其中，组分的质量百分含量关系满足：ca/s≥2，ti/n＝3.6～5.0，si+mn+cr+ni+mo+v+nb＝0.5％～12.0％。

9、根据本申请第二方面的实施例，无回火脆性合金结构钢的抗拉强度为975mpa～805mpa、屈服强度为930mpa～755mpa、延伸率为27％～38％、冲击功为(-60℃)198j～294j。

10、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

11、本申请提供的无回火合脆性金结构钢的制备方法，通过调节钢板中的化学成分及其含量，使得合金结构钢本身不发生第一类与第二类回火脆性，解决了合金结构钢在回火脆性温度范围服役时发生脆化的问题。

技术特征：

1.一种无回火脆性合金结构钢的制备方法，其特征在于，包括高炉铁水冶炼-脱硫-转炉冶炼-lf精炼-rh脱气-连铸-板坯-板坯加热-粗轧-精轧-卷取-空冷-开平-加热-淬火-回火工艺流程；

2.根据权利要求1所述的合金结构钢的制备方法，其特征在于，通过所述高炉铁水冶炼-脱硫-转炉冶炼-lf精炼-rh脱气工艺后，所述的连铸工艺中，中包钢水包括如下质量百分含量的组分：c：0.03％～0.75％；s≤0.0004％，ca：0.0006％～0.0016％；p≤0.0040％；sb≤0.0005％，sn≤0.0030％，as≤0.0015％，pb≤0.0005％；n：0.0030％～0.0050％，ti：0.0108％～0.0200％；h≤0.00015％；si≤0.70％；als：0.04％～0.06％；其中，组分的质量百分含量关系满足：ca/s≥2，ti/n＝3.6～5.0，si+mn+cr+ni+mo+v+nb＝0.5％～12.0％；其余为fe及冶炼中其它不可避免残余元素或杂质元素。

3.根据权利要求1所述的合金结构钢的制备方法，其特征在于，所述连铸-板坯工艺中，中包内钢水中ca和s的质量百分含量关系满足：ca/s＝2～4，s≤0.0004％，ca：0.0006％～0.0016％。

4.根据权利要求1所述的合金结构钢的制备方法，其特征在于，在所述高炉铁水冶炼工艺中，所述高炉铁水中sn≤0.0020％、as≤0.0010％、p≤0.10％。

5.根据权利要求1所述的合金结构钢的制备方法，其特征在于，所述脱硫工艺后，铁水中s的含量满足s≤0.0005％。

6.根据权利要求1所述的合金结构钢的制备方法，其特征在于，所述lf精炼工艺后的钢水s的含量满足s≤0.0002％。

7.根据权利要求1所述的合金结构钢的制备方法，所述转炉冶炼工艺中，采用双渣冶炼并加入氧化铁皮，终点p质量百分含量≤0.0030％。

8.根据权利要求1所述的合金结构钢的制备方法，其特征在于，所述的rh脱气工艺后，连铸中包钢水成分满足：n：0.0030％～0.0050％；ti：0.0120％～0.0200％；h≤0.00015％；s≤0.0004％；ca：0.0006％～0.0016％；其中，组分的质量百分含量关系满足：ca/s≥2。

9.一种无回火脆性合金结构钢，其特征在于，以质量百分比计，所述无回火脆性合金结构钢的组分百分含量包括：

10.根据权利要求9所述的无回火脆性合金结构钢，其特征在于，所述无回火脆性合金结构钢的抗拉强度为975mpa～805mpa、屈服强度为930mpa～755mpa、延伸率为27％～38％、冲击功为(-60℃)198j～294j。

技术总结
本申请提供了一种无回火脆性合金结构钢及其制备方法。其中，制备方法包括高炉铁水冶炼‑脱硫‑转炉冶炼‑LF精炼‑RH脱气‑连铸‑板坯‑板坯加热‑粗轧‑精轧‑卷取‑空冷‑开平‑加热‑淬火‑回火工艺流程；其中，连铸工艺中，中包钢水包括如下质量百分含量的组分：C：0.03％～0.75％；S≤0.0004％；Ca：0.0006％～0.0016％；P≤0.0040％；Sb≤0.0005％；Sn≤0.0030％；As≤0.0015％；Pb≤0.0005％；N：0.0030％～0.0050％；Ti：0.0108％～0.0200％；H≤0.00015％；Als：0.04％～0.06％；其中，组分的质量百分含量关系满足：Ca/S≥2，Ti/N＝3.6～5.0，Si+Mn+Cr+Ni+Mo+V+Nb＝0.5％～12.0％。本申请提供的无回火脆性合金结构钢的制备方法，通过调节钢板中的化学成分及其含量，使得合金结构钢本身不发生第一类与第二类回火脆性，解决了合金结构钢淬火钢板在回火脆性温度范围服役时发生脆化的问题。

技术研发人员：伍康勉,李春辉,汪净,刘彭,齐江华,邓之勋
受保护的技术使用者：湖南华菱涟源钢铁有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15