本发明涉及钢铁生产，特别是涉及一种齿条用中碳冷镦钢及其冶炼方法。
背景技术：
1、冷镦钢因冷成型性能良好，在机械加工行业用冷拔代替热轧材冷切削加工，在节约大量工时的同时，其金属消耗可以降低10%～30%，且产品尺寸精度高，表面光洁度好，生产率高。
2、冷徽用钢钢种包括碳钢、低合金钢、硼钢、非调质钢及f-m双相钢等。低合金钢一般为中碳含量，合金成分主要有cr，cr-mo，cr-ni，ni-cr-mo，mn，mn-c等系列。低碳硼钢是降低含碳量，以改善钢的冷变形能力，同时加入微量硼以弥补因降碳而造成的强度和淬透性的损失。另外，根据需要还可以加入cr、mn等合金元素，进一步提高淬透性。非调质钢不含有多量的合金元素，而且不用调质处理，只需控制热加工变形量及随后的冷却速度便可以保证必需的力学性能，因此可节约热处理能耗，缩短生产周期，降低钢材的成本，经济效果明显。但非调质钢与调质钢相比，成本虽然下降，但是韧性还较低，强度水平不够稳定，冷锻时模具寿命较低。f-m双相钢采用低碳(0.1)铁素体、马氏体(体积分量15%-25%)，通过选择含碳量及在(奥氏体+铁素体)相区内的加热温度得到不同数量的马氏体及强度。
3、目前，我国冷镦钢50%左右的产量为8.8级以下用途，具有高强度或能降低部件生产成本的高附加值冷镦钢产品较少，尤其是汽车关键部位应用的高品质冷镦钢，由于对质量的稳定性和可靠性要求严格，对原料冷镦钢的内在质量和表面质量及其稳定性要求非常严格，仍需要从日本神户、新铁等公司进口。因此，急需研发出一种中碳冷镦钢，可实现替代国外材料，促进国内冷镦钢发展。
技术实现思路
1、本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种齿条用中碳冷镦钢，其化学成分及质量百分比如下：c：0.48%～0.50%，mn：1.30%～1.35%，si：0.15%～0.25%，p≤0.010%，s：0.050%～0.070%，cr：0.20%～0.30%，ni：0.1%～0.15%，cu≤0.20%，alt：0.040%～0.060%。
2、本发明进一步限定的技术方案是：
3、前所述的一种齿条用中碳冷镦钢，其化学成分及质量百分比如下：c：0.49%～0.50%，mn：1.32%～1.33%，si：0.19%～0.22%，p≤0.008%，s：0.060%～0.065%，cr：0.24%～0.26%，ni：0.12%～0.13%，cu：0.16%～0.19%，alt：0.048%～0.056%。
4、本发明的另一目的在于提供一种齿条用中碳冷镦及其冶炼方法，包括：
5、（1）出钢碳控制在0.2%～0.4%，同时加入1.8～2.0kg/t铝丸进行脱氧，加入活性石灰5～5.5kg/t，预熔精炼渣6～6.5kg/t；
6、（2）lf炉冶炼5min对钢水进行取样，并依据钢水含量对所需合金进行调整，要求c、mn、si、cr、ni合金调整到所要求范围内，且将al含量按目标0.050%进行调整；
7、（3）在整个冶炼过程中，采取铝丝+脱氧造渣剂进行渣面脱氧，比例为：铝丝0.5kg+脱氧造渣剂1.5kg/t～2.0kg/t；
8、（4）vd工序采取真空度≤1mbar，保持时间为15min，破空后加入硫化铁，使s元素满足要求；
9、（5）320*480mm连铸工序过热度控制在15～25℃，采取动态轻压下。
10、前所述的一种齿条用中碳冷镦钢冶炼方法，步骤（1），加入顺序如下：高纯石墨碳材(10-60kg)→铝丸→高纯石墨碳材→合金→活性石灰→精炼渣。
11、前所述的一种齿条用中碳冷镦钢冶炼方法，步骤（3），加入频次为前30min按照每1～2min加入2～3kg，30～60min按照每3～5min加入2～3kg，后期根据渣况进行维持，以满足整个冶炼过程扩散脱氧。
12、前所述的一种齿条用中碳冷镦钢冶炼方法，步骤（5），结晶器电磁搅拌为150a*2.0hz连续，末端电磁搅拌为450a*6hz交替。
13、前所述的一种齿条用中碳冷镦钢冶炼方法，成品钢满足抗拉强度800～100mpa，硬度15～25hrc，延伸率大于20%。
14、本发明的有益效果是：
15、（1）本发明中c在钢中能够能够起到固溶强化作用，随c含量增加，钢的强度、硬度上升，塑性、韧性下降，c选择0.48%～0.50%；
16、mn起固溶强化和细晶强化的作用，并推迟珠光体和铁素体转变，提高钢的强度和加工硬化性能，故mn的范围为1.30%～1.35%；
17、si是铁素体固溶强化元素，同时也导致冷镦变形抗力的急剧升高，明显提高模具的消耗，不利于冷加工塑性变形，故si的范围为0.15%～0.25%；
18、p元素容易导致冷脆，是冷镦钢在冷镦过程中影响其成品的一个重要因素，因此对于本发明钢种，需将p元素控制在≤0.010%，同时cu元素属裂纹敏感元素，会导致表面质量出现问题，因此需将cu元素控制在≤0.20%；
19、cr能提高钢的强韧性，具有较好的冷镦成型性能，同时可有效提高淬透性，保证材料淬火后的强度和硬度，故cr的成分范围为0.20%～0.30%；
20、ni具有明显降低钢的冷脆转温度的作用，可以提高钢的解理断裂抗力，进而提高钢材的韧性及变形能力，故ni的含量控制在0.1%～0.15%；
21、alt在钢中起到细化晶粒的作用，对于提高钢的强度和韧性都有较好的作用，同时减少钢中非金属夹杂物数量、尺寸，因此alt含量控制为0.040%～0.050%；
22、s元素在钢中能够形成mns夹杂物，且将o固溶于mns中，增加切削加工性能，因此控制s元素的含量为0.050%～0.070%；
23、（2）本发明在整个冶炼过程中，采取铝丝+脱氧造渣剂进行渣面脱氧，比例为：铝丝0.5kg+脱氧造渣剂1.5kg/t～2.0kg/t；此种配合可实现在冶炼过程中始终保障渣面具备快速脱氧能力实现快速造白渣，提升钢水纯净度；
24、（3）本发明中出钢碳控制在0.2%～0.4%，可保证出钢钢水中氧含量较低，同时加入1.8～2.0kg/t铝丸进行脱氧，以实现铝脱氧的同时，达到要求的铝含量，生成的夹杂物尽快上浮，同时避免后期再次补铝导致生成夹杂物上浮时间短。活性石灰5～5.5kg/t，预熔精炼渣6～6.5kg/t，可形成高碱度渣，对生成的al2o3夹杂物进行吸附，提升钢水纯净度；
25、（4）本发明中lf炉冶炼5min对钢水进行取样，并依据钢水含量对所需合金进行调整，要求c、mn、si、cr、ni合金调整到所要求范围内，且将al含量按目标0.050%进行调整，可依据钢水初始状况，快速实现钢水脱氧，尽早生成夹杂物，尽早吸附上浮；
26、（5）本发明中320*480mm连铸工序过热度控制在15～25℃，采取动态轻压下，可保证铸坯低倍阻止均匀致密，从而遗传至轧材上，提升钢种性能。
27、实施方式
28、实施例
29、本实施例提供的一种齿条用中碳冷镦钢及其冶炼方法，其化学成分及质量百分比如下：c：0.48%，mn：1.30%，si：0.15%，p：0.006%，s：0.050%，cr：0.20%，ni：0.1%，cu：0.08%，alt：0.043%。
30、电炉-lf炉-vd炉-320*480mm连铸，包含以下步骤：
31、（1）出钢碳为0.27%，终点p为0.006%，加入1.8kg/t铝丸进行脱氧，加入活性石灰5kg/t，预熔精炼渣6kg/t，加入顺序如下：
32、高纯石墨碳材(40-60kg)→铝丸→高纯石墨碳材→合金→活性石灰→精炼渣；
33、（2）lf炉冶炼5min对钢水进行取样，并依据钢水含量对所需合金进行调整，要求c、mn、si、cr、ni合金调整到所要求范围内，调整后al含量为0.050%；
34、（3）在整个冶炼过程中，加入铝丝0.5kg+脱氧造渣剂1.5kg/t进行渣面脱氧，加入频次为前30min按照每1-2min加入2-3kg，30-60min按照每3-5min加入2-3kg，后期根据渣况进行维持，以满足整个冶炼过程扩散脱氧；
35、（4）vd工序真空度为0.45mbar，保持时间为15min，破空后加入硫化铁，s含量为0.050；
36、（5）320*480mm连铸工序过热度为18℃，采取动态轻压下，结晶器电磁搅拌为150a*2.0hz连续，末端电磁搅拌为450a*6hz交替。
37、实施例
38、本实施例提供的一种齿条用中碳冷镦钢及其冶炼方法，其化学成分及质量百分比如下：c：0.50%，mn：1.35%，si：0.25%，p：0.0043%，s：0.063%，cr：0.28%，ni：0.15%，cu：0.06%，alt：0.055%。
39、电炉-lf炉-vd炉-320*480mm连铸，包含以下步骤：
40、（1）出钢碳为0.32%，终点p为0.0040%，加入2.0kg/t铝丸进行脱氧，加入活性石灰5.5kg/t，预熔精炼渣6.5kg/t，加入顺序如下：
41、高纯石墨碳材(20-30kg)→铝丸→高纯石墨碳材→合金→活性石灰→精炼渣；
42、（2）lf炉冶炼5min对钢水进行取样，并依据钢水含量对所需合金进行调整，要求c、mn、si、cr、ni合金调整到所要求范围内，调整后al含量为0.050%；
43、（3）在整个冶炼过程中，加入铝丝0.5kg+脱氧造渣剂2.0kg/t进行渣面脱氧，加入频次为前30min按照每1-2min加入2-3kg，30-60min按照每3-5min加入2-3kg，后期根据渣况进行维持，以满足整个冶炼过程扩散脱氧；
44、（4）vd工序真空度为0.52mbar，保持时间为15min，破空后加入硫化铁，s含量为0.060；
45、（5）320*480mm连铸工序过热度为22℃，采取动态轻压下，结晶器电磁搅拌为150a*2.0hz连续，末端电磁搅拌为450a*6hz交替。
46、除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。