一种热轧叉车门架用槽钢及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种低合金高强度机械制造用钢，尤其是一 种高强度高硬度热轧叉车门架用槽钢及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前生产的叉车门架用型钢的强度级别通常为335MPa和400MPa，仅有少部分产 品可达420MPa，应当级别通常为HB170-190。通常要求叉车门架用钢的强度尽可能地高，以 确保整个门架在承重时的安全性，同时要有足够高的硬度，以使叉车门架用钢具有高的耐 磨性能，降低滚轮等附件在滚动过程中对门架的磨损，提高门架系统的寿命。
[0003] 对于3吨以上叉车门架用槽钢而言，通常要求其屈服强度大于450MPa、硬度大于 HB200。然而为了实现该目标，通常采用低碳+微合金工艺，配套使用铝脱氧+塞棒包工艺， 来确保产品的高强度和高韧性，大幅度增加了生产成本，且过程控制复杂，不利于高效生 产。
[0004] 专利文献CN103074545A公开了一种高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢及其 制备方法。该方法中叉车门架用槽钢的化学成分的重量百分数为：C0. 15%~0.20%、 SiO. 30%~0? 45%、Mnl. 30%~1. 45%、P彡 0? 025%、S彡 0? 015%、V0. 07%~0? 09%，其 余为铁和不可避免的微量杂质。该方法的叉车门架用槽钢的制备方法包括：铁水预脱硫，控 制脱硫后铁水中的硫含量不超过0. 020wt% ;转炉冶炼，采用顶底复吹转炉冶炼，并且在转 炉冶炼过程中，采用铝锰铁脱氧，控制钢水中的氧含量小于30ppm;LF精炼，精炼过程中先 充分搅拌化渣，造白渣或黄白渣；连铸，在连铸过程中，使用整体塞棒包，采用方坯全保护浇 铸；乳制。该方法得到的槽钢的屈服强度性能良好，平均可达475MPa，能够满足叉车门架用 槽钢的性能要求。但是，该专利文献的公开方法倾向于高强度和耐低温，并涉及铝脱氧+塞 棒包、钒微合金化等工艺，生产工序复杂，成本较高。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种力学性能良好的高强度高硬度热轧叉车门架用槽钢 及其制备方法。
[0006] 本发明提供的高强度高硬度热轧叉车门架用槽钢的重量百分数组成为： C0. 23%~0. 30%、Si0. 15%~0. 30%、Mn1. 00%~1. 30%、P彡 0. 025%、S彡 0. 015%、 V0. 06 %~0. 08 %，其余为铁和不可避免的微量杂质。
[0007] 优选的，所述热轧叉车门架用槽钢的重量百分数组成为C0.23 %~0.27%、 SiO. 20%~0? 30%、Mn1. 10%~1. 25%、P彡 0? 020%、S〈0. 010%、V0? 06 ~0? 08%，其 余为铁和不可避免的微量杂质。
[0008] 本发明的高强度高硬度热轧叉车门架用槽钢，其特点是P、s含量低、V合金加入量 低，从而在保证产品具有较高强度的前提下，可实现低成本生产。本发明对于成分的控制基 于：在生产实践过程中，为得到高强度的产品，通常采用添加Nb、V等合金元素来实现合金 强化，产品成本较高；而在本发明中，通过降低P、S含量提高钢水纯净度，为降低产品中的 夹杂物含量，只需要加入少量V合金，即可在保证产品具有较高强度的前提下，同时实现低 成本生产。
[0009] 另外，热轧叉车门架用槽钢的成分设计采用中碳+钒微合金化+低P、S控制的设 计思路。中碳可以提高产品的硬度和强度；添加微量钒合金，由于钒的细晶强化作用和析出 强化，可有效地提高产品强度，并保持产品的低成本效果；低P、S可提高钢水纯净度，降低 钢中有害夹杂，确保产品的高强度高硬度的稳定性。
[0010] 本发明还提供了一种高强度高硬度热轧叉车门架用槽钢的制备方法，所述方法包 括下述步骤：
[0011] 1)铁水预脱硫，并控制脱硫后铁水中的硫含量不超过0. 020wt% ;
[0012] 2)转炉冶炼，采用顶底复吹转炉冶炼，并采用硅钙钡脱氧，控制钢水中的氧含量小 于 30ppm;
[0013] 3)LF精炼，精炼过程中先充分搅拌化渣，造白渣或黄白渣；
[0014] 4)连铸，在连铸过程中，使用普通中间包，采用方坯全保护浇铸；
[0015] 5)轧制。轧制所得的叉车门架用槽钢的化学成分的重量百分数为：C0.23%~ 0.30%、Si0.15%~0.30%、Mnl.00%~1.30%、P< 0.025%、S<0.015%、V0.06%~ 0. 08 %，其余为铁和不可避免的微量杂质。
[0016] 优选的，步骤2)中硅钙钡的加入量为1. 5kg/t钢~2.Okg/t钢。
[0017] 优选的，步骤2)中，钢包采用红净钢包，烘烤温度多800°C;控制终点碳含量不小 于0. 10wt%;采用双挡渣出钢工艺，放钢时间不小于1. 5min，控制转炉下渣量< 70mm;采用 中锰、硅锰、钒氮合金进行合金化，合金对准钢流冲击区加入，并且合金成分按中限控制；增 碳剂采用煅煤，并且准钢流均匀加入，在出钢3/4前加完；出钢3/5~4/5时投入挡渣球以 保证良好的挡渣效果，保证钢包渣厚< 70mm。
[0018] 优选的，步骤3)LF精炼工序中，全程底吹氩搅拌，用碳化硅或复脱将炉渣调整为 白渣或黄白渣；采取一次性补喂铝线，钢水温度成分达到浇注要求后，在出站前喂入钙线 50~80m/炉。
[0019] 优选的，步骤4)连铸工序中，二冷采用弱冷，结晶器采用非正弦振动，将中间包的 过热度控制在15°C~25°C，中间包采用低碳碱性覆盖剂，覆盖剂的加入量为1~1. 5kg/t 钢，拉速为1. 2~1. 6m/min。
[0020] 优选的，步骤5)轧制工序中，加热炉的均热温度为1220°C~1250°C，开轧温度不 低于1150°C，终轧温度不高于950°C，乳材在冷床采用自然冷却和喷水冷却的冷却方式，矫 直温度小于l〇〇°C。根据本发明的实施例，乳材的规格优选为C175X66. 2X16. 2X25. 6槽 钢。
[0021] 本发明主要通过微合金化来提高强度，微合金化主要应用钒，没有添加其他的元 素，通过钢中碳含量控制来提高硬度。本发明的叉车门架用槽钢具有高强度、高硬度和良好 的力学性能，屈服强度平均为499MPa，抗拉强度平均为669MPa，硬度平均为HB205,完全能 够满足叉车门架的性能要求。此外，本发明在降低生产成本的同时得到了高强度、高硬度的 槽钢。
[0022] 同目前热轧叉车门架用槽钢的生产比较，本发明的技术方案的特点在于：
[0023] 第一，本发明采用中碳成分控制，充分利用碳的作用来提高叉车门架槽钢的强度 和硬度，实现低成本生产。
[0024] 第二，本发明仅添加微量V合金，运用钒的细晶强化和析出强化机理，由于钒对热 轧后相变特性的影响极小，精轧温度范围较宽，不需要控轧控冷，且轧后不需进行热处理， 完成高强度高硬度热轧叉车门架用槽钢的成分设计及生产，降低生产过程的合金成本。
[0025] 第三，本发明生产方坯时采用普通中间包全保护保护浇铸条件，可实现恒拉速，提 高铸坯质量，采用低成本生产出高强度机械制造用钢。
[0026] 第四，本发明的热轧叉车门架用槽钢屈服强度性能良好，平均为499MPa，为目前国 内强度最高的叉车门架槽钢。
[0027] 第五，本发明的热轧叉车门架用槽钢硬度较高，产品耐磨性好，平均为HB205,为目 前国内硬度最高的叉车门架槽钢。
【具体实施方式】
[0028] 本发明主要通过钒微合金化和中碳含量来提高强度和硬度，实现高强度高硬度钢 材的生产；本发明制备高强度高硬度热轧叉车门架用槽钢的方法采用普通硅钙钡脱氧，可 节约生产成本。
[0029] 如下将以实施例为基础详细地描述根据本发明的高强度高硬度热轧叉车门架用 槽钢及其制造方法。
[0030] 本发明的高强度高硬度热轧叉车门架用槽钢的化学成分的重量百分数为： C0. 23%~0. 30%、Si0. 15%~0. 30%、Mn1. 00%~1. 30%、P彡 0. 025%、S彡 0. 015%、 V0.06%~0.08%，其余为铁和不可避免的微量杂质。上述组分可以优选为：C0.23%~ 0? 27%、Si0? 20%~0? 30%、Mn1. 10%~1. 25%、P彡 0? 020%、S〈0. 010%、V0? 06 ~ 0. 08 %，其余为铁和不可避免的微量杂质。
[0031] 本发明的实施例使用如下制备方法来制备高强度高硬度热轧叉车门架用槽钢：
[0032] 1)铁水预脱硫，控制脱硫