一种含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢的制备方法专利检索-铁的冶金专利检索查询-专利查询网

一种含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢的制备方法
申请号	CN202311548156.9	申请日	2023-11-20	公开(公告)号	CN117737597A	公开(公告)日	2024-03-22
申请人	包头钢铁(集团)有限责任公司;			发明人	宋振东; 王敏; 卜向东; 赵晓敏; 周彦; 刘丽娟; 惠治国; 郝振宇;
摘要	本发明公开一种含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢的制备方法，其通过优化调整化学成分中Mn、Mo和S元素的含量，并优化控制轧钢工艺参数，可以在较高S含量和较低Mo含量的基础上仍可以制备得到一种综合力学性能优良的42CrMo易切削热轧圆钢，可以明显降低其制备成本，进而有效提高42CrMo易切削热轧圆钢的经济效益。
权利要求	1.一种含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢的制备方法，其包括炼钢工艺和轧钢工艺，其特征在于，在所述炼钢工艺中，控制连铸坯的化学成分按照百分含量计为：C：0.40‑ 0.44％，Mn：0.80‑0.90％，Si：0.20‑0.30％，Cr：1.05‑1.15％，Mo：0.10‑0.16％，P≤ 0.012％，S：0.030‑0.040％，Al：0.020‑0.040％，RE：0.0030‑0.0045％，其余为铁和不可避免的杂质；在所述轧钢工艺中，包括以下工序：铸坯加热—高压水除鳞—轧制—缓冷，并控制以下参数： 1)预热段温度为800‑850℃； 2)均热温度1100‑1120℃，保温时间≥4小时； 3)开轧温度为1060‑1080℃； 4)终轧温度为800‑830℃； 5)圆钢缓冷时间≥48小时； 6)入缓冷坑温度为550‑580℃；所述含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢的力学性能满足：屈服强度≥930MPa；抗拉强度≥1080MPa；面缩率≥45％；延伸率≥12％；常温冲击功KU2≥63J；回火后布氏硬度≤ 217HB。 2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢的力学性能满足：屈服强度≥971MPa；抗拉强度≥1187MPa；面缩率≥54％；延伸率≥ 15％；常温冲击功KU2≥104J；回火后布氏硬度≤212HB。 3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在所述炼钢工艺中，控制连铸坯的化学成分按照百分含量计为：C：0.41‑0.43％，Mn：0.84‑0.85％，Si：0.23‑0.26％，Cr：1.06‑ 1.10％，Mo：0.11‑0.15％，P≤0.011％，S：0.032‑0.034％，Al：0.022‑0.029％，RE：0.0039‑ 0.0045％，其余为铁和不可避免的杂质。 4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在所述炼钢工艺中，包括以下工序：铁水预处理—转炉—炉外精炼—VD 真空处理—连铸，其中控制以下参数： (1)转炉出钢C≥0.12％，P≤0.020％； (2)VD深真空时间≥16min，软吹时间≥15min； (3)铸机拉速0.60‑0.65m/min； (4)铸坯缓冷时间≥48h。 5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在所述轧钢工艺中，所述轧制采用Ф850mm开坯机‑Ф700mm×3+Ф550mm×4连轧机组进行轧制。 6.一种含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢，其由权利要求1‑5中任一项所述的制备方法制备得到。 7.根据权利要求6所述的含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢，其力学性能满足：屈服强度≥930MPa；抗拉强度≥1080MPa；面缩率≥45％；延伸率≥12％；常温冲击功KU2≥63J；回火后布氏硬度≤217HB。 8.根据权利要求7所述的含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢，其力学性能满足：屈服强度≥971MPa；抗拉强度≥1187MPa；面缩率≥54％；延伸率≥15％；常温冲击功KU2≥104J；回火后布氏硬度≤212HB。
说明书全文	一种含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢的制备方法技术领域 [0001] 本发明属于冶炼连铸技术领域，具体涉及一种含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢的制备方法。背景技术 [0002] 42CrMo钢作为一种典型的中碳合金结构钢，因具有优异的抗疲劳、冲击性能以及良好的淬透性等，被广泛应用于制造发动机曲轴、连杆以及精密齿轮等一系列传动零部件。这些高精度零部件，加工工艺复杂繁多，在要求原材料具有优异的力学性能之外，还需具有一定的切削加工性能。通常，钢中加入一定含量的S元素，能够有效提高材料的切削性能。但是，S元素的加入，将明显降低钢的综合力学性能。 [0003] 专利文献CN116288013A(以下称文献1)公开一种汽车零部件用42CrMoRE热轧圆钢的制备方法，其通过合理控制S元素的含量，并添加一定量的RE元素球化硫化物，不仅使42CrMo具有较好的易切削性能，还具有良好的综合性能。然而该文献1制备的42CrMoRE热轧圆钢中成本较高的Mo元素含量较高(0.20‑0.24％)，不利于42CrMo钢经济效益的提高。发明内容 [0004] 针对现有技术中存在的问题，本发明一个方面提供一种含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢的制备方法，其包括炼钢工艺和轧钢工艺，其中在所述炼钢工艺中，控制连铸坯的化学成分按照百分含量计为：C：0.40‑0.44％，Mn：0.80‑0.90％，Si：0.20‑0.30％，Cr：1.05‑1.15％，Mo：0.10‑0.16％，P≤0.012％，S：0.030‑0.040％，Al：0.020‑0.040％，RE： 0.0030‑0.0045％，其余为铁和不可避免的杂质； [0005] 在所述轧钢工艺中，包括以下工序：铸坯加热—高压水除鳞—轧制—缓冷，并控制以下参数： [0006] 1)预热段温度为800‑850℃； [0007] 2)均热温度1100‑1120℃，保温时间≥4小时； [0008] 3)开轧温度为1060‑1080℃； [0009] 4)终轧温度为800‑830℃； [0010] 5)圆钢缓冷时间≥48小时； [0011] 6)入缓冷坑温度为550‑580℃； [0012] 所述含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢的力学性能满足：屈服强度≥930MPa；抗拉强度≥1080MPa；面缩率≥45％；延伸率≥12％；常温冲击功KU2≥63J；回火后布氏硬度≤217HB。 [0013] 在一些实施方式中，所述含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢的力学性能满足：屈服强度≥971MPa；抗拉强度≥1187MPa；面缩率≥54％；延伸率≥15％；常温冲击功KU2≥ 104J；回火后布氏硬度≤212HB。 [0014] 在一些实施方式中，在所述炼钢工艺中，控制连铸坯的化学成分按照百分含量计为：C：0.41‑0.43％，Mn：0.84‑0.85％，Si：0.23‑0.26％，Cr：1.06‑1.10％，Mo：0.11‑0.15％，P≤0.011％，S：0.032‑0.034％，Al：0.022‑0.029％，RE：0.0039‑0.0045％，其余为铁和不可避免的杂质。 [0015] 在一些实施方式中，在所述炼钢工艺中，包括以下工序：铁水预处理—转炉—炉外精炼—VD 真空处理—连铸，其中控制以下参数： [0016] (1)转炉出钢C≥0.12％，P≤0.020％； [0017] (2)VD深真空时间≥16min，软吹时间≥15min； [0018] (3)铸机拉速0.60‑0.65m/min； [0019] (4)铸坯缓冷时间≥48h。 [0020] 在一些实施方式中，在所述轧钢工艺中，所述轧制采用Ф850mm开坯机‑Ф700mm×3+Ф550mm×4连轧机组进行轧制。 [0021] 本发明另一方面提供一种含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢，其由上述的制备方法制备得到。 [0022] 在一些实施方式中，所述的含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢的力学性能满足：屈服强度≥930MPa；抗拉强度≥1080MPa；面缩率≥45％；延伸率≥12％；常温冲击功KU2≥63J；回火后布氏硬度≤217HB。 [0023] 在一些实施方式中，所述的含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢的力学性能满足：屈服强度≥971MPa；抗拉强度≥1187MPa；面缩率≥54％；延伸率≥15％；常温冲击功KU2≥104J；回火后布氏硬度≤212HB。 [0024] 基于以上技术方案提供的含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢的制备方法主要通过优化调整化学成分中Mn、Mo和S元素的含量，并优化控制轧钢工艺参数，可以在较高S含量和较低Mo含量的基础上仍可以制备得到一种综合力学性能优良的42CrMo易切削热轧圆钢，其力学性能基本上与上述文献1得到的42CrMoRE热轧圆钢的力学性能基本相当，但化学成分中Mo元素的含量相对于上述文献1得到的42CrMoRE热轧圆钢低至少0.04％，因此可以明显降低其制备成本，进而有效提高42CrMo易切削热轧圆钢的经济效益。具体实施方式 [0025] 本发明旨在提供一种含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢的制备方法，并提供由该制备方法获得的具有优良综合力学性能的低成本易切削热轧圆钢(42CrMo易切削热轧圆钢)。 [0026] 本发明提供的含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢的制备方法包括炼钢工艺和轧钢工艺，其中： [0027] 在炼钢工艺中，包括以下工序：铁水预处理—转炉—炉外精炼—VD真空处理—连铸，得到连铸坯，其中控制以下参数： [0028] (1)转炉出钢C≥0.12％，P≤0.020％； [0029] (2)VD深真空时间≥16min，软吹时间≥15min； [0030] (3)铸机拉速0.60‑0.65m/min； [0031] (4)铸坯缓冷时间≥48h； [0032] 控制得到的连铸坯的化学成分按照百分含量计为：C：0.40‑0.44％，Mn：0.80‑0.90％，Si：0.20‑0.30％，Cr：1.05‑1.15％，Mo：0.10‑0.16％，P≤0.012％，S：0.030‑ 0.040％，Al：0.020‑0.040％，RE：0.0030‑0.0045％，其余为铁和不可避免的杂质。 [0033] 在轧钢工艺中，包括以下工序：铸坯加热—高压水除鳞—轧制(Ф850mm开坯机—Ф700mm×3+Ф550mm×4连轧机组轧制)—锯切(取样)—缓冷—无损检测(超声波探伤+涡流/红外/漏磁探伤)—堆垛(冷却、热收集)—检查—修磨—打捆—入库—发货，并控制以下参数： [0034] 1)预热段温度为800‑850℃； [0035] 2)均热温度1100‑1120℃，保温时间≥4小时； [0036] 3)开轧温度为1060‑1080℃； [0037] 4)终轧温度为800‑830℃； [0038] 5)圆钢缓冷时间≥48小时； [0039] 6)入缓冷坑温度为550‑580℃。 [0040] 以下通过具体实施例详细说明本发明的内容，实施例旨在有助于理解本发明，而不在于限制本发明的内容。 [0041] 实施例1‑3： [0042] 实施例1‑3旨在生产一种含硫和稀土的低成本易切削热轧圆钢，其化学成分如下表1所示，轧钢工艺中的参数控制如下表2所示，得到的易切削热轧圆钢的各项性能均满足标准要求，具体如下表3所示。 [0043] 对比例1 [0044] 对比例1按照实施例1的操作进行，不同之处仅在于轧钢工艺中的参数控制不同，具体如下表2所示。对对比例1得到的热轧圆钢的力学性能进行检验，检验结果如下表3所示。 [0045] 表1：各实例的热轧圆钢的化学成分(wt％) [0046]实例 C Si Mn P S Cr Mo Al RE(Ce) 实施例1 0.41 0.26 0.85 0.010 0.033 1.08 0.11 0.025 0.0042 实施例2 0.43 0.24 0.84 0.010 0.032 1.06 0.15 0.029 0.0045 实施例3 0.42 0.23 0.85 0.011 0.034 1.10 0.12 0.022 0.0039 对比例1 0.41 0.26 0.85 0.010 0.033 1.08 0.11 0.025 0.0042 [0047] 表2：各实例的轧钢工艺参数 [0048] 实例预热段温度(℃) 均热温度(℃) 开轧温度(℃) 终轧温度(℃) 入缓冷坑温度(℃)实施例1 800 1100 1060 800 550实施例2 825 1110 1070 822 565 实施例3 850 1120 1080 830 580 对比例1 695 1130 1040 840 610 [0049] 表3：各实例的热轧圆钢的力学性能 [0050] [0051] 由上表1‑表3所示，可知实施例1‑3生产的热轧圆钢均具有优良综合力学性能，满足技术要求：屈服强度≥930MPa；抗拉强度≥1080MPa；面缩率≥45％；延伸率≥12％；常温冲击功KU2≥63J；回火后布氏硬度≤217HB；并优先满足：屈服强度≥971MPa；抗拉强度≥1187MPa；面缩率≥54％；延伸率≥15％；常温冲击功KU2≥104J；回火后布氏硬度≤212HB。对比例1虽然采用了与本申请实施例1相同的化学成分及其含量，但轧钢工艺参数控制按照上述文献1进行，然而其制备的热轧圆钢的综合力学性能不能满足技术要求，尤其是屈服强度和抗拉强度低于技术要求，延伸率、断面收缩率、常温冲击KU2虽然能够满足技术要求，但富余量较小。 [0052] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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