一種非調質鋼及其生產工藝的製作方法

2023-06-15 11:30:06

一種非調質鋼及其生產工藝的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種非調質鋼及其生產工藝，改變以往非調質鋼生產中在精軋之前進行冷卻的方式，至少在精軋步驟後設置冷卻步驟，並且冷卻方式一改現有技術中採用單一水冷或者空冷且強弱一致的冷卻方式，將強冷和弱冷交替進行，強冷可以保證鋼材表面溫度迅速減低，弱冷可以使得鋼材芯部的溫度逐漸擴散到表面，隨後再進行強冷，使得熱量快速散出，根據實際需要，強冷和弱冷可以交替進行多次，強弱冷相結合的穿水冷卻方式使得在較短的時間內鋼材芯部的溫度和表面的溫度即趨於一致，從而確保了鋼材力學性能的均勻性，且提高了生產效率，採用本方法生產的非調質鋼，可以代替調質42CrMo鋼進行直接切削加工。
【專利說明】一種非調質鋼及其生產工藝

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種非調質鋼及其生產工藝，屬於鋼鐵冶金【技術領域】。

【背景技術】
[0002]目前，國內機械加工行業切削用棒材多數使用45、40Cr及42CrMo等普通鋼，這些棒材在作為機加工切削用原料時需進行調質熱處理,調質成本高,而且由於調質過程會增加能耗並汙染環境，同時還有一些廢品損耗，不符合現今的節能環保要求。因此，不需要調質處理的可直接切削用非調質鋼必將逐步替代普通鋼，成為未來發展趨勢。非調質鋼是指不經過調質處理就可以達到性能要求的機械結構鋼，採用此類鋼製造零件，可省去調質熱處理工序，具有節省能源、材料、工藝簡單等優點，可以減少環境汙染、避免氧化、脫碳、變形、開裂。
[0003]國內生產易切削非調質鋼傳統工藝為:電爐冶煉~精煉~模鑄~控軋控冷。該種工藝在生產中的難點為:鋼材性能的控制。現有國內外生產廠家大多通過改善非調質鋼的化學成分來達到對鋼材性能的控制，然而，研究證明，單純通過成分設計很難使得非調質鋼達到性能上的要求。
[0004]為此，首鋼總公司提出了一種新的非調質鋼的生產工藝，主要包括:轉爐冶煉、擋渣出鋼、鋼包脫氧合金化、LF鋼包精煉、餵S線、鋼包底吹氬以實現全保護澆鑄、鑄坯控溫、控冷以及軋制等步驟，其中，在軋制步驟中，加熱溫度1100~1180°C，開軋溫度1020~1100 V，終軋溫度850~920 V，相對變形量為15~35%，軋後冷卻到600°C後緩慢冷卻到室溫。上述工藝生產的非調質鋼，通過緩慢冷卻方式在短時間內很難保證鋼材芯部和表面的溫度趨於一致，很容易導致鋼材表面和芯部的強度、韌性波動很大，力學性能嚴重不均勻，採用上述工藝生產大尺寸非調質鋼時(例如Φ70~Φ 145棒材)，棒材表面和棒材芯部力學性能不均勻的現象更加明顯。


【發明內容】

[0005]因此，本發明要解決的技術問題在於克服現有非調質鋼生產工藝生產出的鋼材的表面力學性能和芯部力性能不均勻的缺陷，從而提供一種非調質鋼及其生產工藝，確保成品的表面力學性能和芯部力學性能的均勻性。
[0006]為此，本發明提供一種非調質鋼，其包括重量百分比如下的化學成分--碳0.35~0.47，矽 0.30 ~0.60，錳 1.20 ~1.60，鉻 0.00 ~0.30，鋁 0.010 ~0.030，鎳 0.00 ~0.10，銅 0.00 ~0.20，磷 0.000 ~0.020，硫 0.020 ~0.020，釩 0.050 ~0.250，氮 0.012 ~0.020，餘量為鐵。
[0007]本發明提供一種非調質鋼，其包括重量百分比如下的化學成分:碳0.45~0.47，矽 0.30 ~0.50，錳 1.30 ~1.60，鉻 0.00 ~0.20，鋁 0.010 ~0.020，鎳 0.00 ~0.08，銅 0.00 ~0.10，磷 0.0 00 ~0.010,硫 0.00 ~0.010,釩 0.050 ~0.250，氮 0.012 ~
0.020，餘量為鐵。
[0008]本發明提供一種非調質鋼的生產工藝，包括至少在精軋步驟後進行的冷卻步驟，在所述冷卻步驟中，採用強弱冷卻交替的方式使所述鋼材至少經過兩段穿水冷卻，以使得在特定時間內鋼材的芯部溫度與表面溫度趨於一致。
[0009]本發明提供一種非調質鋼的生產工藝，在所述冷卻步驟中，使所述鋼材經過三段穿水冷卻，其中，第一段穿水冷卻採用強冷，第二段穿水冷卻採用弱冷，第三段穿水冷卻採用強冷。
[0010]本發明提供一種非調質鋼的生產工藝，在所述冷卻步驟中，通過控制穿水冷卻裝置的閥門開啟程度控制冷卻的強弱。
[0011]本發明提供一種非調質鋼的生產工藝，在所述冷卻步驟中，所述鋼材經過4-7秒穿水冷卻後，鋼材表面溫度降低100°c~400°C，待鋼材回溫後再次降溫50°C~100°C。
[0012]本發明提供一種非調質鋼的生產工藝，在所述冷卻步驟中，控制第一段閥門開度為30%~40%，第二段閥門開度為20%，第三段閥門開度為30%~40%，以確保在4~7秒使所述鋼材表面溫度降低100°C~400°C。
[0013]本發明提供一種非調質鋼的生產工藝，在所述冷卻步驟中，待鋼材回溫後採用噴霧冷卻的方式對所述鋼材進行降溫冷卻。
[0014]本發明提供一種非調質鋼的生產工藝，在所述降溫冷卻後，將所述鋼材分散放置到冷床上進行10~12分鐘的空冷。
[0015]本發明提供一種非調質鋼的生產工藝，在所述空冷後，將所述鋼材疊放後進行罩冷。
[0016]本發明提供一種非調質鋼的生產工藝，還包括位於冷卻步驟前的精軋步驟，在所述精軋步驟中，控制所述鋼材進入精軋步驟時的溫度≤ 850°C，在鋼材溫度處於850°C~900°C條件下進行低溫軋制。
[0017]本發明提供一種非調質鋼的生產工藝，還包括位於精軋步驟之前的冶煉步驟，所述冶煉步驟包括依次進行的電爐冶煉步驟、鋼包爐冶煉步驟以及精煉步驟。
[0018]本發明提供一種非調質鋼的生產工藝，在所述電爐冶煉中採用全鐵水冶煉，終點磷含量≤0.015%，終點碳含量0.03%~0.10%,終點溫度1620。。~1700°C。
[0019]本發明提供一種非調質鋼的生產工藝，在所述鋼包爐冶煉步驟和/或所述精煉步驟中採用碳化矽、矽鐵粉脫氧。
[0020]本發明提供一種非調質鋼的生產工藝，在所述鋼包爐冶煉步驟中，造白渣，並使得白渣保持時間不少於20分鐘。
[0021]本發明提供一種非調質鋼的生產工藝，在精煉步驟中，確保精煉時間不少於45分鐘，將含氫量控制在1.5ppm以下。
[0022]本發明提供一種非調質鋼的生產工藝，還包括位於所述精煉步驟之後的連鑄步驟，在所述連鑄步驟中，過熱度控制在20~35°C，拉速控制在0.5m/min~0.6m/ min。
[0023]本發明提供一種非調質鋼的生產工藝，還包括連鑄步驟之後的加熱步驟，在所述加熱步驟中，將鋼坯放入加熱爐中進行加熱，其中，預熱段溫度控制在850±30°C，加熱段溫度控制在1100±30°C，均熱段溫度控制在1130±30°C，均熱段總時間不少於2小時。
[0024]本發明提供的非調質鋼的生產工藝具有以下優點:
1.本發明提供的非調質鋼的生產工藝，改變以往非調質鋼生產中在精軋之前進行冷卻的方式，至少在精軋步驟後設置冷卻步驟，並且冷卻方式一改現有技術中採用單一水冷或者空冷且強弱一致的冷卻方式，將強冷和弱冷交替進行，強冷可以保證鋼材表面溫度迅速減低，弱冷可以使得鋼材芯部的溫度逐漸擴散到表面，隨後再進行強冷，使得熱量快速散出，根據實際需要，強冷和弱冷可以交替進行多次，強弱冷相結合的穿水冷卻方式使得在較短的時間內鋼材芯部的溫度和表面的溫度即趨於一致，從而確保了鋼材力學性能的均勻性，且提高了生產效率。
[0025]2.本發明提供的非調質鋼的生產工藝，在所述冷卻步驟中，使所述鋼材經過三段穿水冷卻，其中，第一段穿水冷卻採用強冷，第二段穿水冷卻採用弱冷，第三段穿水冷卻採用強冷。精軋之後的鋼材溫度較高，在第一段穿水冷卻時採用強冷的方式，使得鋼材的表面溫度迅速降低，由於熱量的傳遞作用，表面溫度降低之後，芯部熱量逐漸向表面傳遞，為了使得芯部熱量儘可能多的傳遞到表面，在第二段穿水冷卻中採用弱冷的方式，弱冷之後，熱傳遞使得表面溫度有所升高，再次通過強冷方式快速冷卻表面，從而使得表面熱量被迅速帶走，此時，熱傳遞使得表面溫度和芯部溫度趨於一致，從而確保了力學性能的均勻性。
[0026]3.本發明提供的非調質鋼的生產工藝，在所述冷卻步驟中，通過控制穿水冷卻裝置的閥門開啟程度控制冷卻的強弱，具體地，控制第一段閥門開度為30%~40%，第二段閥門開度為20%，第三段閥門開度為30%~40%，以確保在4~7秒使所述鋼材表面溫度降低100°C~400°C，通過控制閥門開啟程度可以控制水流量，進而控制穿水冷卻的強弱程度，該種控制方式非常簡便，在閥門開啟一定長度後，將鋼材穿入水中進行穿水處理，鋼材在穿水過程中，其表面被全方位冷卻，確保了表面冷卻的均勻性。
[0027]4.本發明提供的非調質鋼的生產工藝，在所述冷卻步驟中，待鋼材回溫後採用噴霧冷卻的方式對所述鋼材進行降溫冷卻。噴霧冷卻的方式是對穿水冷卻的有利補充，通過噴霧冷卻可以使得芯部的熱量進一步擴散到表面，更加確保了芯部與表面溫度的一致性。
[0028]5.本發明提供的非調質鋼的生產工藝，在所述降溫冷卻後，將所述鋼材分散放置到冷床上進行10~12分鐘的空冷。在噴霧冷卻後，將鋼材分散放置到冷床上進行空冷，可以進一步補充噴霧冷卻，使得表面熱量進一步散失。
[0029]6.本發明提供的非調質鋼的生產工藝，在所述空冷後，將所述鋼材疊放後進行罩冷。罩冷是緩慢冷卻的一種方式，為了避免上述冷卻過程過快而對鋼材組織性能造成的不利影響，將所述鋼材疊放後進行罩冷，在經過穿水冷卻、噴霧冷卻以及空冷等冷卻方式後，鋼材表面溫度與芯部溫度已經達到一致，此時，採用罩冷的方式，將冷卻速度降下來，有利於改善鋼材的組織性能。
[0030]7.本發明提供的非調質鋼的生產工藝，在所述鋼包爐冶煉步驟中，造白渣，並使得白渣保持時間不少於20分鐘，嚴格控制白渣保持時間，使得白渣的脫氧、脫硫以及去除夾雜物的作用更加明顯，有利於提高鋼的純淨度。
[0031]8.本發明提供的非調質鋼的生產工藝，在精煉步驟中，確保精煉時間不少於45分鐘，將含氫量控制在1.5ppm以下，該精煉工藝有效的控制了氫含量，可以更好的解決後續鋼材氫致裂紋的風險；有更充分的時間使得成分更均勻；給予夾雜物更充分的上浮時間，有效的解決夾雜物控制的問題，使得成品更加純淨。
[0032]9.本發明提供的非調質鋼的生產工藝，連鑄步驟中，過熱度嚴格控制在20~35°C,拉速控制在0.5m/min~0.6m/ min,連鑄的低過熱度、低拉速保證了鑄還的質量。
[0033]10.本發明提供的生產工藝生產的非調質鋼，放大500倍下的金相組織為鐵素體和珠光體，實際晶粒度(100倍)，按GB/T6394評級為10~11級，晶粒細小，均勻，從心部到邊緣級差不大於1.5級，鋼材表面和芯部的力學性能均勻，由心部到邊緣的強度、韌性波動很小，可以有效避免一般材料在表面加工量較大後，力學性能達不到使用要求的缺點，由心部到邊緣硬度差小於30HB，可以有效的避免硬度變化大時對刀具、加工產生的不利影響，並且夾雜物含量低，純淨度較高。
[0034]本發明的核心在於通過控制軋制和控制軋制後的冷卻步驟使得鋼材表面和芯部的性能大體一致，從而提高了鋼材的品質。具體的冷卻控制包括:1)在精軋之後採用強弱冷卻交替的方式使所述鋼材至少經過兩段穿水冷卻，以使得在特定時間內鋼材的芯部溫度與表面溫度趨於一致，具體地，在精軋之後使所述鋼材經過三段穿水冷卻，其中，第一段穿水冷卻採用強冷，第二段穿水冷卻採用弱冷，第三段穿水冷卻採用強冷，在具體的穿水冷卻中，通過控制穿水冷卻裝置的閥門開啟程度控制冷卻的強弱。
[0035]2)穿水冷卻後，待鋼材回溫後採用噴霧冷卻的方式對所述鋼材進行降溫冷卻；
3)在所述降溫冷卻後，將所述鋼材分散放置到冷床上進行10~12分鐘的空冷；
4)在所述空冷後，將所述鋼材疊放後進行罩冷。
[0036]在精軋之後通過上述方式(尤其是穿水冷卻)進行冷卻控制，改變以往非調質鋼生產中在精軋之前進行冷卻的方式，至少在精軋步驟後設置冷卻步驟，並且冷卻方式一改現有技術中採用單一水冷或者空冷且強弱一致的冷卻方式，將強冷和弱冷交替進行，強冷可以保證鋼材表面溫度迅速減低，弱冷可以使得鋼材芯部的溫度逐漸擴散到表面，隨後再進行強冷，使得熱量快速散出，根據實際需要，強冷和弱冷可以交替進行多次，強弱冷相結合的穿水冷卻方式使得在較短的時間內鋼材芯部的溫度和表面的溫度即趨於一致，從而確保了鋼材力學性能的均勻性，且提高了生產效率。在此基礎之上，後續的噴霧冷卻、空冷以及罩冷方式的聯合控制，使得芯部溫度不斷的散向表面，而表面溫度不斷的被帶走，並且，上述冷卻方式的結合使得冷卻速度比較適宜，在空冷之後採用罩冷，使得鋼材表面溫度與芯部溫度一致的情況下，冷卻速度不致於過快，提高了綜合力學性能。
[0037]本發明中所述的強冷是指在3-5秒內即可使得鋼材表面溫度降低300-400度的冷卻程度，弱冷是比強冷的冷卻程度低一些的冷卻。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據本發明的具體實施例並結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中
圖1是採用本發明的生產方法生產的非調質鋼在放大500倍下的金相圖片；
圖2是反映採用本發明的生產方法生產的非調質鋼的晶粒度的圖片；
圖3是反映採用本發明的生產方法生產的非調質鋼的夾雜物情況的圖片。

【具體實施方式】
[0039]實施例1
本實施例提供一種非調質鋼的生產方法，包括精軋步驟以及在精軋之後的冷卻步驟，其中，在所述精軋步驟中，控制棒材進入精軋步驟時的溫度< 850°C，在棒材溫度處於850°C~900°C條件下進行低溫軋制；軋制後通過專業可控的穿水冷卻設備對鋼材進行三段穿水冷卻，第一段穿水冷卻採用強冷，第二段穿水冷卻採用弱冷，第三段穿水冷卻採用強冷。
[0040]在此，需要說明的是，控制穿水冷卻強弱的方式有很多，在本實施例中，通過控制穿水冷卻裝置的閥門開啟程度來控制水流量，以此來控制冷卻強弱的目的，具體地，第一段閥門開度為30%~40%，第二段閥門開度為20%，第三段閥門開度為30%~40%，可確保4_7s內降低棒材表面溫度100°C~400°C，之後待棒材回溫後採用噴霧冷卻的方式將棒材降溫500C~100 V，使其熱量快速散出，然後將棒材分散開來放置到冷床上採用空冷方式冷卻10-12分鐘,最後下冷床將棒材疊加罩冷。
[0041]本實施例的非調質鋼的生產方法，使所述棒材經過三段穿水冷卻，其中，第一段穿水冷卻採用強冷，第二段穿水冷卻採用弱冷，第三段穿水冷卻採用強冷。精軋之後的棒材溫度較高，在第一段穿水冷卻時採用強冷的方式，使得棒材的表面溫度迅速降低，由於熱量的傳遞作用，表面溫度降低之後，芯部熱量逐漸向表面傳遞，為了使得芯部熱量儘可能多的傳遞到表面，在第二段穿水冷卻中採用弱冷方式，以使得冷卻過程中預留較多的時間給芯部進行熱傳遞，弱冷之後，熱傳遞使得表面溫度有所升高，再次通過強冷方式快速冷卻表面，從而使得表面熱量被迅速帶走，此時，熱傳遞使得表面溫度和芯部溫度趨於一致，從而確保了力學性能的均勻性。
[0042]實施例2
本實施例提供一種非調質鋼的生產方法，其是在實施例1基礎之上的進一步改進，相對於實施例1來說，還包括位於精軋步驟之前的冶煉步驟，所述冶煉步驟包括依次進行的電爐冶煉步驟、鋼包爐冶煉步驟以及精煉步驟。
[0043]在電爐冶煉步驟中，採用全鐵水冶煉，嚴格控制出鋼前磷含量< 0.015%，終點碳含量0.03%~0.10%，終點溫度1670°C~1700°C，電爐冶煉較傳統的轉爐冶煉可以更好的控制下渣操作。
[0044]在鋼包爐(LF爐)冶煉步驟中，使用碳化矽、矽鐵粉脫氧，加入石灰造白渣，白渣保持時間不少於20分鐘，以使得白渣能夠較為徹底的清除夾雜物。
[0045]在精煉爐(VD爐)冶煉步驟中，進行脫氣處理，確保含氫量控制在1.5ppm以下，確保精煉時間不少於45分鐘。
[0046]用LF爐+VD爐精煉的優點:相對於傳統的僅用LF爐精煉來說，該精煉工藝有效的控制了氫含量，可以更好的解決後續棒材氫至裂紋的風險；有更充分的時間使得成分更均勻；給予夾雜物有更充分的上浮時間，有效的解決夾雜物控制的問題。
[0047]實施例3
本實施例提供一種非調質鋼的生產方法，其是在實施例1或2基礎上的進一步改進，在本實施例中，對連鑄步驟以及加熱步驟進行改進，連鑄步驟和加熱步驟均位於精煉步驟之後，而又位於軋制步驟和穿水冷卻步驟之前。
[0048]連鑄步驟中，通過侵入式水口將中間包中的鐵水引入結晶器，避免了通過傳統水口引入時易於引入空氣的問題，另外，在浸入式水口與中間包的結合部位吹氬氣，以避免空氣進入中間包，過熱度嚴格控制在23~35°C，拉速控制在0.5m/min~0.6m/ min，連鑄的低過熱度、低拉速保證了鑄坯的質量。連鑄後切割時據切處的溫度控制在< 820°C，切割後，需人工檢查鑄坯表面，確保無明顯缺陷，取鑄坯低倍樣，確保鑄坯無裂紋，無縮孔，中心疏鬆不大於3級，該要求是為了保證後續軋制出的棒材表面與低倍的質量，鑄坯檢查合格後，送往加熱爐進行加熱，預熱段850±30°C，加熱段1100±30°C，均熱段1130±30°C，確保均熱段總時間不少於2小時。
[0049]採用本實施例提供的生產方法生產出的非調質鋼的放大500倍下的金相組織為鐵素體和珠光體(圖1所示)，實際晶粒度(100倍)，按GB/T6394評級為10級左右(圖2所示)，晶粒細小，均勻，從心部到邊緣級差不大於1.5級，鋼材表面和芯部的力學性能均勻，由心部到邊緣的強度、韌性波動很小，可以有效避免一般材料在表面加工量較大後，力學性能達不到使用要求的缺點，由心部到邊緣硬度差小於30HB，可以有效的避免硬度變化大時對刀具、加工產生的不利影響，並且夾雜物含量低，純淨度較高(圖3所示)。
[0050]實施例4
本實施例提供一種採用實施例1所述的方法生產的非調質鋼，其包括重量百分比如下的化學成分:碳 0.35，矽 0.30,錳 1.60,鉻 0.20，鋁 0.02,鎳 0.10,銅 0.20,磷 0.015，硫0.02,釩0.15，氮0.012，餘量為鐵。
[0051]實施例5 本實施例提供一種採用實施例1所述的方法生產的非調質鋼，其包括重量百分比如下的化學成分:碳0.47，矽0.40,錳1.40,鉻0.10，鋁0.03,銅0.10,磷0.02,硫0.02,釩0.05，氮0.02，餘量為鐵。
[0052]實施例6
本實施例提供一種採用實施例1所述的方法生產的非調質鋼，其包括重量百分比如下的化學成分:碳0.40,矽0.50,錳1.50,鉻0.30，鋁0.01，鎳0.08,銅0.08,磷0.01,硫0.025，釩0.15，氮0.018，餘量為鐵。
[0053]實施例7
本實施例提供一種採用實施例2所述的方法生產的非調質鋼，其包括重量百分比如下的化學成分:碳 0.46，矽 0.60，錳 1.20，鋁 0.025，鎳 0.10，銅 0.20，磷 0.008，硫 0.023，釩0.080，氮0.020，餘量為鐵。
[0054]實施例8
本實施例提供一種採用實施例2所述的方法生產的非調質鋼，其包括重量百分比如下的化學成分 M 0.46，矽 0.55，錳 1.30，鉻 0.10，鋁 0.025，鎳 0.05，銅 0.15，磷 0.010，硫0.023，釩0.080，氮0.012，餘量為鐵。
[0055]實施例9
本實施例提供一種採用實施例2所述的方法生產的非調質鋼，其包括重量百分比如下的化學成分 M 0.38，矽 0.40，錳 1.28，鉻 0.08，鋁 0.015，鎳 0.06，銅 0.15，磷 0.025，硫0.040，釩0.050，氮0.019，餘量為鐵。
[0056]實施例10
實施例提供一種採用實施例3所述的方法生產的非調質鋼，其包括重量百分比如下的化學成分:碳 0.45，矽 0.58，錳 1.50，鉻 0.15，鋁 0.025，鎳 0.09，銅 0.16，磷 0.030，硫
0.050,釩 0.080，氮 0.019，餘量為鐵。
[0057]實施例11實施例提供一種採用實施例3所述的方法生產的非調質鋼，其包括重量百分比如下的化學成分:碳 0.47，矽 0.58，錳 1.48，鉻 0.25，鋁 0.025，鎳 0.09，銅 0.15，硫 0.020，釩0.250，氮0.020，餘量為鐵。
[0058]實施例12
實施例提供一種採用實施例3所述的方法生產的非調質鋼，其包括重量百分比如下的化學成分:碳 0.38，矽 0.58，錳 1.28，鉻 0.25，鋁 0.025，鎳 0.08，磷 0.020，硫 0.020，釩0.250，氮0.015，餘量為鐵。
[0059]上述實施例4-12的非調質鋼，芯部放大500倍下的金相組織為都為鐵素體和珠光體(如圖1所示)，實際晶粒度(100倍)，按GB/T6394評級為10~11級(如圖2所示)，晶粒細小，均勻，從心部到邊緣級差都不大於1.5級，鋼材表面和芯部的力學性能均勻，由心部到邊緣的強度、韌性波動很小，可以有效避免一般材料在表面加工量較大後，力學性能達不到使用要求的缺點，由心部到邊緣硬度差小於30HB，可以有效的避免硬度變化大時對刀具、加工產生的不利影響，並且夾雜物含量低，純淨度較高(如圖3所示)。
[0060]上述實施例4-12的力學性能數據見下表1，從表1中可以看出，採用本發明提供的生產方法生產的非調質鋼，在屈服強度、抗拉強度、延伸率、面縮率、衝擊吸收功等綜合力學性能優良，並且，從表1中的性能數據可以看出，採用本發明的實施例3提供的生產方法，且鋼的化學成分為碳0.47，矽0.58，錳1.48，鉻0.25，鋁0.025，鎳0.09，銅0.15，硫
0.020，釩0.250，氮0.020，餘量為鐵，這一實施例的綜合力學性能最好，即實施例11的綜合力學性能最好。
[0061]從下表性能數據可以看出，本發明提供的採用上述方法生產的非調質鋼，完全可以替代調質42CrMo鋼直接進行切削加工，並且，在綜合力學性能上更加優良。
[0062]表1實施例4-12的力學性能數據

【權利要求】
1.一種非調質鋼，其包括重量百分比如下的化學成分:碳0.35~0.47，矽0.30~0.60，錳 1.20 ~1.60，鉻 0.00 ~0.30，鋁 0.010 ~0.030，鎳 0.00 ~0.10，銅 0.00 ~0.20，磷 0.000 ~0.030，硫 0.020 ~0.050，釩 0.050 ~0.250，氮 0.012 ~0.020，餘量為鐵。
2.根據權利要求1所述的非調質鋼，其包括重量百分比如下的化學成分--碳0.45~0.47，矽 0.30 ~0.50，錳 1.30 ~1.60，鉻 0.00 ~0.20，鋁 0.010 ~0.020，鎳 0.00 ~0.08，銅 0.00 ~0.10，磷 0.000 ~0.010，硫 0.02 ~0.025，釩 0.050 ~0.250，氮 0.012 ~0.020，餘量為鐵。
3.—種生產權利要求1或2所述的非調質鋼的生產工藝，包括至少在精軋步驟後進行的冷卻步驟，其特徵在於:在所述冷卻步驟中，採用強弱冷卻交替的方式使所述鋼材至少經過兩段穿水冷卻，以使得在特定時間內鋼材的芯部溫度與表面溫度趨於一致。
4.根據權利要求3所述的非調質鋼的生產工藝，其特徵在於:在所述冷卻步驟中，使所述鋼材經過三段穿水冷卻，其中，第一段穿水冷卻採用強冷，第二段穿水冷卻採用弱冷，第三段穿水冷卻採用強冷。
5.根據權利要求3或4所述的非調質鋼的生產工藝，其特徵在於:在所述冷卻步驟中，通過控制穿水冷卻裝置的閥門開啟程度控制冷卻的強弱。
6.根據權利要求3~5中任一項所述的非調質鋼的生產工藝，其特徵在於:在所述冷卻步驟中，所述鋼材經過4-7秒穿水冷卻後，鋼材表面溫度降低100°C~400°C，待鋼材回溫後再次降溫50°C~100°C。
7.根據權利要求5或6所述的非調質鋼的生產工藝，其特徵在於:在所述冷卻步驟中，控制第一段閥門開度為30%~40%，第二段閥門開度為20%，第三段閥門開度為30%~40%，以確保在4~7秒使所述鋼材表面溫度降低100°C~400°C。
8.根據權利要求6或7所述的非調質鋼的生產工藝，其特徵在於:在所述冷卻步驟中，待鋼材回溫後採用噴霧冷卻的方式對所述鋼材進行降溫冷卻。
9.根據權利要求6~8中任一項所述的非調質鋼的生產工藝，其特徵在於:在所述降溫冷卻後，將所述鋼材分散放置到冷床上進行10~12分鐘的空冷。
10.根據權利要求9所述的非調質鋼的生產工藝，其特徵在於:在所述空冷後，將所述鋼材疊放後進行罩冷。
11.根據權利要求3~12中任一項所述的非調質鋼的生產工藝，其特徵在於:還包括位於冷卻步驟前的精軋步驟，在所述精軋步驟中，控制所述鋼材進入精軋步驟時的溫度≤850°C，在鋼材溫度處於850°C~900°C條件下進行低溫軋制。
12.根據權利要求3~11中任一項所述的非調質鋼的生產工藝，其特徵在於:還包括位於精軋步驟之前的冶煉步驟，所述冶煉步驟包括依次進行的電爐冶煉步驟、鋼包爐冶煉步驟以及精煉步驟。
13.根據權利要求12所述的非調質鋼的生產工藝，其特徵在於:在所述電爐冶煉中採用全鐵水冶煉，終點磷含量≤0.015%，終點碳含量0.03%~0.10%,終點溫度1620°C~1700。C。
14.根據權利要求12或13所述的非調質鋼的生產工藝，其特徵在於:在所述鋼包爐冶煉步驟和/或所述精煉步驟中採用碳化矽、矽鐵粉脫氧。
15.根據權利要求12~14中任一項所述的非調質鋼的生產工藝，其特徵在於:在所述鋼包爐冶煉步驟中，造白渣，並使得白渣保持時間不少於20分鐘。
16.根據權利要求12~15中任一項所述的非調質鋼的生產工藝，其特徵在於:在精煉步驟中，確保精煉時間不少於45分鐘，將含氫量控制在1.5ppm以下。
17.根據權利要求16所述的非調質鋼的生產工藝，其特徵在於:還包括位於所述精煉步驟之後的連鑄步驟，在所述連鑄步驟中，過熱度控制在20~35°C，拉速控制在0.5m/min ~0.6m/ min。
18.根據權利要求17所述的非調質鋼的生產工藝，其特徵在於:還包括連鑄步驟之後的加熱步驟，在所述加熱步驟中，將鋼坯放入加熱爐中進行加熱，其中，預熱段溫度控制在850±30°C，加熱段溫度控制在1100±30°C，均熱段溫度控制在1130±30°C，均熱段總時間不少於2小 時。
【文檔編號】C22C38/46GK104046914SQ201310443927
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】劉棟林, 周旭, 徐益峰, 周志偉, 俞傑 申請人:北大方正集團有限公司, 蘇州蘇信特鋼有限公司, 江蘇蘇鋼集團有限公司