一种含钨的合金结构钢及其生产方法与流程

1.本发明属于合金结构钢生产方法领域；具体涉及一种含钨的合金结构钢及其生产方法。


背景技术：

2.钨是熔点最高(3387℃)的难熔金属，在元素周期表中与铬、钼同族。在钢中的行为也与钼类似，即缩小奥氏体相区，并且是强碳化物形成元素，部分固溶于铁中。钨的特殊碳化物阻止钢晶粒的长大，降低钢的过热敏感性。钨显著提高钢的回火稳定性。钨提高了钢的耐回火性，碳化物十分坚硬，因而提高了钢的耐磨性还使钢具有一定的热硬性。
3.但是合金结构钢中钨的添加在生产过程中，易发生表面裂纹，极大的增加了修磨周期，增加生产成本，同时为后续轧制生产的钢材增加了钢材表面质量风险，对此需解决钢坯表面裂纹的产生。


技术实现要素：

4.本发明目的是提供了一种解决含钨的合金结构钢表面裂纹的一种含钨的合金结构钢及其生产方法。
5.本发明通过以下技术方案实现：
6.一种含钨的合金结构钢，所述的一种含钨的合金结构钢的成分为0.27～0.34wt％的c、0.17～0.37wt％的si、0.30～0.60wt％的mn、0.60～0.90wt％的cr、2.00～2.50wt％的ni、0.15～0.30wt％的v，0.40～0.70wt％的w，≦0.025wt％的p、≦0.025wt％的s，余量为fe。
7.本发明所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法的工艺流程为：电炉冶炼+lf精炼+vd真空精炼+钢锭模铸
→
钢锭热送退火
→
轧钢大棒加热
→
轧钢开坯
→
钢坯热送退火
→
钢坯修磨
→
轧钢厂小棒加热
→
轧钢厂小棒材轧制
→
缓冷
→
钢材退火
→
矫直
→
修磨
→
探伤
→
检验、检查
→
上交。
8.本发明所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的电炉冶炼步骤出钢c含量为0.09～0.12wt％，出钢p含量为0.004～0.007wt％，所述的电炉冶炼时加入铝锭30～40kg、白灰100kg、合成渣300kg，出钢温度为1591～1604℃，出钢量为38.5～41.7t。
9.本发明所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的lf精炼的脱氧剂为碳粉、白灰、硅粉，其中碳粉用量40～50kg/t，白灰用量400kg，硅粉用量100～120kg，混匀后使用，精炼时间105～115min，白渣精炼时间85～90min。
10.本发明所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的vd真空精炼步骤中真空度≤67mpa，真空保持时间20～23min，破空后软吹加覆盖剂碳化稻壳50kg/炉，软吹时间22～29min，吊包温度1550～1554℃。
11.本发明所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的模铸钢锭浇注时一盘注速中锭身注速315～328s、帽口注速260～261s，二盘注速中锭身注速305～314s、帽口注速
241～250s，锭型为3.15t。
12.本发明所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的钢锭热送退火温度为770～830。
13.本发明所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的轧钢开坯的钢坯出炉温度1280℃，开坯后温度1100～1110℃，热转温度850～860℃。
14.本发明所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的钢坯热送退火温度为680℃，保温39h，炉冷至300℃出炉。
15.本发明所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的钢材退火温度为750℃。
16.本发明所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，解决了钢材料表面裂纹的技术问题，含钨的合金结构钢的屈服强度最高能够达到1032mpa，抗拉强度最高能够达到1095mpa，硬度可达到52hrc。
附图说明
17.图1为具体实施方式一方法制备的一种含钨的合金结构钢的钢坯表面照片；
18.图2为具体实施方式一方法制备的一种含钨的合金结构钢的试样照片；
19.图3为具体实施方式一方法制备的一种含钨的合金结构钢的塔型检验试样照片；
20.图4为具体实施方式一方法制备的一种含钨的合金结构钢的金相照片；
21.图5为具体实施方式二方法制备的一种含钨的合金结构钢的金相照片；
22.图6为具体实施方式二方法制备的一种含钨的合金结构钢的试样照片；
23.图7为具体实施方式三方法制备的一种含钨的合金结构钢的金相照片；
24.图8为对比例1方法制备的一种含钨的合金结构钢的钢坯表面照片；
25.图9为对比例2方法制备的一种含钨的合金结构钢的钢坯表面照片；
26.图10为对比例3方法制备的一种含钨的合金结构钢的钢坯表面照片；
27.图11为对比例4方法制备的一种含钨的合金结构钢的钢坯表面照片；
28.图12为对比例5方法制备的一种含钨的合金结构钢的钢坯表面照片。
具体实施方式
29.具体实施方式一：
30.一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法的工艺流程为：电炉冶炼+lf精炼+vd真空精炼+钢锭模铸
→
钢锭热送退火
→
轧钢大棒加热
→
轧钢开坯
→
钢坯热送退火
→
钢坯修磨
→
轧钢厂小棒加热
→
轧钢厂小棒材轧制
→
缓冷
→
钢材退火
→
矫直
→
修磨
→
探伤
→
检验、检查
→
上交。
31.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的电炉冶炼步骤出钢c含量为0.12wt％，出钢p含量为0.004wt％，所述的电炉冶炼时加入铝锭40kg、白灰100kg、合成渣300kg，出钢温度为1597℃，出钢量为41.7t。
32.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的lf精炼的脱氧剂为碳粉、白灰、硅粉，其中碳粉用量50kg/t，白灰用量400kg，硅粉用量120kg，混匀后使用，精炼时间115min，白渣精炼时间90min。
33.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的vd真空精炼步骤中
真空度≤67mpa，真空保持时间23min，破空后软吹加覆盖剂碳化稻壳50kg/炉，软吹时间22min，吊包温度1550℃。
34.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的模铸钢锭浇注时一盘注速中锭身注速315s、帽口注速260s，二盘注速中锭身注速305s、帽口注速250s，锭型为3.15t。
35.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的钢锭热送退火温度为830℃。
36.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的轧钢开坯的钢坯出炉温度1280℃，开坯后温度1105℃，热转温度860℃。
37.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的钢坯热送退火温度为680℃，保温39h，炉冷至300℃出炉。
38.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的钢材退火温度为750℃。
39.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，图1为钢坯表面照片，图2为一种含钨的合金结构钢的试样照片，图3为塔型检验试样照片，从图1
‑
图3能够看出，钢材料表面无裂纹。
40.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，图4为一种含钨的合金结构钢的金相照片，从图4能够看出，一种含钨的合金结构钢的表面结构均匀。
41.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，解决了钢材料表面裂纹的技术问题，含钨的合金结构钢的屈服强度最高能够达到1032mpa，抗拉强度最高能够达到1095mpa，硬度可达到52hrc。
42.具体实施方式二：
43.一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法的工艺流程为：电炉冶炼+lf精炼+vd真空精炼+钢锭模铸
→
钢锭热送退火
→
轧钢大棒加热
→
轧钢开坯
→
钢坯热送退火
→
钢坯修磨
→
轧钢厂小棒加热
→
轧钢厂小棒材轧制
→
缓冷
→
钢材退火
→
矫直
→
修磨
→
探伤
→
检验、检查
→
上交。
44.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的电炉冶炼步骤出钢c含量为0.09wt％，出钢p含量为0.007wt％，所述的电炉冶炼时加入铝锭30kg、白灰100kg、合成渣300kg，出钢温度为1604℃，出钢量为38.7t。
45.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的lf精炼的脱氧剂为碳粉、白灰、硅粉，其中碳粉用量40kg/t，白灰用量400kg，硅粉用量100kg，混匀后使用，精炼时间105min，白渣精炼时间85min。
46.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的vd真空精炼步骤中真空度≤67mpa，真空保持时间20min，破空后软吹加覆盖剂碳化稻壳50kg/炉，软吹时间29min，吊包温度1554℃。
47.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的模铸钢锭浇注时一盘注速中锭身注速328s、帽口注速261s，二盘注速中锭身注速314s、帽口注速241s，锭型为3.15t。
48.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的钢锭热送退火温度
为800℃。
49.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的轧钢开坯的钢坯出炉温度1280℃，开坯后温度1110℃，热转温度860℃。
50.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的钢坯热送退火温度为680℃，保温39h，炉冷至300℃出炉。
51.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的钢材退火温度为750℃。
52.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，图5为制备的一种含钨的合金结构钢的金相照片，图6为一种含钨的合金结构钢的试样照片，从图5和图6能够看出，所述的一种含钨的合金结构钢的表面无裂纹。
53.具体实施方式三：
54.一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法的工艺流程为：电炉冶炼+lf精炼+vd真空精炼+钢锭模铸
→
钢锭热送退火
→
轧钢大棒加热
→
轧钢开坯
→
钢坯热送退火
→
钢坯修磨
→
轧钢厂小棒加热
→
轧钢厂小棒材轧制
→
缓冷
→
钢材退火
→
矫直
→
修磨
→
探伤
→
检验、检查
→
上交。
55.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的电炉冶炼步骤出钢c含量为0.10wt％，出钢p含量为0.005wt％，所述的电炉冶炼时加入铝锭30kg、白灰100kg、合成渣300kg，出钢温度为1591℃，出钢量为38.5t。
56.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的lf精炼的脱氧剂为碳粉、白灰、硅粉，其中碳粉用量40kg/t，白灰用量400kg，硅粉用量100kg，混匀后使用，精炼时间105min，白渣精炼时间85min。
57.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的vd真空精炼步骤中真空度≤67mpa，真空保持时间20min，破空后软吹加覆盖剂碳化稻壳50kg/炉，软吹时间25min，吊包温度1553℃。
58.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的模铸钢锭浇注时一盘注速中锭身注速328s、帽口注速261s，二盘注速中锭身注速314s、帽口注速241s，锭型为3.15t。
59.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的钢锭热送退火温度为770℃。
60.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的轧钢开坯的钢坯出炉温度1280℃，开坯后温度1100℃，热转温度860℃。
61.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的钢坯热送退火温度为680℃，保温39h，炉冷至300℃出炉。
62.本实施方式所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的钢材退火温度为750℃。
63.具体实施方式一至三所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，lf精炼如表1所示：
64.表1 lf精炼
[0065][0066][0067]
具体实施方式一至三所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，精炼过程铝含量变化如表2所示：
[0068]
表2 精炼过程铝含量变化
[0069][0070]
表3 钢锭渣样成分
[0071][0072]
表4 一种含钨的合金结构钢的成分
[0073] csimnpscrnivwcual10.280.280.440.0050.0050.772.160.200.540.080.03020.300.310.440.0050.0060.712.160.200.530.090.03330.300.320.430.0060.0070.752.170.190.520.100.034
[0074]
表5 钢材低倍等级
[0075][0076][0077]
表6 非金属夹杂物
[0078][0079]
表7 硬度对比表
[0080][0081]
表8 淬透性试验
[0082][0083][0084]
注：j6在48.4
‑
49.1hrc j9在49.4
‑
51.2hrc之间。
[0085]
表9 所述的一种含钨的合金结构钢的性能
[0086][0087]
图8为对比例1方法制备的一种含钨的合金结构钢的钢坯表面照片，对比例1为钢锭热送加热、钢坯热送退火制备的样品；图9为对比例2方法制备的一种含钨的合金结构钢的钢坯表面照片，对比例2为钢锭热送加热、钢坯不退火的样品；图10为对比例3方法制备的一种含钨的合金结构钢的钢坯表面照片，对比例3为钢锭罩冷+退火+钢坯+缓冷+退火的样品；图11为对比例4方法制备的一种含钨的合金结构钢的钢坯表面照片，对比例4为钢锭罩冷+退火+钢坯热送退火的样品；图12为对比例5方法制备的一种含钨的合金结构钢的钢坯表面照片，对比例5为钢锭热送退火+钢坯不退火的样品，从图8至图12能够看出，样品表面都存在着裂纹。
[0088]
具体实施方式四：
[0089]
一种含钨的合金结构钢，所述的一种含钨的合金结构钢的成分为0.27～0.34wt％的c、0.17～0.37wt％的si、0.30～0.60wt％的mn、0.60～0.90wt％的cr、2.00～2.50wt％的ni、0.15～0.30wt％的v，0.40～0.70wt％的w，≦0.025wt％的p、≦0.025wt％的s，余量为fe。
[0090]
具体实施方式五：
[0091]
根据具体实施方式四所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法的工艺流程为：电炉冶炼+lf精炼+vd真空精炼+钢锭模铸
→
钢锭热送退火
→
轧钢大棒加热
→
轧钢开坯
→
钢坯热送退火
→
钢坯修磨
→
轧钢厂小棒加热
→
轧钢厂小棒材轧制
→
缓冷
→
钢材退火
→
矫直
→
修磨
→
探伤
→
检验、检查
→
上交。
[0092]
具体实施方式六：
[0093]
根据具体实施方式五所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的电炉冶炼步骤出钢c含量为0.09～0.12wt％，出钢p含量为0.004～0.007wt％，所述的电炉冶炼时加入铝锭30～40kg、白灰100kg、合成渣300kg，出钢温度为1591～1604℃，出钢量为38.5～41.7t。
[0094]
具体实施方式七：
[0095]
根据具体实施方式五所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的lf精炼的脱氧剂为碳粉、白灰、硅粉，其中碳粉用量40～50kg/t，白灰用量400kg，硅粉用量100～120kg，混匀后使用，精炼时间105～115min，白渣精炼时间85～90min。
[0096]
具体实施方式八：
[0097]
根据具体实施方式五所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的vd真空精炼步骤中真空度≤67mpa，真空保持时间20～23min，破空后软吹加覆盖剂碳化稻壳50kg/炉，软吹时间22～29min，吊包温度1550～1554℃。
[0098]
具体实施方式九：
[0099]
根据具体实施方式五所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的模铸钢锭浇注时一盘注速中锭身注速315～328s、帽口注速260～261s，二盘注速中锭身注速305～314s、帽口注速241～250s，锭型为3.15t。
[0100]
具体实施方式十：
[0101]
根据具体实施方式五所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的钢锭热送退火温度为770～830℃。
[0102]
具体实施方式十一：
[0103]
根据具体实施方式五所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的轧钢开坯的钢坯出炉温度1280℃，开坯后温度1100～1110℃，热转温度850～860℃。
[0104]
具体实施方式十二：
[0105]
根据具体实施方式五所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的钢坯热送退火温度为680℃，保温39h，炉冷至300℃出炉。
[0106]
具体实施方式十三：
[0107]
根据具体实施方式五所述的一种含钨的合金结构钢的生产方法，所述的钢材退火温度为750℃。