一种c460铸钢件的生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铸造技术领域，特别涉及一种低温耐冲击的C460铸钢件的生产方法， 用于液化石油气及液化天然气等贮存运输容器、低温环境下运行的桥梁卷筒机配套设备以 及海洋石油工程结构等领域。
【背景技术】
[0002] C460钢是一种耐低温冲击的低合金钢，主要用于液化石油气及液化天然气等贮存 运输容器、低温环境下运行的桥梁卷筒机配套设备以及海洋石油工程结构等领域。实际应 用中，在铸钢件轮廓尺寸大、壁厚差大的情况下，为达到力学性能要求，采用调质处理时，如 果铸件的淬火温度控制不到位，极易产生性能不合格。
[0003] C460钢使用状态为调制，要求高强度及高的低温冲击韧性，材质要求在碳当量 Ceq < 0. 55、焊接敏感性Pcm < 0. 28的条件下，同时满足高屈服强度和高的低温冲击韧性： 抗拉强度Rm彡560MPa，屈服强度RpO. 2彡460MPa、延伸率A彡10%、断面收缩率Z彡40%， 零下 40°C Akv 彡 42J。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种C460铸钢件的生产方法，旨在通过对C460钢化学成 分、熔炼工艺和热处理工艺的综合控制，以使浇注产品达到较高的屈服强度和高的低温冲 击韧性。
[0005] 本发明的目的是这样实现的，一种C460铸钢件的生产方法，采用C460钢浇 注，所述 C460 钢的质量百分含量为：C :0· 06~0· 11%、Si :0· 30-0. 45%、Mn :0· 50-0. 70%、 P 彡 0· 005%、S 彡 0· 03%、Cr :0· 45-0. 70%、Mo :0· 20-0. 40%、Ni : L 8-2. 2%，其余为铁；所述 C460钢采用如下熔炼工艺：采取电弧炉EAF熔炼-钢包精炼炉LF熔炼-真空脱气VD冶炼 工艺；然后将熔炼好的钢水进行浇注，最后将铸件依次采用退火、淬火和高温回火的热处理 工艺。
[0006] 为进一步优化本发明的方法，具体熔炼工艺如下：电弧炉EAF冶炼时，采用投 料一熔化一吹氧一还原的熔炼工艺，投料时先在炉底加入钢水重量5. 5 - 6. 5%的石灰 石，然后加入重量比为废钢50%、生铁20%、铬钼返回料30%进行熔炼，使出钢前C含量为 0. 06~0. 11%，P含量彡0. 05% ;在钢水温度大于1620°C时测量钢水氧活性，然后将钢水转入 钢包精炼炉中，若氧活性> lOppm，加入0. 5~lkg/t钢错粒和0. 5~lkg/t娃妈进行还原，使 氧活性< lOppm，当钢水温度多1550°C后，进行取样分析，并调整钢水中合金元素的含量， 使其化学成分达到设计要求，同时控制钢水中S的百分含量小于0. 03% ;再将钢水转入真空 脱气炉中进行VD冶炼，所述VD冶炼时，将炉内真空度抽至60Pa以下，并保持15 - 30min。
[0007] 作为本发明的改进，本发明的热处理工艺，所述退火工艺中，先将铸件以50- 60°C /h的升温速度加热至600°C，保温两小时，然后再以60- 70°C /h的升温速度升温至 AC3+ (100~150) °C，并保温IOh后随炉冷却；然后进行淬火，将铸件以50- 60°C /h的升温 速度，加热至AC3+ (50~100) °C，保温IOh后放入淬火液冷却，淬火液的温度应< 40°C，淬 火介质采用PAG聚合物，浓度在109^12%之间，可降低铸件变形和开裂的风险；最后高温进 行回火，以50-60°C /的升温速度，将铸件加热到AC「(50~100)，保温IOh后随炉缓慢冷却 至< 260°C，出炉空冷；其中ACjP AC^如下公式计算： AC3=910-203 (C%) 1/2-15· 2 (Ni%) +44. 7 (Si%) +31. 5 (Mo%) -公式（1) △(^=723-10. 7(Μη%)-16· 9(Ni%)+29. l(Si%)+16. 9(Cr%)-公式（2)。
[0008] 本发明的热处理工艺中，退火的目的是使铸件成分均匀化，为后面的淬火做好组 织上的准备，并且升温中在600°C进行两小进的保温，对于厚大铸件或厚度不均匀的铸件 起到很好的均温作用；对铸件进行淬火，细化晶粒，得到上贝氏体组织，提高材料的强度，同 时提高材料的低温韧性；采用高温回火，得到均匀的回火贝氏体组织，以达到材料要求的综 合力学性能。
[0009] 本发明的C460铸钢件的生产方法，通过对化学成分、熔炼工艺、热处理工艺的综 合控制，使铸件同时满足高屈服强度和高的低温冲击韧性。熔炼工艺为电弧炉（EAF)熔 炼-钢包精炼炉（LF)熔炼-真空脱气（VD)，提高了钢水的纯净度，使钢中非金属夹杂物含 量降低，为达到材料的低温冲击提供了有力的保障；综合采用退火+淬火+高温回火的热 处理工艺，满足了材料在低温环境下使用的综合性能达到彡560MPa、Rp0. 2彡460MPa、 A% 彡 18%、Z% 彡 40%、-40°C Akv 彡 42J。
【具体实施方式】
[0010] 实施例1 本实施的C460铸钢件的生产方法，C460钢化学成分和质量百分含量为：C :0. 10%、Si : 0· 30%、Mn :0· 50%、P 彡 0· 005%、S 彡 0· 03%、Cr :0· 45%、Mo :0· 20%、Ni :1· 8%，其余为铁；该 C460钢采用如下熔炼工艺：采取电弧炉EAF熔炼-钢包精炼炉LF熔炼-真空脱气VD的冶 炼工艺；电弧炉EAF冶炼时，采用投料一熔化一吹氧一还原的熔炼工艺，投料时先在炉底加 入钢水重量5. 5%的石灰石，然后加入重量比为废钢50%、生铁20%、铬钼返回料30%进行熔 炼，使出钢前C含量为0. 06%，P含量< 0. 05% ;在钢水温度大于1620°C时测量钢水氧活性， 然后将钢水转入钢包精炼炉中，若氧活性> lOppm，加入0. 5kg/t钢铝粒和lkg/t硅钙进行 还原，使氧活性< lOppm，当钢水温度多1550°C后，进行取样分析，并调整钢水中合金元素 的含量，使其化学成分达到设计要求，同时控制钢水中S的百分含量小于0. 03% ;再将钢水 转入真空脱气炉中进行VD冶炼，VD冶炼时，将炉内真空度抽至60Pa以下，并保持15min。 接着将熔炼好的钢水进行浇注，最后将铸件依次采用退火、淬火和高温回火的热处理工艺。 进行热处理前首根据公式（1)和公式（2)计算AC3=838°C，Α(^=703?。退火工艺中，先将铸 件以50°C /h的升温速度加热至600°C，保温两小时，然后再以60°C /h的升温速度升温至 938°C，并保温IOh后随炉冷却；然后进行淬火，将铸件以50/h的升温速度，加热至888°C， 保温IOh后放入淬火液冷却，淬火液的温度应< 40°C，淬火介质采用PAG聚合物，浓度在 10°/『12%之间，可降低铸件变形和开裂的风险；最后高温进行回火，以50°C /的升温速度，将 铸件加热到653°C，保温IOh后随炉缓慢冷却至< 260°C，出炉空冷。然后对铸钢件关键部 位的机械性能进行取样测试，结果如表1所示。
[0011] 实施例2 本实施的C460铸钢件的生产方法，C460钢化学成分和质量百分含量为：CO. 11%、Si 0· 45%、MnO. 70%、P 彡 0· 005%、S 彡 0· 03%、CrO. 70%、Mo 0· 40%、Ni 2. 2%，其余为铁；该 C460 钢采用如下熔炼工艺：