高淬透性40CrH钢的生产方法
【技术领域】
[0001]本发明属于合金结构钢的生产技术领域，具体是指一种高淬透性40CrH钢的生产方法。
【背景技术】
[0002]40CrH属于保淬透性钢，主要用于生产连杆、曲轴、半轴、前轴等汽车结构件，除要求有足够强度、较高韧性、优良的抗弯曲疲劳载荷等性能外，还须有良好的淬透性，以使零件心部得到强韧性良好的组织。而淬透性的影响因素有很多，除了必须保证钢材化学成分的均匀性外，还有乳钢时的加热温度，加热时间，冷却速度等，因此找到一种经济型炼钢和乳钢工艺方法是尤为重要的。
[0003]本发明之前，张海霞、郑桂芸、梁建国在《山东冶金》(刊号ISSN 1004-4620/CN37-1203/TF，2009年第6期)上发表的《汽车半轴用合金结构钢的开发》一文，介绍了针对汽车半轴用合金结构钢质量要求高的特点，采用电炉一LF炉精炼一连铸一半连乳短流程工艺开发生产汽车半轴用40CrH钢，电炉冶炼采用全程造泡沫渣及留钢、留渣操作，控制终点碳；LF炉喂CaSi线复合脱氧，吹氩处理；连铸过程采用低过热度、全程保护浇注；大压缩比乳制。质量检验表明，开发的40CrH钢化学成分均匀，力学性能、淬透性能良好，且波动范围窄；晶粒度7级以上，非金属夹杂物含量低，平均氧含量18.3X 10 60产品质量完全满足用户使用要求，其缺点是电炉炼钢成本高，且是小转炉炼钢，不利于钢质均一性，若要保持钢质较小范围内波动，操作难度大。
[0004]杨晓峰，郭思维在《佳木斯大学学报(自然科学版)》2003 (3).-269-271发表的《40CrH末端淬透性对比试验》文章，针对五批40CrH钢棒相邻部分，由北满特钢及长春第一汽车制造厂共同取样进行末端淬透性试验。从热处理温度选择上，标准要求正火温度860?880°C，双方的正火温度基本在870?880°C区间，均能较好改善40CrH钢乳后组织。淬火温度双方均未850°C。考虑系统误差，认为双方对比试验结果是一致的、准确的。试样由Φ48改锻成Φ40，末端淬透性试验结果无明显规律性变化，说明少量变形对40CrH钢的末端淬透性无明显影响。只有C，Mn，Cr各元素搭配合理，才能使淬透能力综合提高。其缺点是只是对40CrH钢热处理部分进行了介绍，未对炼钢和乳钢部分进行介绍，而这是影响40CrH钢淬透性的最重要因素。
【发明内容】
[0005]为了解决以上问题，本发明提供了一种高淬透性40CrH钢的生产方法，该方法是通过对炼钢过程进行控制，保证合金有高的收得率以及钢质高的纯净度，配以合适的液芯压下技术降低钢坯的偏析；适当的延长加热时间10?15min，有利于合金元素充分的溶解和扩散，乳钢时，采用强力变形，采用强力变形，通过多轴变形、大变形量乳制，降低开乳温度，获得均匀的组织，从而达到高的淬透性。
[0006]为了实现上述目的，本发明高淬透性40CrH钢的生产方法包括铁水脱硫、转炉冶炼、精炼、方坯加热、连铸、热连乳、冷却的步骤，其特殊之处在于:
[0007]铁水脱硫时，采用喷镁粉脱硫工艺，控制出站铁水硫重量百分比含量S^0.010%，罐内脱硫渣扒干净；
[0008]转炉冶炼时，采用顶-底复合吹炼，终点采用高拉补吹工艺，转炉终点C重量百分比含量为0.10?0.30% ;挡渣出钢，钢包渣层厚度彡50mm；
[0009]精炼时，加入活性石灰、萤石调整熔渣，渣量控制在1.5?2.0 % ;采用CaO-S12-Al2O3渣系，适量加铝丸、SiC粉渣面脱氧，碱度在3.5?4.5之间，全Al重量百分比含量控制在0.02?0.05%，在出钢上连铸前吨钢喂入0.4?0.6kgS1-Ca线；
[0010]连铸时，中包温度在液相线15?25°C控制，拉速控制在1.2?1.4m/min ；
[0011]钢坯加热时，工艺控制要求均热段温度为1160?1180 °C，加热时间140?180min，开乳温度为1000?1100°C，终乳温度< 950°C。
[0012]优选地，所述转炉冶炼时，采用炉外合金化，随钢流加入硅锰铁、碳化硅和铬铁，C重量百分比含量控制在0.30?0.38%, S1、Mn、Cr按内控范围的下限控制；采用铝脱氧，出钢过程中随钢流加入吨钢0.75?0.85kg的Al块脱氧；吨钢4.5?5.5kg石灰、0.75?0.85kg萤石出钢过程中随钢流加入造新渣；到站吹氩2?5min后，测温、取样，喂入适量的铝线进一步脱氧，根据取样结果调整化学成分，再吹氩3min后起吊至精炼。
[0013]冷却时，优选在步进齿条式冷床上自然空冷。
[0014]按照上述方法生产的40CrH棒材进行端淬实验后Λ J9小于6HRC，完全满足汽车厂J9窄淬透性带7HRC的要求。与现有技术相比，本方法生产的桥索钢组织均匀，无偏析，表面无脱碳组织，索氏体率高，珠光体片间距小，小于150nm。
【具体实施方式】
[0015]以下结合具体实施例对本发明高淬透性40CrH钢的生产方法作进一步详细说明。
[0016]实施例1
[0017]—种高淬透性40CrH钢的生产方法，包括铁水脱硫、转炉冶炼、精炼、方坯加热、连铸、热连乳、冷却的步骤，其中:
[0018]铁水脱硫时，采用喷镁粉脱硫工艺，控制出站铁水硫重量百分比含量S0.008%,罐内脱硫渣要扒干净；转炉采用顶-底复合吹炼，终点采用高拉补吹工艺，转炉终点C重量百分比为0.15% ;挡渣出钢，钢包渣层厚度42mm;采用炉外合金化，出钢1/4左右时，随钢流加入硅锰铁、碳化硅和铬铁；钢水出至3/4时，合金必须全部加入，C重量百分比控制在0.33%, S1、Mn、Cr按内控范围的下限控制；采用脱氧，出钢过程中随钢流加入吨钢0.79kg的Al块脱氧；吨钢4.9kg石灰、0.77kg萤石出钢过程中随钢流加入造新渣；到站吹氩3min后，测温、取样，喂入适量的铝线进一步脱氧，根据取样结果调整化学成分，再吹氩3min后起吊至LF炉；视渣况适当加入活性石灰、萤石调整熔渣，渣量控制在钢水重量的1.6% ;采用CaO-S12-Al2O3渣系，适量加铝丸、SiC粉渣面脱氧，碱度在3.86之间，全Al重量百分比控制在0.0312%，在出钢上连铸前3分钟吨钢喂入0.47kg的S1-Ca线；连铸时，中包温度在液相线22°C控制，拉速控制在1.2m/min，采用液芯压下配以电磁搅拌技术连铸成200*200mm2方坯；乳钢工艺:钢坯加热工艺控制要求均热段温度:1161°C，加热时间178min，开乳温度:1009°C，终乳温度892°C。在步进齿条式冷床上自然空冷。
[0019]采用本实施例方法生产的钢，经过顶端淬火实验，Λ J9为HRC，满足汽车厂J9