一种农用车减震器套管用中碳结构圆钢及其转炉冶炼方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及中碳钢及其冶炼方法，尤其涉及一种农用车减震器套管用中碳结构圆 钢及其转炉冶炼方法。
【背景技术】
[0002] 近年来全球农机工业总产值呈稳定增长态势，每年保持10%-15%左右的增长。而我 国当前农业机械化率仅为57%，与发达国家的90%相比，发展空间更大。我国实施的农机补贴 政策大大加速了农业机械化的进程。业内预计，2017年农机补贴将达到230亿元，将拉动 1000亿元的消费。我国农机装备制造行业的发展空间很大，对钢材需求也将持续增长。但 是，农机产品用钢的更新换代与使用升级显著落后于农机技术快速发展的需求，其产品仍 延续传统的设计使用规范，大多采用合金结构钢。农机减震器套筒用钢属于农用车减震器 中关键部件，除需要具有良好的力学性能外，还要求有优良的抗疲劳性能，其材料一直沿用 40Cr等含铬合金结构钢。但是，该系列钢种合金元素较高，40Cr铬含量为1.0%左右，吨钢铬 合金成本在100元左右，生产成本较高；同时，炼钢及乳钢生产过程需严格控制其元素稳定 性，生产控制难度较大。伴随着管材生产的在线热处理技术发展，合金钢管材热处理后性能 存在较大富裕，造成了材料成本的浪费。但是，采用GB/T699《优质碳素结构钢》中的45#钢进 行热处理又不能满足用户要求。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种农用车减震器套管用中碳结构圆钢及其 转炉冶炼方法，该中碳结构圆钢热处理后可以替代40Cr圆钢，大幅降低减震器套管的原料 成本。
[0004] 解决上述技术问题技术方案是： 一种农用车减震器套管用中碳结构圆钢，其化学组分及重量百分比分别为:C:0.44~ 0.46、Si:0.20~0.30、Mn:0.60~0.70、P<0.030、S:0.020~0.030、Als:0.0060~0.0150、 Ca:0.0015~0.0035。
[0005] 上述的一种农用车减震器套管用中碳结构钢，其化学组分中Ca/Al在0.15~0.25 范围内；夹杂物级别< 2.0;成品氮含量小于50ppm。
[0006] -种农用车减震器套管用中碳结构圆钢的转炉冶炼方法，包括转炉初炼-电弧炉 精炼-方坯连铸工艺步骤，其改进之处为： 所述转炉初炼工艺中高拉碳操作，控制转炉终点[C] 2 0.15wt%，保证转炉终点钢中氧 含量小于600ppm;出钢参考温度:第一炉1630-1660°C，连拉出钢温度1620-1650°C ;出钢时 间2 4min;出钢1/4时进行脱氧合金化；出钢采用双挡渣操作，控制下渣量小于1.5kg/吨钢； 出钢前2min开始吹氩;吹气2min后测温、取钢样。
[0007] 所述电弧炉精炼工艺中进站参考温度为：第一炉1550-1570°c，连拉炉次1540-1560°C ;钢水进站加石灰、萤石，降电极化渣，精炼时间40-50min，白渣时间2 15min;过程中 Als含量在Ο · 0060~Ο · 0150(wt%);控制过程增氮小于lOppm;控制硫含量在Ο · 020~Ο · 030 (wt%)范围内；净吹时间2 lOmin;出站参考温度:第一炉1600-1610°C，连拉炉1560-1570°C。
[0008] 所述方坯连铸采用全程保护浇注，钢包长水口采用氩封保护，保证增氮量小于 lOppm;中间包及塞棒烘烤时间160-180min，水口烘烤时间100-120min;结晶器振动采用非 正弦方式;选用中高碳保护渣;二冷选用弱冷冷却方式，比水量控制在〇. 8-1. OL/kg钢;连铸 浇速按照恒拉速控制，拉速波动小于0. lm/min;中间包第一炉开浇温度:1535-1545°C ;连浇 过程中的适宜温度为：1510-1525°C。
[0009] 上述的一种农用车减震器套管用中碳结构圆钢的转炉冶炼方法，所述转炉初炼工 艺中，采用铝制品、硅锰铁、硅铁、增碳剂进行脱氧合金化，合金及渣料加入顺序为:增碳剂、 铝粒、硅锰铁、硅铁、合成渣、白灰；其中铝粒加入量为0.8-1.0kg/吨钢、合成渣加入量为 1.2-1.5kg/吨钢、白灰加入量为1.5-1.7kg/吨钢;所述电弧炉精炼工艺中钙处理操作时钙 线第一炉按2_3m/吨钢控制，连拉炉按1.5-2m/吨钢控制，保证Ca/Al=0.15-0.25;所述方坯 连铸工艺中，大包开浇前2min中包用氩气驱赶中包空气，防止初浇钢水氧化；中间包钢水液 面采用普通覆盖剂，上层加碳化稻壳，开浇前测温孔、塞棒孔用纤维毯密封。
[0010]本发明原理分析： 本发明通过采用GB/T699《优质碳素结构钢》中45#钢的主元素含量，保证力学性能的 "强度指标"；通过添加铝元素含量进行细晶，适当提高锰元素含量，补偿固溶强化作用；经 过多次工业试验表明，当Als含量控制在0.0060~0.0150(wt%)时可以保证材料的晶粒度稳 定控制在6~7级；并且当Μη含量控制在0.60~0.70(wt%)时，且Als含量控制在0.0060~ 0.0150%时，材料热处理的淬透性同40Cr相近;通过借鉴易切削钢原理，在钢中适当加入硫 元素改善加工性能;通过多次工业试验，当控制钢中硫含量在〇. 020~0.030(wt%)时，既能 保证良好的机加工性能又不会产生大量硫化物类夹杂物。本发明通过A1和Μη元素替代Cr元 素，提高其材料韧性及热处理淬透性；同时，生产工艺上钙处理配合相应的夹杂物控制及处 理工艺，在常规Ca/Al的基础上提高其比值，控制Ca/Al在0.15-0.25之间，实现低夹杂控制 水平，提高材料抗疲劳性能，满足农用车减震器套管用钢需要。
[0011] 本发明的有益效果为： 本发明中碳圆钢通过成分调整和工艺控制实现良好的力学性能和抗疲劳性能;通过该 发明的应用，节约钢中贵重合金Cr元素、强化了炼钢过程控制，排除钢管热处理成本增加 20-30元/吨成本升高外，综合考虑可降低成本50-60元/吨钢，具有现实的成本意义;采用碳 素钢代替合金钢，符合钢铁产业绿色发展的要求；同时也推动了小型减震器套管企业在线 热处理炉的投用，对于推动行业节能降耗绿色发展具有重要意义。
【具体实施方式】
[0012] 本发明一种农用车减震器套管用中碳结构圆钢，其化学组分及重量百分比见表1: 表1 成分(wt%)
本发明转炉冶炼方法采用"转炉冶炼-电弧炉精炼-方坯连铸"工艺流程，具体为:^ 转炉冶炼:采取高拉碳操作，终点控制目标[C] 2 0.15wt%，保证转炉终点钢中氧含量小 于600ppm;出钢参考温度:第一炉出钢温度1630-1660°C，连拉出钢温度1620-1650°C ;出钢 时间2 4min，钢包干净、无残钢残渣；出钢1/4时采用铝制品、硅锰铁、硅铁、增碳剂脱氧合金 化;合金及渣料加入顺序为:增碳剂、铝粒、硅锰铁、硅铁、合成渣、白灰;其中铝粒加入量为 0.8-1. Okg/吨钢、合成渣加入量为1.2-1.5kg/吨钢、白灰加入量为1.5-1.7kg/吨钢；出钢采 用双挡渣操作，严格控制下渣量小于1.5kg/吨钢；出钢前2min开始吹氩；吹气2min后测温、 取钢样。
[0013] 电弧炉精炼:进站参考温度:第一炉1550-1570°c，连拉炉次1540-1560°c;钢水进 站加石灰、萤石，降电极化渣，精炼时间40-50min，白渣时间2 15min;过程中Als含量在 0.0060~0.0150(wt%);控制过程增氮小于lOppm;控制硫含量在0.020~0.030(wt%)范围 内；钙处理操作时钙线第一炉按2-3m/吨钢控制，连拉炉按1.5-2m/吨钢控制，保证Ca/Al = 0.15-0.25;净吹要求先加保温剂，然后保持渣面"不裸露"净吹，净吹时间2 lOmin;出站参 考温度:第一炉 1600-1610 °C，连拉炉 1560-1570 °C。
[0014] 方坯连铸:连铸采用全程保护浇注，钢包长水口采用氩封保护，保证增氮量小于 lOppm;中间包包盖密封严实；中间包及塞棒烘烤时间160-180min，水口烘烤时间100-120min;大包开浇前2min中包用氩气驱赶中包空气，防止初浇钢水氧化；中间包钢水液面采 用普通覆盖剂，上层加碳化稻壳，开浇前测温孔、塞棒孔用纤维毯密封;结晶器振动采用非 正弦方式;选用中高碳保护渣;二冷选用弱冷冷却方式，比水量控制在〇. 8-1. OL/kg钢;连铸 浇速按照恒拉速控制，拉速波动小于0. lm/min;中间包第一炉开浇温度:1535-1545°C ;连浇 过程中的适宜温度为：1510-1525°C。
[0015] 以下通过具体实施例对本发明做进一步详细说明： 实施例1、实施例2和实施例3农用车减震器套管用中碳结构圆钢化学组分及重量百分 比见表2: 衷2实施例1~3化学组分及重量百分比（单位:wt%) 实施例1:
农用车减震器套管用中碳结构圆钢，其Ca/Al为0.23,成品氮含量为45ppm，其转炉冶炼 工艺为： 转炉冶炼:终点成分[C] 0.17wt%、[P] 0.014wt%，转炉终点钢中氧含量462ppm;出钢时 间4.5min，钢包干净、无残钢残渣；出