一种消除合金结构钢混晶缺陷的方法与流程

本发明属于合金结构钢制备，尤其涉及一种消除合金结构钢混晶缺陷的方法。

背景技术：

1、钢的热处理会显著改善钢的力学性能，通过热处理可以改变钢的硬度、强度、韧性、耐磨性等机械性能，但钢的热处理也会带来一些负面影响。热处理工序后金相观察时，经常会发现混晶现象。混晶是指材料中出现严重晶粒不均匀的现象，表现为微观观察金属基体上晶粒大小不一，粗晶与细晶混杂。

2、晶粒度是表征金属材料韧性好坏的指标，晶粒度级别越高，材料韧性越高，反之韧性越差。如果在高级别晶粒的区域混入低级别的晶粒，就会拉低金属材料整体的性能，低级别晶粒所占比例越大，材料的整体性能越不稳定。

3、碳含量为0.11～0.16％的低碳合金结构钢在调质后容易出现混晶现象，迫切需要进行质量攻关，解决调质后的混晶文图，减少质量内损。

技术实现思路

1、为解决低碳合金结构钢调质后容易出现混晶缺陷的问题，本发明提供了一种消除合金结构钢混晶缺陷的方法。

2、本发明的技术方案：

3、一种消除合金结构钢混晶缺陷的方法，所述合金结构钢的生产流程为电炉冶炼→lf精炼→vd真空精炼→浇注电极坯料→退火→电渣重熔→电渣锭退火→锻造→调质，通过联合控制锻造工序的终锻温度、最后一火次锻造比和调质工序淬火、回火温度消除合金结构钢调质后的混晶缺陷，所述终锻温度为800～900℃，所述最后一火次锻造比不小于1.5，所述调质工序淬火温度为900℃，所述回火温度为610℃。

4、进一步的，所述合金结构钢的化学成分按重量百分含量包括：c：0.11～0.16％、si：0.17～0.37％、mn：0.60～1.00％、p≤0.015％、s≤0.010％、ni：2.75～3.50％、cr：0.80～1.50％、mo：0.40～0.60％、v：0.03～0.10％、cu≤0.25％，其余为fe及不可避免杂质。

5、进一步的，所述lf精炼工序中到精炼位不喂铝，按加入量为2kg/t加入扩散脱氧剂，根据渣况补加白灰及复合渣调整精炼渣，取样一后按全铝含量进行调整铝含量，根据渣况分批加入al粒、碳粉，使渣变白，渣白后取样全分析，根据结果将成分调入控制成分要求，白渣下精炼时间不低于20min。

6、进一步的，所述vd真空精炼工序中钢液温度不低于1640℃，真空度达到67pa时保持15min以上；放散后，调好氩气，软吹氩时间15分钟以上，以渣面微动，不裸露钢液为准。

7、进一步的，所述浇铸电极坯料工序中采用氩气保护浇注，吊包温度1555℃，模温30～80℃，浇注时液相线温度为1525℃，锭身浇注时间150～270s，帽口浇注时间70～150s；首炉过热度控制不超过50℃，连浇炉次平均过热度在35℃以内，冷却方式为避风堆冷或热送。

8、进一步的，所述电极坯料退火工序中电极坯料以≤100℃/h的速度升温至680±10℃，在680±10℃保温时间为(10+q/4)h，q表示电渣锭的重量，然后以≤50℃/h的速度降温至400℃以下。

9、进一步的，所述电渣重熔工序中重熔渣的加入量为190kg，电渣重熔渣的组成为提纯萤石caf257kg、al2o386kg、cao 38kg、mgo 9kg；造渣工艺方法为：以石墨电极引弧，引弧电压为96v，造渣电流为0～4.0ka，造渣时间为45min，精炼电流为4～4.5ka，精炼时间为45min；完成造渣后，用金属电极替换渣池中的石墨电极开始熔炼，第一组金属电极进入渣池后，在30min内将熔炼电流升至13.0±0.5ka，熔炼电压为48v，然后在30分钟内将工艺电流升至15.0±0.5ka，熔炼电压为60v，距锭高300mm时将电流降至12.0±0.5ka，熔炼电压为84v。

10、进一步的，所述电渣锭退火工序中电渣锭以≤100℃/h的速度升温至680±10℃，在680±10℃保温时间为(10+q/4)h，q表示电渣锭的重量，然后以≤50℃/h的速度降温至400℃以下。

11、进一步的，所述锻造工序中电渣锭加热温度控制在1200～1220℃，采用拔长工艺。

12、进一步的，所述调质工序中淬火工艺为600℃保温4h，升温至900℃保温3小时，淬火，水冷150min，水温≤10℃；淬火从拉炉至入水的时间控制在90s左右；回火工艺为300℃保温3h，升温至610℃保温10h，出炉后空冷。

13、本发明的有益效果：

14、本发明通过联合控制低碳合金结构钢锻造工序的终锻温度、最后疑惑次锻造比和调质工序的淬火、回火温度有效消除了合金结构钢调质后的混晶缺陷，经调质处理后合金结构钢的晶粒度达到8.5级，无混晶，显著提高了产品合格率，杜绝了质量原因导致的钢材损失，增加了产品质量稳定性，为钢厂带来巨大的经济效益。

技术特征：

1.一种消除合金结构钢混晶缺陷的方法，其特征在于，所述合金结构钢的生产流程为电炉冶炼→lf精炼→vd真空精炼→浇注电极坯料→退火→电渣重熔→电渣锭退火→锻造→调质，通过联合控制锻造工序的终锻温度、最后一火次锻造比和调质工序淬火、回火温度消除合金结构钢调质后的混晶缺陷，所述终锻温度为800～900℃，所述最后一火次锻造比不小于1.5，所述调质工序淬火温度为900℃，所述回火温度为610℃。

2.根据权利要求1所述一种消除合金结构钢混晶缺陷的方法，其特征在于，所述合金结构钢的化学成分按重量百分含量包括：c：0.11～0.16％、si：0.17～0.37％、mn：0.60～1.00％、p≤0.015％、s≤0.010％、ni：2.75～3.50％、cr：0.80～1.50％、mo：0.40～0.60％、v：0.03～0.10％、cu≤0.25％，其余为fe及不可避免杂质。

3.根据权利要求1或2所述一种消除合金结构钢混晶缺陷的方法，其特征在于，所述lf精炼工序中到精炼位不喂铝，按加入量为2kg/t加入扩散脱氧剂，根据渣况补加白灰及复合渣调整精炼渣，取样一后按全铝含量进行调整铝含量，根据渣况分批加入al粒、碳粉，使渣变白，渣白后取样全分析，根据结果将成分调入控制成分要求，白渣下精炼时间不低于20min。

4.根据权利要求3所述一种消除合金结构钢混晶缺陷的方法，其特征在于，所述vd真空精炼工序中钢液温度不低于1640℃，真空度达到67pa时保持15min以上；放散后，调好氩气，软吹氩时间15分钟以上，以渣面微动，不裸露钢液为准。

5.根据权利要求4所述一种消除合金结构钢混晶缺陷的方法，其特征在于，所述浇铸电极坯料工序中采用氩气保护浇注，吊包温度1555℃，模温30～80℃，浇注时液相线温度为1525℃，锭身浇注时间150～270s，帽口浇注时间70～150s；首炉过热度控制不超过50℃，连浇炉次平均过热度在35℃以内，冷却方式为避风堆冷或热送。

6.根据权利要求5所述一种消除合金结构钢混晶缺陷的方法，其特征在于，所述电极坯料退火工序中电极坯料以≤100℃/h的速度升温至680±10℃，在680±10℃保温时间为(10+q/4)h，q表示电渣锭的重量，然后以≤50℃/h的速度降温至400℃以下。

7.根据权利要求6所述一种消除合金结构钢混晶缺陷的方法，其特征在于，所述电渣重熔工序中重熔渣的加入量为190kg，电渣重熔渣的组成为提纯萤石caf257kg、al2o386kg、cao38kg、mgo9kg；造渣工艺方法为：以石墨电极引弧，引弧电压为96v，造渣电流为0～4.0ka，造渣时间为45min，精炼电流为4～4.5ka，精炼时间为45min；完成造渣后，用金属电极替换渣池中的石墨电极开始熔炼，第一组金属电极进入渣池后，在30min内将熔炼电流升至13.0±0.5ka，熔炼电压为48v，然后在30分钟内将工艺电流升至15.0±0.5ka，熔炼电压为60v，距锭高300mm时将电流降至12.0±0.5ka，熔炼电压为84v。

8.根据权利要求7所述一种消除合金结构钢混晶缺陷的方法，其特征在于，所述电渣锭退火工序中电渣锭以≤100℃/h的速度升温至680±10℃，在680±10℃保温时间为(10+q/4)h，q表示电渣锭的重量，然后以≤50℃/h的速度降温至400℃以下。

9.根据权利要求8所述一种消除合金结构钢混晶缺陷的方法，其特征在于，所述锻造工序中电渣锭加热温度控制在1200～1220℃，采用拔长工艺。

10.根据权利要求9所述一种消除合金结构钢混晶缺陷的方法，其特征在于，所述调质工序中淬火工艺为600℃保温4h，升温至900℃保温3小时，淬火，水冷150min，水温≤10℃；淬火从拉炉至入水的时间控制在90s左右；回火工艺为300℃保温3h，升温至610℃保温10h，出炉后空冷。

技术总结
本发明涉及一种消除合金结构钢混晶缺陷的方法，属于合金结构钢制备技术领域。为解决低碳合金结构钢调质后容易出现混晶缺陷的问题，本发明提供了一种消除合金结构钢混晶缺陷的方法，通过联合控制锻造工序的终锻温度、最后一火次锻造比和调质工序淬火、回火温度消除合金结构钢调质后的混晶缺陷，其中终锻温度为800～900℃，最后一火次锻造比不小于1.5，调质工序淬火温度为900℃，回火温度为610℃。本发明有效消除了合金结构钢调质后的混晶缺陷，经调质处理后合金结构钢的晶粒度达到8.5级，无混晶，显著提高了产品合格率，杜绝了质量原因导致的钢材损失，增加了产品质量稳定性，为钢厂带来巨大的经济效益。

技术研发人员：马天超,杨乐,张立明,陈列,董贵文,陶立志,刘光辉,马忠存,李庆斌,张辉
受保护的技术使用者：建龙北满特殊钢有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15