一种SY17MnNiVNbTi钢及其钢结构件制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金技术领域，涉及一种SY17MnNiVNbTi钢，本发明还涉及该种 SY17MnNiVNbTi钢结构件的制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前在冶金行业中，随着冶金技术的发展，逐步出现了一类可焊接的低碳工程结 构用钢。此类钢相比普通碳素结构钢，具有较低的含碳量、较高的屈服点或屈服强度、较好 的冷热加工成型性和良好的焊接性。此类钢主要用于油气输送管线、深井油管、汽车钢板以 及煤矿机械、军工装备等领域（本发明钢种用于制备军工产品），同时由于此类钢结构件相 比普通碳素结构钢的强度、刚度、稳定性三个主要控制指标具有较大的优势，尤其在大跨度 或者重负荷结构中优点更为突出，一般可比碳素结构钢节约20%左右的用钢量，因此这类 钢正在得到大量生产和广泛使用。
[0003] 鉴于此类低碳工程结构钢应用的广泛程度，为进一步提高其屈服强度、可焊接性 和加工成型性等机械性能，急需研制一种新的SY17MnNiVNbTi钢。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种SY17MnNiVNbTi钢，解决了现有技术中存在的C元素偏 低，使得其强度、刚度偏低的问题。
[0005] 本发明的另一目的是提供该种SY17MnNiVNbTi钢结构件的制备方法。
[0006] 本发明所采用的技术方案是，一种SY17MnNiVNbTi钢，按照质量百分比，由以下 组分及含量组成：C为 0? 16-0. 2,Si为 0? 2-0. 45,Mn为L4-1. 6,Ni为 0? 3-0. 5,Ti为 0? 02-0. 2,Nb为 0? 03-0. 06,V为 0? 1-0. 2,Cr为 0? 2-0. 3,Mo为 0? 03-0. 06,Cu为 0? 09-0. 13， P彡 0? 035,S彡 0? 035,Al彡 0? 015,其余为Fe，合计 100%。
[0007] 本发明所采用的另一技术方案是，一种SY17MnNiVNbTi钢结构件的制备方法，按 照以下步骤实施：
[0008] 步骤1、初炼
[0009]I. 1)在EBT电炉中放入初始原料
[0010] 炉料配料选用普通废钢占总组分的97. 2 %，电炉出钢要求：C彡0. 1 %、 P^O. 01% ；
[0011] 1. 2)选用优质废钢、料头，熔清确保残余满足工艺要求，随一次料配入石灰为钢水 重量的4% -5%;氧化期及时大量放渣和补加渣料，确保出钢时P< 0. 01%;
[0012] 1. 3)采用留钢留渣操作，严禁氧化渣进入精炼包；
[0013] 1.4)电炉出钢温度彡1650°C，出钢进行预脱氧，在钢包中同时加入硅铝锰及A1， 硅铝锰控制范围为2kg/tw、Al控制范围为为0. 5Kg/t钢；
[0014] 步骤2、精炼
[0015]2. 1)将精炼包吊到钢包车上后尽快进行氩气置换；
[0016] 2. 2)精炼包到精炼工位后，测温、加渣料，
[0017] 渣料组成是，石灰与萤石按照4-5:1的质量比配制，精炼炉渣厚度控制在 200mm+ 10mm；
[0018] 2. 3)用碳粉和铝粉进行扩散脱氧，扩散脱氧剂要分批加入；待炉渣变白、粘度合 适后测温取样，根据分析结果，钢水温度升到彡1620°C后调整合金组分，分批加入Mn、Si、 Nb、Ni，合金化后将温度升到1590°C±10°C;
[0019] 2. 4)精炼操作完毕，将温度升至1670°C±10°C，补加增碳剂进行抽真空，真空抽 至67Pa以下保持20min后破空，
[0020] 破空后加入V、Ti，调整组分至预定范围；
[0021] 2. 5)精炼炉出钢温度为1600°C-1610°C;
[0022] 步骤3、浇注；
[0023] 浇注过程要求低温快注，浇注温度为1545_1550°C;钢水上冒口时加强冒口补注操 作，冒口浇注时间6min，锭身浇注时间4min;
[0024] 步骤4、对钢锭进行锻前加热处理；
[0025] 步骤5、对锻件进行锻后正回火处理，即成。
[0026] 本发明的有益效果是，通过合理的热处理工艺达到设计要求的性能，满足了此类 钢结构件所处的工作环境要求，提高了钢结构件的强度、刚度、稳定性、冷热加工成型性、焊 接性等性能指标，延长了钢结构件的使用寿命，极大的提高了生产和经济效益。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0028] 在低合金高强度钢发展的初期，要获得较高强度的钢种材质，主要手段仍然依赖 于较高的含碳量，通过分析各合金元素在钢种所起的作用，降低和增加某种合金元素，获得 满足机械性能要求的钢种材质。但是随着钢结构由铆接向焊接技术的发展，为了提高钢结 构的抗脆断性能，逐步要求钢结构材质含有较低的含碳量同时又要满足较高强度的性能要 求，为了满足钢结构材质具有较低的含碳量和较高的强度，钢结构材质必须向复合合金化 的方向发展，同时采取适当的热处理方式，在节约合金元素的情况下获得强度和韧性可以 良好配合的钢结构件。
[0029] 本发明SY17MnNiVNbTi钢的性能指标设计要求，如表1所示。
[0030] 表ISY17MnNiVNbTi性能指标要求
[0031]
[0032] 分析和对比现有的低合金高强度钢结构材质的组分和性能，同时根据本发明 SY17MnNiVNbTi钢的设计要求性能指标，按照质量百分比，由以下组分及含量组成：
[0033]C为 0? 16-0. 2,Si为 0? 2-0. 45,Mn为 1. 4-1. 6,Ni为 0? 3-0. 5,Ti为 0? 02-0. 2,Nb 为 0? 03-0. 06，V为 0? 1-0. 2，Cr为 0? 2-0. 3，Mo为 0? 03-0. 06，Cu为 0? 09-0. 13，P彡 0? 035， S彡 0? 035,Al彡 0? 015,其余为Fe，合计 100%。
[0034] 传统Q420C钢组分中C彡 0? 2、Mn为 1-1. 7、V为 0? 02-0. 2、Nb为 0? 015-0. 06、 Ni彡0. 7,将其C、Mn、V、Nb控制到中上限，同时将残余元素Ni控制到0. 3-0. 5,得到本发明 的SY17MnNiVNbTi钢。
[0035] 本发明SY17MnNiVNbTi钢组分范围是根据产品机械性能要求，对传统低碳工程结 构钢Q420C中元素C、Mn、V、Nb以及残余元素Ni加以控制，来满足该类产品的钢锭要求。
[0036] 其中将C、Mn控制在中上限是在保证其Mn/C比的情况下尽可能提高钢结构的焊接 性和韧性。钢结构中较高的Mn/C比对提高钢结构件的屈服强度和冲击韧性有好处，Mn能 降低Y_a转变温度，有利于针状铁素体的形核，在加热过程中可增加铁素体中碳化物的弥 散析出量，此外由于高锰钢导致钢应力/应变特性的变化，可抵消鲍欣格效应的强度损失。 Ni在钢中可以细化铁素体晶粒，改善钢的耐蚀性能，提尚钢结构的热强性和耐蚀性。Nb、V、 在钢中有明显的晶粒细化和沉淀硬化的作用。通过对这几种合金元素的控制使其能充分发 挥各自在钢中的作用。
[0037] 本发明的SY17MnNiVNbTi钢结构件的制备方法，按照以下步骤实施：
[0038] 步骤1、初炼
[0039] I. 1)在EBT电炉中放入初始原料：
[0040]炉料配料选用普通废钢占总组分的97. 2 %，电炉出钢要求：C彡0. 1 %、 P^O. 01% ；
[0041] 1. 2)选用优质废钢、料头，熔清确保残余满足工艺要求，随一次料配入石灰为钢水 重量的4% -5% ;氧化期及时大量放渣和补加渣料，确保出钢时P< 0. 01% ;
[0042] 1. 3)采用留钢留渣操作，严禁氧化渣进入精炼包；
[0043]