一种高强度牙轮钻头用钢及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114807748A(43)申请公布日2022.07.29(21)申请号202210314181.XC21C5/52(2006.01)(22)申请日2022.03.28C21C7/06(2006.01)C21C7/076(2006.01)(71)申请人本钢板材股份有限公司C21C7/10(2006.01)地址117000辽宁省本溪市平山区人民路C21D8/00(2006.01)16号C22C33/06(2006.01)(72)发明人董明军张群阚开齐峰蒋艳菊(74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司21212专利代理师孙洪津李馨(51)Int.Cl.C22C38/02(2006.01)C22C38/04(2006.01)C22C38/42(2006.01)C22C38/44(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种高强度牙轮钻头用钢及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种高强度牙轮钻头用钢，其合金组分为：0.16％～0.19％C，0.2％～0.35％Si，0.35％～0.45％Mn，≤0.015％P，≤0.010％S，0.55％～0.65％Cr，3％～3.1％Ni，0.26％～0.31％Mo，≤0.18％Cu，余量为Fe。该牙轮钻头用钢的氧含量≤20ppm、氮含量≤100ppm、氢含量≤2ppm，抗拉强度Rm：1130～1330MPa，屈服强度Rel：≥905MPa，延伸率A％：≥10％，断面收缩率Z％：≥40％。制备方法采用50t电炉+LF+VD+3.16t钢锭冶炼工艺和轧制工艺，产品具有优良力学性能、高耐磨性和高钢质纯净度。既保证了高强度牙轮钻头用钢的成品钢材低倍组织、非金属夹杂物、力学性能等指标，又保证了高强度牙轮钻头用钢的表面质量水平，满足高端使用要求，实现了电炉模铸流程批量生产高强度牙轮钻头用钢的突破。CN114807748ACN114807748A权利要求书1/2页1.一种高强度牙轮钻头用钢，其特征在于：所述牙轮钻头用钢的合金组分为：0.16％～0.19％C，0.2％～0.35％Si，0.35％～0.45％Mn，≤0.015％P，≤0.010％S，0.55％～0.65％Cr，3％～3.1％Ni，0.26％～0.31％Mo，≤0.18％Cu，余量为Fe。2.权利要求1所述牙轮钻头用钢，其特征在于：所述牙轮钻头用钢的氧含量≤20ppm、氮含量≤100ppm、氢含量≤2ppm，所述牙轮钻头用钢的抗拉强度Rm：1130～1330MPa，屈服强度Rel：≥905MPa，延伸率A％：≥10％，断面收缩率Z％：≥40％。3.权利要求1‑2中任意一项所述牙轮钻头用钢的制备方法，其特征在于：所述工艺依次包括电炉冶炼、LF炉精炼、VD精炼、模铸、加热炉加热、轧制和保温的步骤，其中电炉冶炼为：原料为60～70％铁水和20～30％废钢，采用三相电极升温，氧气氧化，激烈沸腾，自动流渣，出钢温度1670～1680℃，出钢终点0.05～0.09％C，P≤0.010％，出钢1/4～1/3时加入时加入增碳剂、石灰和铁合金。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述铁合金吨钢加入量为：铝铁2.6～2.7Kg/t，中锰3.3～3.5Kg/t，低碳铬铁6.7～7Kg/t；所述增碳剂吨钢加入量为：6.5～7.0Kg/t；所述石灰吨钢加入量为：8.5～9.0Kg/t。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述LF精炼工艺为：采用20000～25000A大电流升温化渣，精炼时间80～90min，当渣面波动、钢水及电弧不裸露时，补加活性石灰，5min后第一次取样分析化学成分，按照化学成分目标值补加合金和增碳剂，合金和增碳剂添加到氩气流上，以促进合金和碳粉快速熔化和均匀化。当钢水温度达到1650～1655℃时加入8.5～9.0Kg/t扩散脱氧剂，进行扩散脱氧，当钢水温度达到1660～1670℃温度时第二次取样分析化学成分，以确认各化学元素成分含量距目标值要求的偏离值，二次样取走后，补加扩散脱氧剂继续调渣，直至各化学成分达到目标值，同时继续保持白渣熔炼20～30min；所述辅料添加量为：活性石灰10.5～11.5kg/t，萤石2.2～2.3kg/t；所述合金补加量为：高碳锰铁2.8～2.9kg/t，高碳铬铁6～6.2kg/t，硅铁2～2.1kg/t，硅铁粉2.6～2.7kg/t，氧化铝粉2.6～2.7kg/t，铝线3.3～3.4m/t，镍板31～32kg/t，铝粉0.4～0.5kg/t，钼铁4.8～5kg/t；所述增碳剂添加量为：焦粉0.4～0.5kg/t。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述VD精炼工艺为：钢水入VD设备前温度为1675℃～1685℃，真