超高强度高韧性合金结构钢及其冶炼工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112593166A(43)申请公布日2021.04.02(21)申请号202011523432.2C21C5/52(2006.01)(22)申请日2020.12.22C21C7/076(2006.01)(71)申请人河南中原特钢装备制造有限公司地址459000河南省济源市虎岭产业集聚区五三一工业园区(72)发明人曹鹏敏王怡群许婷婷胡建成赵东崔晓宁赵光全徐宁赵林伟李军普赵彩艳(74)专利代理机构郑州科维专利代理有限公司41102代理人亢志民(51)Int.Cl.C22C38/58(2006.01)C22C38/48(2006.01)C22C33/04(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称超高强度高韧性合金结构钢及其冶炼工艺(57)摘要本发明涉及一种冶炼方式更经济环保、生产效率更高的超高强度高韧性合金结构钢及其冶炼工艺,采用电弧炉冶炼+钢包精炼+真空脱气+真空自耗，选用优质废钢或钢屑、低五害元素优质生铁、海绵铁，控制原材料的五害元素，钼铁随炉料一起放入电炉中；钢包炉精炼时升温，调整温度≥1550℃，加石灰、萤石调整渣量，调整炉渣碱度，微调合金，使成分达到目标成分内，真空脱气浇注成电极坯或钢锭锻制成自耗坯，真空自耗前电极坯或锻制中坯表面车光，通过真空和熔速控制，达到去除夹杂和气体的目的；化学成分满足设计要求；热处理后满足强度级别在1700Mpa以上，冲击韧性AKU不低于64J,应用在超高强高韧材料领域，如航空航天。CN112593166ACN112593166A权利要求书1/1页1.一种超高强度高韧性合金结构钢，其特征在于：所述超高强度高韧性合金结构钢包括的化学成分质量百分比为C:0.26‑0.36%，Mn：0.90‑1.70%，Si：1.50‑2.20%，P≤0.015%，S≤0.005%，Ni：5.00‑6.60%，Cr:0.90‑1.20%，Mo：0.45‑0.95%，V：0.07‑0.15%，Nb：0.01‑0.03%，Cu：≤0.15%，气体H≤2.0ppm，O≤15ppm，N≤30ppm，五害元素As≤0.006%，Sn≤0.006%，Pb≤0.001%，Sb≤0.006%，Bi≤0.001%，余量为铁。2.一种超高强度高韧性合金结构钢的冶炼工艺，其特征在于：采用电弧炉冶炼+钢包精炼+真空脱气+真空自耗的冶炼方式，控制P≤0.015%；S≤0.005%，气体含量[O]≤10ppm、[H]≤2ppm、[N]≤30ppm，材料强度级别在1700Mpa以上，冲击韧性AKU不低于64J，淬火方式为水基液或油冷，且将油温限制放宽至≤70℃,其工艺步骤如下：步骤1）、精选配料并控制有害元素含量：选用优质废钢或钢屑、低五害元素优质生铁、海绵铁，控制原材料的五害元素As≤0.006%；Sn≤0.006%；Pb≤0.001%；Sb≤0.006%；Bi≤0.001%，As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.05%，提高钢水纯净度，钼铁随炉料一起放入电炉中，以尽早去除有害P元素；步骤2）、采用碱性偏心底电弧炉冶炼：按常规方法脱磷、升温、脱碳、去气去夹杂，碱性偏心底电炉出钢，只出钢不出渣，防止了后道工序回磷，[P]≤0.003%，温度≥1640℃；碱性偏心底电弧炉出钢前，在钢包中或出钢过程中随钢流加入复合脱氧剂2.0～3.0公斤/吨钢、造渣材料4.0～6.0公斤/吨钢、硅铁10.0～15.0公斤/吨钢、金属锰铁5.0～8.0公斤/吨钢、金属铬铁5.0～8.0公斤/吨钢，成分接近目标成分下限；步骤3）、进行钢包炉精炼：钢包炉精炼时升温，调整温度≥1550℃，加石灰200～300公斤、萤石10～20公斤调整渣量，调整炉渣碱度（R）2.0～3.0，微调合金，使成分达到目标成分内，真空脱气时间≥20min，温度1500℃～1550℃吊包浇注成电极坯或钢锭锻制成自耗坯，冶炼成的钢化学成分：C:0.26‑0.36%；Mn：0.90‑1.70%；Si：1.50‑2.20%；P≤0.015%；S≤0.005%；Ni：5.00‑6.60%；Cr:0.90‑1.20%;Mo：0.45‑0.95%；V：0.07‑0.15%；Nb：0.01‑0.03%；Cu：≤0.15%；五害元素As≤0.006%；Sn≤0.006%；Pb≤0.001%；Sb≤0.006%；Bi≤0.001%；步骤4）、模铸成电极坯或钢锭锻制成自耗坯，真空自耗前电极坯或锻制中坯表面车光，进行自空自耗，自耗过程通过控制电流10000‑15000A,电压20‑30V达到控制熔速的目的，设备真空度控制1Pa以下，以去除夹杂和气体，控制气体含量[O]≤10ppm、[H]≤2ppm、[N]≤30ppm,从而控制自耗锭