[发明专利]一种高Al渗氮钢的生产方法

说明书

本发明涉及一种高Al渗氮钢的生产方法，钢的化学组成质量百分比为C=0.36~0.40，Si=0.22~0.35，Mn=0.40~0.50，P≤0.015，S≤0.008，Cr=1.45~1.55，Mo=0.16~0.22，Al=0.75~1.00，Ni≤0.30，Cu≤0.20，其余为Fe和不可避免的杂质。其生产采用转炉冶炼+炉外精炼+真空脱气+连铸的生产工艺流程，生产铸坯断面为300×430mm规格，本冶炼方法通过改进冶炼工艺操作方法和优化使用原材料配方，使精炼Al含量收得率达80%以上，返Si可控，连铸炉数达11炉及以上，耐材利用率高，成本低，其产品表面质量好，钢中夹杂物和有害元素含量低，纯净度高，综合力学性能优异。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种高Al渗氮钢的生产方法。

背景技术

38CrMoAl是一种高级渗氮钢，具有很高的渗氮性能和力学性能，良好的耐热性和耐蚀性，经渗氮处理后，能得到高的表面强度、高的疲劳强度及良好的抗过热性，无回火脆性，切削加工性尚可，高温工作温度可达500℃，但冷变形时塑性低，淬透性低，一般在调质及渗氮后使用。这种高级渗氮钢主要用于制造高疲劳强度、高耐磨性，热处理后尺寸精确，强度较高的各种尺寸不大的渗氮零件，如塑料机械螺杆和机筒、气缸盖、座套、底盖、活塞螺栓、精密磨床主轴、车床主轴、搪杆、精密丝杆和齿轮、蜗杆、高压阀门、阀杆仿模、滚子、样板、汽轮机的调速器、转动套、固定套、塑料挤压机上的一些耐磨零件等。

根据GB/T3077-2015的要求，该钢种Al含量控制在0.70%~1.10%，铝含量控制要求极高，已经超出了常规的脱氧和细化晶粒的作用，由于Al的化学性质非常活泼，在冶炼条件下极易与氧反应生产高熔点Al₂O₃夹杂物，在连铸过程中产生结瘤堵塞水口而影响连铸生产，给连铸连浇生产带来了较大困难，传统的冶炼生产方法通常采用电炉+模铸的工艺生产，但近年来由于冶炼生产技术的进步，目前国内已经有部分钢厂实现了转炉+连铸的工艺生产，但连铸炉数仍受限制；通过不断的摸索试验，制定了合适的精炼和连铸工艺参数，实现了在耐材条件允许的情况下不限炉次的长浇次连铸生产，并且铸坯质量良好，满足轧制和最终客户使用要求。

发明内容

本发明旨在提供一种高Al渗氮钢的生产方法，生产铸坯断面为300×430mm规格，本冶炼方法精炼Al含量收得率达80%以上，返Si可控，连铸炉数达11炉及以上，耐材利用率高、成本低，其产品表面质量好，钢中夹杂物和有害元素含量低，纯净度高，综合力学性能优良。

本发明的技术方案：

一种高Al渗氮钢的生产方法，钢的组成质量百分比为C=0.36~0.40，Si=0.22~0.35，Mn=0.40~0.50，P≤0.015，S≤0.008，Cr=1.45~1.55，Mo=0.16~0.22，Al=0.75~1.00，Ni≤0. 30，Cu≤0.20，其余为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：

（1）冶炼：转炉出钢P≤0.012，C≥0.08，精炼采用LF炉+VD真空处理工艺，控制LF进站Si≤0.15，LF炉精炼全程吹氩时间≥50min；造高碱度白渣脱氧、脱S，白渣保持时间≥15min；LF炉精炼任务完成后采取以加铝锭为主、喂铝线为辅的方法进行Al合金化；开浇炉喂纯钙线100~200m进行钙化处理；VD真空脱气处理，在真空度67Pa以下保持时间为13~17min，出站前软吹氩气时间20~25min；

（2）连铸：采用全程保护浇铸，开浇前中包吹氩赶氧；中包过热度目标值20~30℃，连铸二次冷却采用中等强度冷却，比水量为0.27L/min，拉速0.65~0.70m/min，结晶器电磁搅拌参数为200A、2.5HZ，结晶器采用定制化的高Al钢专用保护渣， Li₂O≥5。