專利名稱：液壓件用鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金鋼技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種液壓件用鋼及其制造方法。
技術(shù)背景
液壓件包括液壓缸、液壓泵、液壓閥三大類。液壓泵通過(guò)液壓馬達(dá)的定子與轉(zhuǎn)子進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。定子與轉(zhuǎn)子對(duì)表面光潔度要求嚴(yán)格，拉削加工性對(duì)其影響很大。定子的硬度在180HB 210HB時(shí)，拉削性能極佳，拉削后表面質(zhì)量也十分好。硬度過(guò)低，拉削時(shí)常出現(xiàn)堆屑而導(dǎo)致拉刀斷裂。硬度過(guò)高，拉削時(shí)切削力將增大，拉刀長(zhǎng)期超負(fù)荷工作會(huì)導(dǎo)致疲勞斷 m農(nóng)。
中國(guó)專利申請(qǐng)CN101161845A公開(kāi)了一種用于液壓件生產(chǎn)的合成鑄鐵及其制備方法，其中所含的主要化學(xué)成分的百分含量為=C 3. 0-3. 3%、Si :1. 8-2. 0%,Mn :0. 4-0. %、 Cr :0-0. 3%, Cu :0-0. 5 %，余量為！^和雜質(zhì)。中國(guó)專利申請(qǐng)CN1847412A公開(kāi)了冷擠用 20CrMnTi鋼材的退火工藝，具體涉及一種冷擠用20CrMnTi鋼材的退火熱處理工藝。
在上述專利申請(qǐng)CN101161845A公開(kāi)的合成鑄鐵中，碳含量較高，容易出現(xiàn)液壓件加工性差，組織致密度低，不耐高油壓等缺點(diǎn)。專利申請(qǐng)CN1847412A公開(kāi)的退火熱處理工藝，增加了制造液壓件的工序，造成了成本的增加，工藝繁瑣和成本較高。
因此，應(yīng)該采用更加合適的材料來(lái)滿足液壓件的拉削加工性、增強(qiáng)組織致密度、提高表面光潔度和耐高油壓性，同時(shí)要簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種通過(guò)微合金化的方法對(duì)鋼成分進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)的液壓件用鋼及其制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種液壓件用鋼的制備方法，所述方法包括冶煉、 LF爐外精煉、澆鑄、軋制、緩冷工序，其中，1)在冶煉工序中，電爐冶煉兌加鐵水，全過(guò)程造泡沫渣操作，控制終點(diǎn)[C]、[P]，鋼水的出鋼溫度1620-1680°C，鋼包內(nèi)預(yù)脫氧加鋼芯鋁量 0. 5 2. Okg/t鋼，鋼水出鋼量達(dá)1/4時(shí)，進(jìn)行鋼包中合金化；2)在LF爐外精煉工序中， 精煉渣堿度為3. 0-3. 5，白渣保持時(shí)間大于20分鐘，喂硫線，真空度小于67 ，保持時(shí)間大于12分鐘，VD后軟吹氬時(shí)間為10-15分鐘；幻在澆鑄工序中，采用連鑄澆注鑄坯，連鑄中采用電磁攪拌，控制中間包溫度為1520-1535°C，拉速0.6 0. 8m/min ；4)在軋制工序中， 控制加熱爐均熱溫度1140-1240°C，加熱時(shí)間2-3小時(shí)，開(kāi)軋溫度1080-1130°C，終軋溫度 850-950°C ；5)緩冷，緩冷速率在1. 0-1. 5°C /min，其中，制得的液壓件用鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)包括0. 22-0. 32%, Si 0. 17-0. 37%, Mn :0. 80-1. 30%、Cr :1. 0-1. 40%、Mo 0. 003 0. 015%, Ni 彡 0. 25%, P 彡 0. 030%, S :0. 015 0. 060%, Al :0. 005-0. 070%, Ti 0. 04-0. 15%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
優(yōu)選地，在步驟1)冶煉工序中，控制終點(diǎn)[C]為0. 15 0. 20wt[P]彡0. 015wt%,當(dāng)進(jìn)行鋼包合金化時(shí)，加入高錳、中鉻、鉬鐵、硅錳，其中，C、Si、Mn、Cr按規(guī)格下限加入量控制。
優(yōu)選地，在步驟幻⑶爐外精煉工序中，根據(jù)分析結(jié)果加入高錳、高鉻、硅鐵、鉬鐵、 鋁線、鈦線等，調(diào)整成分含量。更優(yōu)選地，在2)在LF爐外精煉工序中，VD前喂硫線且硫線的加入量為為0. 28kg/t 0. 67kg/t鋼。
優(yōu)選地，在步驟；3)澆鑄工序中，采用低過(guò)熱度澆鑄。
優(yōu)選地，在步驟4)緩冷工序中，采用堆垛緩冷。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種液壓件用鋼，其中，所述液壓件用鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)包括 0. 22-0. 32 Si 0. 17-0. 37 Mn :0. 80-1. 30 Cr 1. 0-1. 40%, Mo 0. 003 0. 015%, Ni 彡 0. 25%, P 彡 0. 030%, S :0. 015 0. 060%, Al 0. 005-0. 070%, Ti 0. 04-0. 15%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，優(yōu)選地，所述液壓件用鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)包括 C 0. 22-0. 31 Si 0. 17-0. 37 Mn 0. 80-1. 20 Cr 1. 0-1. 30 Mo 0. 003 0. 015 %、Ni 彡 0. 25 %、P 彡 0. 030 S :0. 020 0. 060 Al :0. 005-0. 070 Ti 0. 04-0. 10%，其余為！^和不可避免的雜質(zhì)。
具體實(shí)施方式
針對(duì)液壓件用戶對(duì)材料的拉削及鉆削加工性的要求越來(lái)越高，以及現(xiàn)有材料存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種工程液壓件用鋼。
具體地講，通過(guò)調(diào)整C含量，降低材料的硬度；根據(jù)微合金化的方法，通過(guò)添加適量的合金元素Mn、Ti、Al來(lái)細(xì)化晶粒、優(yōu)化材料的組織和穩(wěn)定鋼的淬透性；添加適量的S元素，改善拉削性能，提高表面質(zhì)量；添加了 Mo元素，提高了材料的耐磨性。
此外，本發(fā)明還提供了該鋼的制造方法，利用根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的鋼制造的液壓馬達(dá)定子具有硬度均勻，拉削加工性能好，組織致密度高，表面光潔度高、淬透性穩(wěn)定等特點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液壓件用鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)為C 0. 22-0. 32%, Si 0. 17-0. 37%, Mn :0. 80-1. 30%, Cr :1. 0-1. 40%, Mo :0. 003 0. 015%, Ni 彡 0. 25%, P 彡 0. 030%,S 0. 015 0. 060%,Al :0. 005-0. 070%,Ti :0. 04-0. 15%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液壓件用鋼的特點(diǎn)之一在于成分設(shè)計(jì)，下面將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液壓件用鋼中各個(gè)組分的作用。
1)降低C含量，將C含量的范圍設(shè)計(jì)為0. 22-0. 32wt%來(lái)降低材料的硬度以適合加工，當(dāng)C含量少于0. 22wt%時(shí)，材料強(qiáng)度將會(huì)降低，會(huì)影響液壓件的使用；當(dāng)C含量大于 0. 32wt%時(shí)，材料硬度將會(huì)增大，影響表面光潔度。
2)采用Mn、Ti、Al多元合金化成分設(shè)計(jì)，將Mn、Ti、Al的含量設(shè)計(jì)為Mn 0. 80-1. 30wt %, Ti :0. 04-0. 15wt%, Al :0. 005-0. 070wt%，通過(guò)上述設(shè)計(jì)，Al 細(xì)化了鋼的組織，Mn、Ti穩(wěn)定了鋼的淬透性。
3)添加了 Mo元素，將Mo含量設(shè)計(jì)為Mo :0. 003 0.015wt%，提高了材料的耐磨性。添加Mo元素較少效果不明顯，較多則會(huì)大幅提高淬透性，導(dǎo)致滲碳層過(guò)厚。
4)添加適量的S元素，將S含量設(shè)計(jì)為S 0. 020 0. 075wt%，改善了拉削性能， 提高了表面質(zhì)量。添加S元素較少效果不明顯，較多則會(huì)影響澆鑄質(zhì)量。
在上述優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，為保證鋼的性能穩(wěn)定一致，優(yōu)選的鋼的組成按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為
C 0. 22-0. 31 %、Si :0· 17-0. 37 %, Mn 0. 80-1. 20 Cr 1. 0-1. 30 Mo 0. 003 0. 015%, Ni 彡 0. 25%, P 彡 0. 030%, S :0. 020 0. 060%, Al :0. 005-0. 070%, Ti 0. 04-0. 10%，余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)之二在于合理的生產(chǎn)工藝，從而提高鋼的純凈度，保證鋼的性能質(zhì)量，解決了拉削加工性的問(wèn)題。
下面將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液壓件用鋼的制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的液壓件用鋼的制備方法，鋼的化學(xué)成分設(shè)計(jì)要求如上所述，具體制備方法包括以下步驟
(1)冶煉
采用電爐冶煉，電爐冶煉全過(guò)程造泡沫渣操作，保證良好的氧化沸騰，促進(jìn)夾雜物和氣體上浮；終點(diǎn)[C] 0. 15 0. 20wt%, [P]彡0. 015wt%，雜質(zhì)元素含量符合設(shè)計(jì)要求， 鋼水的出鋼溫度1620-1680°C。鋼包內(nèi)預(yù)脫氧加鋼芯鋁量0. 5 2. Okg/t鋼。鋼水出鋼量達(dá)1/4時(shí)，進(jìn)行鋼包中合金化，加入高錳、中鉻、鉬鐵、硅錳，其中，C、Si、Mn、Cr按規(guī)格下限加入量控制。所謂規(guī)格下限指鋼中對(duì)應(yīng)元素含量的下限。
(2) LF爐外精煉
精煉渣堿度為3. 0-3. 5，根據(jù)分析結(jié)果加入高錳、高鉻、硅鐵、鉬鐵、鋁線、鈦線等， 調(diào)整成分含量。白渣保持時(shí)間大于20分鐘，喂硫線，硫線的加入量為0. 28kg/t 0. 67kg/ t鋼。
精煉后在VD爐中進(jìn)行真空處理，真空度小于67 ，保持時(shí)間大于12分鐘，VD后軟吹氬的時(shí)間為10-15分鐘。
(3)澆鑄
采用連鑄澆注鑄坯，連鑄中應(yīng)采用電磁攪拌?？刂浦虚g包溫度1520_1535°C，拉速 0. 6 0. 8m/min,以保證鑄坯質(zhì)量，中間包溫度和拉速過(guò)低會(huì)導(dǎo)致凍眼，過(guò)高則容易漏鋼。
(4)車L制
控制加熱爐均熱溫度1140_1M0°C，加熱時(shí)間2-3小時(shí)，開(kāi)軋溫度1080-1130°C，終軋溫度850-950°C。制得熱軋圓鋼。
(5)緩冷
軋后及時(shí)收集堆垛緩冷，緩冷速率在1. 0-1. 5°C /min,以便得到均勻的珠光體+鐵素體組織，適宜于液壓件的拉削加工。
以上制備方法中未加限定的工藝條件均可參照本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例
一種工程液壓件用鋼，其商業(yè)牌號(hào)為30CrMnTiSHl。采用UHP超高功率電爐、LF 爐外精煉、VD真空脫氣處理工藝冶煉，連鑄澆注鑄坯、軋制成材工藝生產(chǎn)鋼材。實(shí)施例是以 Φ 90mm規(guī)格鋼材的生產(chǎn)工藝來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明是如何實(shí)施的。
生產(chǎn)工藝如下
(1)冶煉采用電爐冶煉，終點(diǎn)[C]0. 10 0. 15wt%, [P]彡0. 015wt%，雜質(zhì)元素含量符合設(shè)計(jì)要求，鋼水的出鋼溫度1620-1680°C;鋼包內(nèi)預(yù)脫氧加鋼芯鋁量0. 5 2. Okg/ t鋼。鋼水出鋼量達(dá)1/4時(shí)，進(jìn)行鋼包中合金化，加入高錳、中鉻、鉬鐵、硅錳，其中，C、Si、Mn、 Cr按規(guī)格下限加入量控制。
(2)LF爐外精煉精煉渣堿度3. 3，根據(jù)分析結(jié)果加入高錳、高鉻、硅鐵、鉬鐵、鋁線、鈦線等，調(diào)整成分含量；白渣保持時(shí)間21分鐘，喂硫線，硫線的加入量為0. 28kg/t 0. 67kg/t鋼；精煉后真空處理，真空度小于67Pa，保持時(shí)間14分鐘，VD后軟吹氬時(shí)間13分鐘。
(3)澆鑄采用連鑄澆注，連鑄中應(yīng)采用電磁攪拌?？刂浦虚g包溫度1520_1535°C， 拉速0. 6 0. 8m/min，鑄坯質(zhì)量良好。
(4)軋制控制加熱爐均熱溫度1140-1240°C，加熱時(shí)間2_3小時(shí)，開(kāi)軋溫度 1080-1130°C，終軋溫度 850-950°C。
(5)緩冷軋后及時(shí)收集堆垛緩冷，緩冷速率在1. 2-1. 40C /min。
具體工藝參數(shù)見(jiàn)表1和表2。表1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液壓件用鋼的化學(xué)成分， 表2是連鑄中間包鋼水溫度、拉坯速度、鋼坯加熱溫度、時(shí)間及軋制溫度。
表1實(shí)施例化學(xué)成分(重量，％ )
權(quán)利要求
1.一種液壓件用鋼的制備方法，所述方法包括冶煉、LF爐外精煉、澆鑄、軋制和緩冷工序，其特征在于1)在冶煉工序中，電爐冶煉全過(guò)程造泡沫渣操作，控制終點(diǎn)[C]、[P]，鋼水的出鋼溫度 16200C -16800C，鋼包內(nèi)預(yù)脫氧加鋼芯鋁量0. 5 2. Okg/t鋼，鋼水出鋼量達(dá)1/4時(shí)，進(jìn)行鋼包中合金化；2)在LF爐外精煉工序中，精煉渣堿度為3.0-3. 5，白渣保持時(shí)間大于20分鐘，喂硫線， 真空度小于67 ，保持時(shí)間大于12分鐘，VD后軟吹氬時(shí)間為10-15分鐘；3)在澆鑄工序中，采用連鑄澆注鑄坯，連鑄中采用電磁攪拌，控制中間包溫度為 15200C _1535°C，拉速為 0. 6m/min 0. 8m/min ；4)在軋制工序中，控制加熱爐均熱溫度為1140°C-1240°C，加熱時(shí)間為2_3小時(shí)，開(kāi)軋溫度為 1080°C _1130°C，終軋溫度為 850°C -950°C ；5)緩冷，緩冷速率在1.0-1. 50C /min,其中，制得的液壓件用鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)包括C :0. 22-0. 32 %, Si 0. 17-0. 37 %, Mn :0. 80-1. 30 %、Cr :1. 0-1. 40 %, Mo :0. 003 0. 015 Ni ^ 0. 25 P 彡 0. 030%,S :0.015 0. 060%,Al :0. 005-0. 070%,Ti :0. 04-0. 15%，其余為!^e 和不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的液壓件用鋼的制造方法，其特征在于在步驟1)中，控制終點(diǎn) [C]為 0. 10 0. 15wt%, [P] ( 0. 015wt%o
3.如權(quán)利要求1所述的液壓件用鋼的制造方法，其特征在于在步驟2)中，硫線的加入量為 0. 28kg/t 0. 67kg/t 鋼。
4.如權(quán)利要求1所述的液壓件用鋼的制造方法，其特征在于在步驟3)中，采用低過(guò)熱度澆鑄。
5.如權(quán)利要求1所述的液壓件用鋼的制造方法，其特征在于在步驟1)中，當(dāng)進(jìn)行鋼包合金化時(shí)，加入高錳、中鉻、鉬鐵、硅錳，其中，C、Si、Mn、Cr按規(guī)格下限加入量控制。
6.如權(quán)利要求5所述的液壓件用鋼的制造方法，其特征在于在步驟2)中，根據(jù)分析結(jié)果加入高錳、高鉻、硅鐵、鉬鐵、鋁線、鈦線，調(diào)整成分含量。
7.如權(quán)利要求1所述的液壓件用鋼的制造方法，其特征在于在步驟 中，采用堆垛緩冷。
8.如權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的液壓件用鋼的制造方法，其特征在于制得的液壓件用鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)包括C :0. 22-0.31%, Si 0. 17-0. 37%, Mn 0. 80-1. 20 %, Cr :1. 0-1. 30 %, Mo :0. 003 0. 015 %、Ni 彡 0. 25 %、P 彡 0. 030 %、S 0. 020 0. 060%, Al 0. 005-0. 070%, Ti :0. 04-0. 10%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
9.一種液壓件用鋼，其特征在于所述液壓件用鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)包括C 0. 22-0. 32%, Si 0. 17-0. 37%, Mn :0. 80-1. 30%, Cr :1. 0-1. 40%, Mo :0. 003 0. 015%, Ni 彡 0. 25%,P 彡 0. 030%,S 0. 015 0. 060%,Al 0. 005-0. 070%,Ti 0. 04-0. 15%，其余為！^和不可避免的雜質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液壓件用鋼，其特征在于所述液壓件用鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)包括 C 0. 22-0. 31%, Si 0. 17-0. 37%,Mn :0. 80-1. 20%、Cr :1. 0-1. 30%,Mo 0. 003 0. 015%, Ni 彡 0. 25%, P 彡 0. 030%, S :0. 020 0. 060%, Al :0. 005-0. 070%, Ti 0. 04-0. 10%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種液壓件用鋼及其制備方法。制備方法包括電爐冶煉全過(guò)程造泡沫渣操作，控制終點(diǎn)[C]、[P]，鋼水的出鋼溫度1620-1680℃，鋼包內(nèi)預(yù)脫氧加鋼芯鋁量0.5～2.0kg/t鋼，鋼水出鋼量達(dá)1/4時(shí)，進(jìn)行鋼包中合金化；精煉渣堿度為3.0-3.5，白渣保持時(shí)間大于20分鐘，喂硫線，真空度小于67Pa，保持時(shí)間大于12分鐘，VD后軟吹氬時(shí)間為10-15分鐘；采用連鑄澆注鑄坯，連鑄中采用電磁攪拌，控制中間包溫度為1520-1535℃，拉速為0.6～0.8m/min；控制加熱爐均熱溫度為1140-1240℃，加熱時(shí)間為2-3小時(shí)，開(kāi)軋溫度為1080-1130℃，終軋溫度為850-950℃；緩冷速率在1.0-1.5℃/min，其中，制得的液壓件用鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)包括C0.22-0.32％、Si0.17-0.37％、Mn0.80-1.30％、Cr1.0-1.40％、Mo0.003～0.015％、Ni≤0.25％、P≤0.030％、S0.015～0.060％、Al0.005-0.070％、Ti0.04-0.15％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
文檔編號(hào)C21C5/52GK102517522SQ201110440759
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者戈文英, 李廣真, 李泰 , 杜國(guó)強(qiáng), 歐陽(yáng)崢容, 翟正龍 申請(qǐng)人:萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司