一种窄淬透性带宽20CrMnTiH1热轧圆钢及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种窄淬透性带宽20CrMnTiH1热轧圆钢及其制备方法。

背景技术

上世纪六十～七十年代，出于对Cr、Ni资源浪费严重的考量，我国深入研究B钢、Si-Mn钢、Cr-Mo钢等用于齿轮制备，由于热处理或冶炼钢材等因素会造成钢材性能降低[1]。因此，相关研究者积极的研究齿轮材料。到了上世纪八十年代我国积极借鉴外国经验，进行20MnCr5、21NiCrMo5H等新钢材的研究。随着我国装备制造业快速转型升级发展，我国齿轮钢需求量和产量近20年以来逐年增长，2020年我国齿轮钢产量超过300万吨，较2002年增长了10多倍。对产品质量提出了更高要求，窄淬透性带、细分子钢号等交货，非金属夹杂物不仅要低，而且在钢中分布均匀细小。我国齿轮钢研发生产在长期的引进、消化、吸收发展中，逐渐形成基本可以满足装备制造的材料体系和自主标准(GB/T5216-2014)，并向高性能、长寿命、低成本、易加工、多品种等方向发展。我国齿轮钢标准中纳入了32个主要牌号，同时纳入了国外主要牌号，不过仍以20CrMnTi用量最大，年产量占全部齿轮钢产量的50％以上。

专利CN 112570451 A公布了20CrMnTi钢及其生产方法，工艺采用减定径轧制，轧制规格较小为20mm≤D<30mm，控冷工艺较为复杂。

专利CN 108906884 B公布了一种高性能20CrMnTi齿轮钢的低温轧制生产方法，对轧制工艺进行了具体的说明，没有提及20CrMnTi的铸坯生产方法。

专利CN 1O3192012A公布了一种20CrMnTi齿轮钢轧制生产工艺，对影响齿轮钢淬透性带宽的因素没有进行说明。

淬透性优劣代表着20CrMnTi齿轮钢的技术、质量水平的高低，连铸坯质量的优良，直接关系到齿轮钢的性能，所有从炼钢和轧钢工艺一起来研发窄淬透性带宽20CrMnTiH热轧圆钢具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种窄淬透性带宽20CrMnTiH1热轧圆钢及其制备方法，轧制成直径为60mm的热轧圆钢，其淬透性带宽J9≤5HRC，J15≤5HRC。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种窄淬透性带宽20CrMnTiH1热轧圆钢，其化学成分的百分含量如下，C：0.19～0.21％；Si：0.25～0.35％；Mn：0.95～1.00％；P：≤0.025％；S：≤0.025％；Cr：1.00～1.05％；Ti：0.04～0.07％；Al：0.020～0.040％，其余为Fe和杂质元素。

进一步的，其化学成分的百分含量如下，C：0.20％；Si：0.27％；Mn：0.97％；P：0.018％；S：0.010％；Cr：1.02％；Ti：0.05％；Al：0.032％，其余为Fe和杂质元素。

进一步的，其化学成分的百分含量如下，C：0.20％；Si：0.26％；Mn：0.97％；P：0.020％；S：0.011％；Cr：1.02％；Ti：0.05％；Al：0.035％，其余为Fe和杂质元素。

进一步的，其化学成分的百分含量如下，C：0.20％；Si：0.28％；Mn：0.96％；P：0.022％；S：0.008％；Cr：1.01％；Ti：0.05％；Al：0.031％，其余为Fe和杂质元素。

进一步的，其化学成分的百分含量如下，C：0.19％；Si：0.31％；Mn：0.96％；P：0.019％；S：0.009％；Cr：1.02％；Ti：0.06％；Al：0.034％，其余为Fe和杂质元素。

进一步的，其化学成分的百分含量如下，C：0.20％；Si：0.27％；Mn：1.00％；P：0.021％；S：0.010％；Cr：1.02％；Ti：0.05％；Al：0.032％，其余为Fe和杂质元素。

一种窄淬透性带宽20CrMnTiH1热轧圆钢的制备方法，其炼钢工艺如下：高炉铁水—铁水预处理—转炉顶底复吹冶炼—LF炉外精炼—VD真空处理—连铸—缓冷坑缓冷；

炼钢过程控制：

转炉装入量严格稳定装入量为165±1吨，铁水140吨，废钢25吨，保证出钢量控制在155吨以上，钢水量目标160吨，净空保450mm；

转炉采用高拉补吹操作,拉碳0.10≤C≤0.20％，点吹时要求深枪、大流量，点吹1分钟后流量调到30000m

出钢前加200-300kg白云石稠渣，挡渣出钢，目标P≤0.013％；

精炼就位加100kg-150kg/炉铝铁，白灰加入量每炉不小于500kg；

真空度≤0.1KPa；

深真空时间≥13min；

软吹保证钢水液面不裸露，软吹时间≥10min；

开浇上钢温度控制1605℃-1610℃，根据钢包实际温降调整上钢温度，第二及以后炉次上钢温度控制在1575℃-1585℃之间，25℃≤过热度控制≤35℃；

结晶器水量按3200L/min，实际控制在3200-3241L/min之间，结晶器进出水温差按3-6℃之间控制；

结晶器电磁搅拌强度和末端电磁搅拌强度扭矩分别控制在32N.cm、15N.cm；

生产过程中各流的比水量控制：比水量为0.22L/kg，采用弱冷水表；

铸机拉速控制在0.62～0.65m/min；

各流进拉矫机温度≥930℃；

缓冷时间≥24小时；

轧钢工艺：

铸坯加热—高压水除磷—Ф850开坯机—Ф700mm×3+Ф550mm×4连轧机组轧制—锯切(—缓冷坑缓冷—检查—修磨—打捆—入库—发货；其中：

1000℃≤开轧温度≤1050℃；

880℃≤终轧温度≤920℃；

450℃≤进缓冷坑温度≤550℃；

出缓冷坑温度≤150℃；

热处理工艺：正火温度920±10℃；淬火温度880±10℃。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明的实施例钢材产品的屈服强度、抗拉强度、延伸率、断面收缩率及淬透性带宽都达到了性能要求。轧制成直径为60mm的热轧圆钢，其淬透性带宽J9≤5HRC，J15≤5HRC。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明作进一步的说明，实施例仅用于解释的目的，本发明保护范围不限于本实施例。

表1为本发明各实施例的化学成分及重量百分比含量列表。

表2为本发明各实施例力学性能检测结果列表。

表1实施例的化学成分及重量百分比含量

表2为本发明各实施例力学性能检测结果列表

通过表2的检验数据可以表明：本发明的工艺参数及成分范围都能实现本法。本发明的实施例钢材产品的屈服强度、抗拉强度、延伸率、断面收缩率及淬透性带宽都达到了性能要求。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。