[发明专利]用于汽车发动机裂解连杆的高碳微合金圆钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金行业微合金裂解连杆生产领域，特别是涉及一种用于汽车发动机裂解连杆的高碳微合金圆钢及其生产方法。 

背景技术

随着竞争的不断加剧，汽车行业的新工艺、新材料和新设备不断涌现。而今，裂解工艺作为一种全新的发动机连杆制造工艺引起了汽车制造厂的高度关注。与传统的连杆制造方法相比，裂解工艺具有缩短生产周期、减少工序、对制造设备依赖性低以及降低连杆制造费用等优点。 

应用于汽车发动机的裂解连杆材料需要较高的强度、裂解过程中的低变形性和适当的脆性以及较高的切削加工性能。通常提高碳含量以及氮的微合金化是提高钢强度的有效手段，而向钢中加入一定的硫，能有效提高钢的切削加工性能。然而，它们也是造成铸坯成分偏析、裂纹和组织不均匀的主要因素。因此，窄化学成分的精确控制、成分偏析、硫化物形貌控制、热轧组织控制等工艺环节是实现高碳微合金裂解连杆用钢的关键因素。 

目前，国外制造微合金圆钢主要采用电弧炉熔炼步骤与二次精炼步骤和连铸工艺步骤配合使用，或者是转炉冶炼步骤与二次精炼步骤和连铸工艺步骤配合进行生产。这些工艺成熟、且产品质量可靠，已经取代了电弧炉熔炼与模铸相配合的生产工艺。国外生产微合金圆钢的厂商主要有：日本大同知多厂：70tEAF-LF-RH-CC(弧形2流， 370mm×480mm/立式4流圆坯Φ70-350)-初轧开坯；日本爱知知多厂：80tEAF-LF-RH-CC(370mm×480mm或185mm×185mm)-初轧开坯或连轧；日本住友小仓：KR-70BOF-70tVAD/RH-CC(410mm×560mm)。国内生产微合金锻钢的厂家主要是部分特钢厂，例如北满特钢、宝钢特钢、首钢特钢、贵阳特钢、重庆特钢和兴澄特钢等可以少量生产，且多采用电炉与模铸相配合的生产工艺。只有少数钢厂摸索了部分微合金锻钢的连铸工艺，其工艺流程分别为：北满特钢：30EAF-EBT-40tLF-3.15t钢锭浇注；贵阳特钢：60tEAF-LF-CC；莱芜钢铁：15tEAF-钢包底吹氩精炼-685kg钢锭，但是他们共同的缺点是产品质量不稳定。 

国内特钢厂生产的微合金圆钢主要为中、低碳微合金圆钢，包括30MnVS、35MnVS、35MnVSiN、45MnS25、SAE1141等，其钢中含碳量在0.25～0.50％，还含有较高的硫、氮等元素和微合金元素V、Nb、Ti等，和高碳微合金圆钢相比，中低碳微合金圆钢的成分偏析、裂纹敏感性更容易控制。 

因此，开发一种成分偏析少、裂纹敏感度低、均匀并细化组织的高碳微合金圆钢，以满足连杆裂解工艺的需要已成为紧迫的要求。 

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种用于汽车发动机裂解连杆的高碳微合金圆钢，使其具有成分偏析少、裂纹敏感度低、组织均匀并细化的特点。 

本发明的另一个目的是在保证钢中S的回收率的同时，降低钢中含氧量；通过控制连铸冷却制度和缓冷工艺减少连铸坯成分偏析和裂纹倾向；通过控制轧制和冷却工艺来细化和均匀组织，从而解决高碳微合金圆钢的生产问题。 

本发明提供的一种用于汽车发动机裂解连杆的高碳微合金圆钢，该钢的化学成分重量百分比为C：0.60～0.80％，Si：0.17～0.37％，Mn：0.30～0.90％，P：0.020～0.060％，S：0.050～0.080％，N：0.015～0.0300％，还含有微合金元素V、Nb、Ti、B的一种或几种，余量为Fe及不可避免的杂质。 

在上述技术方案中，所述该钢的化学成分重量百分比为C：0.70％，Si：0.27％，Mn：0.60％，P：0.040％，S：0.065％，N：0.0225％，还含有微合金元素V、Nb、Ti、B的一种或几种，余量为Fe及不可避免的杂质。 

本发明提供的一种用于汽车发动机裂解连杆的高碳微合金圆钢的生产方法，其生产工艺由下述步骤组成： 

(1)采用高拉碳出钢，出钢碳含量控制在0.50～0.60％，炉后向钢包中加铝块和Ba-Ca-Si进行预脱氧，其中铝块加入量为0.5～0.7kg/t、Ba-Ca-Si加入量为1.5～2.0kg/t；其他为合金及造渣材料； 

(2)VD真空处理，67Pa以下保压时间≥15min，真空时间≥30min； 

(3)LF钢包炉进行成分调整(包括S、N及微合金元素)和进一步精炼处理，保证出钢氧含量低于15ppm；