[发明专利]一种汽车发动机胀断连杆高强度钢连铸坯的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，涉及一种汽车发动机胀断连杆高强度钢连铸坯的生产方法。

背景技术

汽车轻量化要求汽车用钢向高强度化方向发展，且要求其加工工艺更加节能、降耗。汽车发动机连杆胀断加工技术及其相应的胀断连杆材料应运而生。和传统的连杆加工技术相比，发动机连杆胀断加工技术具有传统连杆加工方法无可比拟的优越性，其加工工序少、节约精加工设备、节材节能、生产成本低；且胀断连杆材料要求具有高强度、低塑性、合适的脆性和良好的切削加工性能。目前应用于汽车连杆的高强度钢主要为合金结构钢及非调质钢，其生产工艺为：电炉(转炉)冶炼-精炼-连铸(模铸)工艺，由于此类钢采用传统的加工工艺，因此，在钢种设计和开发过程中要求钢材具有高强度的同时还要求具有高韧性。而胀断工艺要求连杆材料的高强度、低韧性和合适脆性，因此，在钢种设计和开发过程中要求加入提高强度、降低韧性的元素，其生产工艺也与传统的合金结构钢、非调质钢有着本质区别。

目前用于连杆胀断加工的材料主要有C70S6锻钢、SPLITASCO系列锻钢、FRACTIM锻钢和S53CV-FS锻钢等。为了进一步提高钢的胀断性能，部分胀断材料增加了提高强度和脆性的元素含量(C、P、S、N等)，导致传统的生产方法不能生产合格的连铸坯。

CN1664122A公开了一种低碳高硫(磷硫)易切削结构钢连铸坯的生产方法，通过电炉或转炉初炼，钢包炉精炼，连铸机浇注的三步法工艺。其工艺针对的是低碳易切削钢(1215等)，而对于碳含量为0.4-0.6％的高碳高硫高磷高氮裂纹敏感性钢种不适用，且在精炼过程中采用较高碱度精炼渣(Ca/SiO₂≥4.0)不利于钢中S成分的稳定。

CN1667129A公开了一种含硫易切削非调质钢的生产方法，其工艺为：转炉冶炼-挡渣出钢-钢包脱氧合金化-LF钢包精炼-全保护浇注-铸坯控温、控冷。但由于其采用转炉双渣法冶炼，冶炼终点磷含量较低，大幅度增加了能耗，同时，精炼过程中采用CaO-SiO₂低碱度渣系(SiO₂含量达到40.66％)对碱性炉衬钢包浸蚀严重。

因此，本发明采用电炉-偏底心出钢-LF钢包精炼-连铸工艺生产汽车发动机胀断连杆用含磷、硫高强度钢，以解决上述各种生产工艺遇到的难题。

发明内容

本发明的目的在于克服以上缺陷，提供一种汽车发动机胀断连杆含磷、硫高强度钢连铸坯的生产方法。

本发明从汽车发动机胀断连杆用含磷、硫高强度钢连铸坯的化学成分特点入手，采用电炉冶炼-偏底心出钢-LF炉精炼-连铸工艺，在电炉冶炼过程中采用快速升温脱碳和少流渣操作，保证电炉终点磷含量为0.03～0.045％；在偏底心出钢过程中进行脱氧、增硫及合金化；LF精炼采用CaO-SiO₂-MgO低碱度渣系，保证钢水中硫的收得率，同时采用铝、碳化硅、碳粉、硅铁粉和硅钙粉等脱氧材料进行扩散脱氧，保证钢水氧含量低于20ppm；连铸采用全保护浇注、电磁搅拌、弱冷等工艺。通过以上工艺保证连铸坯中P含量稳定控制在0.03～0.05％，硫含量稳定控制在0.035～0.045％，铸坯的低倍级别不大于1.0级，氧含量不大于20ppm及表面质量优良。其生产方法包括以下步骤：

1)电炉冶炼：采用铁水、废钢作为原材料，其重量比为：铁水：废钢＝6～8：1；冶炼前期快速升温脱碳和少流渣，氧化终点温度为：1630～1650℃；终点碳为0.3～0.4％，终点磷为0.03～0.045％；

2)偏底心出钢：出钢采用留钢留渣操作，出钢1/3时向钢包中加入活性石灰3～4kg/t，硫化亚铁2～2.5kg/t，铝块1～1.5kg/t，硅钙钡2～2.5kg/t，确保进入LF精炼炉中的钢水氧含量不大于80ppm，硫含量为0.05～0.06％；

3)LF炉精炼：钢水进入精炼炉后加入镁砂3～3.5kg/t，石英砂3～3.5kg/t造低碱度精炼渣，低碱度精炼渣的主要成分为：CaO35～45％，SiO₂25～30％，Al₂O₃10～15％，MgO15～20％，MnO2～5％，CaF₂3～8％，碱度为1.2～1.8；送电10分钟后喂铝线1～1.5m/t，采用脱氧材料进行扩散脱氧，脱氧时间大于30min；用硫线调整钢中硫含量，保证吊包上连铸平台时钢中硫含量为0.04～0.05％；成分和温度调整完成后，钢水进行软吹，软吹时间为8～12min。