供稿|裘 文 / QIU Wen

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文章介紹了冷鐓冷擠壓用鋼的用途及質(zhì)量要求,以及對(duì)ML08Al盤(pán)條生產(chǎn)過(guò)程采取的質(zhì)量控制措施.重點(diǎn)介紹了煉鋼冶煉過(guò)程LF爐對(duì)非金屬夾雜物的工藝控制、影響鋼水澆注性能的因素及產(chǎn)品質(zhì)量控制水平.通過(guò)一系列的控制措施,使產(chǎn)品質(zhì)量滿(mǎn)足了用戶(hù)要求,冷鐓冷擠壓用鋼在北營(yíng)公司實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn).

ML08Al為非熱處理型冷鐓冷擠壓用鋼,主要用于制造螺栓、螺母、螺釘、鉚釘、自攻絲螺釘?shù)染o固件和各種冷鐓成型的零配件.要保證有足夠的強(qiáng)度、良好的韌性和塑性,就必須保證:鋼質(zhì)要求純凈,非金屬夾雜物含量要低,具有良好的綜合力學(xué)性能;冷頂鍛試驗(yàn)后試樣側(cè)面上不應(yīng)有裂口、裂紋和裂縫;盤(pán)條截面不應(yīng)有縮孔、分層;盤(pán)條表面應(yīng)光滑,不應(yīng)有裂紋、折疊、耳子、結(jié)疤等缺陷.

生產(chǎn)工藝

參考GB/T6478-2001標(biāo)準(zhǔn)成分,結(jié)合本鋼北營(yíng)鋼鐵(集團(tuán))股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)北營(yíng)公司)生產(chǎn)工藝實(shí)際以及用戶(hù)對(duì)盤(pán)條拉拔性能的要求,對(duì)ML08Al冷鐓冷擠壓用鋼成分設(shè)計(jì)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)如表1.ML08Al的力學(xué)性能要求:抗拉強(qiáng)度≤470 MPa, 斷面收縮率≥60%;冷頂鍛試驗(yàn)后試樣側(cè)面上不應(yīng)有裂口、裂紋和裂縫;試樣冷頂鍛后與冷頂鍛前高度之比為1/2.

表1 ML08Al化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)

結(jié)合北營(yíng)公司生產(chǎn)設(shè)備狀況,制定ML08Al生產(chǎn)工藝流程為:

鐵水預(yù)處理→復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉→LF精煉→方坯連鑄(電磁攪拌)→加熱→高線(xiàn)軋機(jī)軋制→高線(xiàn)機(jī)組軋制→風(fēng)冷.

質(zhì)量控制

所用鐵水經(jīng)過(guò)脫硫至硫含量≤0.005%,扒渣處理,采用重料廢鋼以免帶入過(guò)多的磷、硫及其他夾雜.轉(zhuǎn)爐冶煉實(shí)現(xiàn)一次倒?fàn)t,以免鋼水過(guò)氧化.由于渣中FeO和MnO含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致鋼中產(chǎn)生Al2O3夾雜不能上浮,而通過(guò)加強(qiáng)轉(zhuǎn)爐出鋼擋渣操作,減少鋼包渣量,能有效降低渣中FeO和MnO含量,減少Al2O3及高熔點(diǎn)的夾雜物.

為了控制鋼中[Si]含量,轉(zhuǎn)爐出鋼采用留氧操作,出鋼結(jié)束后在氬站定氧,根據(jù)鋼中氧含量采用鋁線(xiàn)脫去多余的氧,并調(diào)整鋼中鋁至0.020%~0.070%范圍內(nèi),為精煉環(huán)節(jié)正常處理創(chuàng)造良好條件.此外為了確保精煉處理時(shí)有較小的回硅量,通常采用潔凈鋼包,避免因鋼包帶渣及冷鋼影響成分控制.

精煉過(guò)程是小方坯連鑄生產(chǎn)鋁鎮(zhèn)靜鋼的重要工藝環(huán)節(jié),造好精煉爐渣是確保去除鋼中非金屬夾雜以及連鑄鋼水澆注順行的保證.

◆ 造高堿度白渣及采用鋁脫氧工藝

ML08Al屬冷鐓類(lèi)的鋁鎮(zhèn)靜鋼,因此在精煉處理時(shí)的脫氧產(chǎn)物及鋁二次氧化產(chǎn)物均會(huì)使鋼水中氧化鋁含量急劇增加,由于氧化鋁對(duì)爐渣的稀釋作用使?fàn)t渣流動(dòng)性很好,但堿度降低,從而導(dǎo)致了爐渣吸附氧化鋁夾雜的能力降低.在鋼水脫氧初期,氧化鋁能否形成簇狀上浮直接影響鋼水的處理質(zhì)量.為了避免鋼水可澆性變差,北營(yíng)公司在LF爐處理時(shí)加大了白灰使用量,確保爐渣堿度在3.0~5.0范圍內(nèi)波動(dòng),(CaO)/(Al2O3)為1.2~2.0,使?fàn)t渣內(nèi)氧化鋁含量迅速增加起到了凈化鋼水的作用.

◆ ML08Al精煉鈣處理工藝

在用鋁預(yù)脫氧或終脫氧的鋁鎮(zhèn)靜鋼中,氧化鋁為脫氧產(chǎn)物,為了改善鋼水澆注性必須確保最大限度的去除氧化鋁夾雜,并對(duì)殘余的氧化鋁夾雜進(jìn)行變性處理,使其成為低熔點(diǎn)的鋁酸鹽夾雜物.北營(yíng)公司生產(chǎn)ML08Al時(shí),減少高熔點(diǎn)氧化鋁及鋁酸鈣夾雜物的主要控制手段是:對(duì)鋼水進(jìn)行鈣處理,并保證鈣處理效果(鈣鋁比適當(dāng),控制在0.1~0.15范圍內(nèi)).使煉鋼及精煉過(guò)程中形成的夾雜物按照CaO.6Al2O3→CaO.2Al2O3→CaO.Al2O3→12CaO.7Al2O3方向進(jìn)行,從而使鈣鋁酸鹽成為液態(tài)易于上浮去除.

保證合適的鈣鋁比生成液態(tài)鋁酸鈣的同時(shí),又不希望先析出CaS.CaS一般只有在鋼水脫氧完全的鋁鎮(zhèn)靜鋼中才會(huì)存在,因?yàn)樵阡撍醒醯那闆r下,鋼水中的Ca只與鋼中的氧結(jié)合生產(chǎn)CaO.對(duì)于像冷鐓類(lèi)的鋁鎮(zhèn)靜鋼而言,控制高熔點(diǎn)的脆性?shī)A雜CaS的產(chǎn)生還是很有必要,同時(shí)還能保證澆注順行.北營(yíng)公司在脫硫預(yù)處理時(shí)就控制[S]≤0.005%,從源頭上避免了脆性?shī)A雜CaS的產(chǎn)生.鋁鎮(zhèn)靜鋼中的[S]一般要求低于0.010%,可以通過(guò)鐵水預(yù)處理深脫硫及LF爐造白渣精煉去硫來(lái)保證.

◆ 非金屬夾雜物的去除

精煉工藝中,造高堿度爐渣,LF爐白渣操作,白渣(FeO+MnO≤1.0%)保持10 min以上,并按照工藝要求,保證足夠的靜吹時(shí)間及靜吹效果.北營(yíng)公司在ML08Al生產(chǎn)初期的靜吹要求是鋼液面翻開(kāi)區(qū)域不超過(guò)直徑30 cm,但在澆注過(guò)程中出現(xiàn)了輕微絮流.在后期生產(chǎn)中,采用靜吹前5 min鋼液面翻開(kāi)區(qū)域直徑為40~50 cm,后5 min翻開(kāi)直徑為20~30 cm,通過(guò)澆注發(fā)現(xiàn)鋼水沒(méi)有絮流現(xiàn)象了,這正好滿(mǎn)足簇狀?yuàn)A雜上浮的動(dòng)力學(xué)條件并驗(yàn)證了夾雜物轉(zhuǎn)變過(guò)程的正確性.

為保證鑄坯的冶金質(zhì)量采用保護(hù)澆注.保護(hù)澆注的質(zhì)量也直接影響鋼水的可澆性.例如,北營(yíng)公司在生產(chǎn)ML08Al前期出現(xiàn)了鋼水鋁損偏大,中包絮流的情況.經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)外掛長(zhǎng)水口存在嚴(yán)重的吸氣現(xiàn)象.吸氣直接導(dǎo)致鋼水二次氧化加劇并產(chǎn)生大量氧化鋁夾雜,從而導(dǎo)致絮流.經(jīng)過(guò)檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)外掛水口密封圈與鋼包下水口不匹配,在改進(jìn)后避免了此問(wèn)題的再次出現(xiàn).

澆鑄過(guò)程中鋼水進(jìn)行結(jié)晶器電磁攪拌,限制鋼水過(guò)熱度,細(xì)化鑄態(tài)組織.中間包采用低碳覆蓋劑,結(jié)晶器保護(hù)渣采用低碳保護(hù)渣,以防鋼水增碳.

連鑄澆注過(guò)程中結(jié)晶器卷渣也是鋼中非金屬夾雜的主要來(lái)源之一.減少或避免結(jié)晶器卷渣的方法有:

(1) 對(duì)鋁鎮(zhèn)靜鋼而言,鋼水潔凈,鈣處理效果適中,鋼水澆注過(guò)程順行,確保拉速平穩(wěn),是避免結(jié)晶器卷渣的有效手段;

(2) 水口插入深度符合工藝要求;

(3) 水口插入位置必須在結(jié)晶器正中心,防止偏流導(dǎo)致流場(chǎng)不穩(wěn)卷渣;

(4) 保護(hù)渣均勻加入,添加時(shí)機(jī)得當(dāng),防止保護(hù)渣未溶化卷渣.

鑄坯加熱采用步進(jìn)式加熱爐,利用無(wú)扭高速線(xiàn)材軋機(jī)軋制,軋后進(jìn)行延遲型斯太爾斯工藝?yán)鋮s.要保證ML08Al有足夠的強(qiáng)度、良好的韌性和塑性,即具有較好的綜合力學(xué)性能,其金相組織為鐵素體加珠光體,抗拉強(qiáng)度不大于470 MPa、斷面收縮率不小于60%,因而在軋鋼生產(chǎn)中采用快速水冷和吐絲后緩冷相結(jié)合的工藝.

獲得的盤(pán)條顯微組織均勻,鐵素體晶粒度適中,并且非金屬夾雜物含量也非常少.良好的顯微組織及純凈鋼質(zhì),保證了用戶(hù)的拉拔、鐓粗等工藝要求.

結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)冷鐓冷擠壓用鋼技術(shù)質(zhì)量要求,通過(guò)煉鋼冶煉過(guò)程工藝控制,重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)LF爐造白渣對(duì)非金屬夾雜物的控制及鈣處理對(duì)夾雜物的變性處理,使鋼水純凈度得以保證.北營(yíng)公司生產(chǎn)的冷鐓冷擠壓用鋼ML08Al盤(pán)條質(zhì)量穩(wěn)定,工藝流程設(shè)計(jì)合理.

北營(yíng)公司ML08Al產(chǎn)品質(zhì)量控制較好,化學(xué)成分控制穩(wěn)定,物理性能控制較好,滿(mǎn)足了盤(pán)條性能要求,保證了用戶(hù)拉拔、鐓粗等工藝要求.