楊仁強,劉列喜,唐以寧
(蕪湖新興鑄管有限責任公司,安徽 蕪湖 241002)
綜合參考鐵路用鋼方面的實際需求,根據(jù)其對應的力學要求,LZ50 鋼對應的化學成分詳細內(nèi)容見表1。
本文所探討的LZ50 鋼,根據(jù)性能需求、實際應用,具體的工藝流程如下:120t 氧氣頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐→120tLF鋼包精煉爐→120tRH 真空脫氣爐→Φ600 連鑄機→收集→緩冷→加熱→水除磷→開坯→連軋。
(1)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝。為控制粗煉鋼水的P 等其他有害元素,入爐鐵水采用優(yōu)質(zhì)鐵水,其中鐵水中P 含量不大于0.07%、Si 含量不低于0.5%,且其他微量元素As、Pb 等必須滿足鐵道部下發(fā)有關車軸鋼技術文件,另外入爐廢鋼種類為自產(chǎn)廢鋼、坯頭,按照轉(zhuǎn)爐正常吹損,總裝入量都控制在140±2 t。同時在冶煉過程中,采用雙渣法和高拉補吹的方式來控制最終鋼水的P 含量和溫度,要求粗煉鋼水C≥0.10%、P≤0.010%、T≥1630 ℃。待到冶煉完成以后,選擇擋渣錐出鋼模式,使得鋼水下渣量得以有效控制,通常能夠控制到300 kg/爐,且可以全部轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w含量。根據(jù)生產(chǎn)要求,對應的出鋼時間需要控制在4 min 以內(nèi),且不可以進行散流出鋼模式,而且出鋼過程中要保證鋼包內(nèi)全程吹氬,防止出鋼過程中鋼水吸氮和二次氧化。在進行出鋼的進程中,分別選擇精煉渣、白灰、硅錳、高碳鉻鐵以及高碳錳鐵,開展造渣、合金化處理。與此同時,為有效減少出鋼之后LZ50 鋼當中對應的鋼水氧含量,進行冶煉的進程中,必須要高度重視控制轉(zhuǎn)爐終點碳含量,且需要選擇Al塊+Al 線混合脫氧,具體是需要進行分析之后,根據(jù)情況進行補充[1]。
同時出鋼過程中加料順序為出鋼1/3 時先加入鋁錠、再加入合金,出鋼2/3 后加入造渣劑。
(2)精煉爐生產(chǎn)工藝。等到鋼包最終進站以后,需要添加脫氧劑,以此來控制成白渣時間,且時間需要>15min,另外為控制鋼中B 類夾雜物的等級,進站后根據(jù)鋼水中的Al 含量補加Al 線,冶煉中后期嚴禁補加Al 線。同時高度重視加強前期、中期成分方面的優(yōu)化,使得成分次數(shù)的調(diào)整得以明顯減少。對于相應的渣料添加標準來說,主要指的是在精煉中進行SiC、鋁粒的控制,以此來提升脫氧的效果。除此之外,為有效保障鋼中夾雜物能夠順利進行上浮,等到冶煉完成以后,需要融入硅鈣鋇[2]。
(3)RH 真空脫氣工藝。LF 鋼包精煉爐進行出站的情況下,需要全面保障鋼水溫度和鋼中的[Al]s 滿足要求。倘若[Als]不滿足標準,則需要給予喂鋁線。對于RH抽真空操作,必須要保證時間在20 min 以上,滿足67Pa的要求,同時需要保障持續(xù)時間高于15 min。等到破真空的情況下,參考鋼水成分進行喂鈣線處理,具體為50ml/爐,接著進行軟吹氬攪拌,至少需要進行20 min 以上的操作。除此之外,在整個真空脫氣的進程中,需要高度重視鋼液當中的氣體含量。
(4)連鑄生產(chǎn)工藝。實施澆鑄操作以前,需要實施氬氣置換操作,并且需要全面保障整體的密封性,尤其是需要針對各個關鍵位置進行筆鋒處理。對于結(jié)晶器進回水的溫差需要引起重視,具體需要保持在5~7 ℃之間,最后選擇氣霧弱冷途徑開展二次冷卻操作處理,同時要控制保護渣厚度,防止卷渣,一般來說大圓坯總渣層厚度控制50~70 mm,其中液渣層為8~12 mm、燒結(jié)層25~30 mm、粉渣層約20~25 mm。綜合參考上述研究內(nèi)容,正反轉(zhuǎn)時間為12-5-12 條件下,工藝效果最佳。
表1 LZ50 鋼元素含量分析(質(zhì)量分數(shù),%)
基于此次實驗結(jié)果來看,LZ50 車軸鋼的生產(chǎn)總量為5 爐,通過最終檢驗,相應的工藝要求、成分含量均完全達標。
根據(jù)對應的檢測,此次生產(chǎn)的產(chǎn)品在鑄坯表面完全達標,同時針對鑄坯實施酸洗、車光等操作之后,低倍組織仍舊滿足要求。
正如上文所述,車軸鋼本身對于材料硬度要求極高,要求生產(chǎn)工藝進程中需要全面優(yōu)化電磁攪拌闡述、二冷冷卻強度。最終的生產(chǎn)結(jié)果能夠看出,LZ50 鋼產(chǎn)品碳偏析完全滿足要求。
對實際冶煉來說,充分利用原輔料烘烤、精煉爐送點制度優(yōu)化以及澆鑄保護優(yōu)化等多元化措施,最終氣體含量完全達標,據(jù)查閱文獻[3],目前國內(nèi)生產(chǎn)軸承鋼對鋼種的氣體的含量都有嚴格的要求,該廠氣體含量控制情況如表2 所示。
表2 LZ50 鋼氣體控制情況
綜合利用轉(zhuǎn)爐爐后生產(chǎn)工藝優(yōu)化、精煉爐優(yōu)化操作,本研究對各種夾雜物進行了有效控制,質(zhì)量完全達標。
(1)嚴格按照本研究提出的生產(chǎn)工藝,能夠有效提升車軸鋼冶煉質(zhì)量達標。(2)煉鋼工序通過合理的精煉渣系控制、工序節(jié)奏穩(wěn)定的控制、及連鑄電攪、自動液面等關鍵工裝備的運用,保證軋材的氣體含量、非金屬夾雜物、碳偏析及鑄坯的質(zhì)量滿足協(xié)議要求。(3)軋制工序通過優(yōu)化控軋控冷工藝,確保了熱軋坯的晶粒度、尺寸等指標滿足協(xié)議要求。