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数据指标

销轴套管用钢40CrB的开发实践

时间:2019-11-06 19:13:53|来源:2019炼钢生产新工艺新技术新产品研讨会论文集|浏览:|评论:0条   [收藏] [评论]

销轴套管用钢40CrB的开发实践王明元1 张小华1 潘宇1 李旭友1 刘坤2(1.钢铁研究总院华东分院,江苏 淮安 222001;2.东方润安集团有限公司,江苏 常州 213151) 摘 要:介绍了对销轴…

销轴套管用钢40CrB的开发实践

王明元1  张小华1  潘宇1  李旭友1  刘坤2

(1.钢铁研究总院华东分院,江苏 淮安 2220012.东方润安集团有限公司,江苏 常州 213151

摘  要:介绍了对销轴套管用钢40CrB的性能要求、开发方案及生产工艺,并对产品实际性能进行了分析。

关键词:套管用钢;窄淬透性;40CrB

1 引言

本次开发的40CrB主要用于工程机械用钢图1,其要求是纯净度高、硬度均匀、淬透性窄。东方润安集团有限公司根据客户的要求,制定方案进行了试验,成功开发出了销轴套管用钢图2


图1 工程机械车                      

   图2 销轴套管

2材料技术要求

2.1 钢的化学成分及允许偏差

2.1.1化学成分(熔炼)

表1  熔炼化学成分/%

元素

C

Si

Mn

P

S

Cr

Ti

Al

B

Cu

最大值

0.43

0.35

0.90

0.030

0.030

1.20

0.06

0.06

0.0030

0.20

最小值

0.36

0.15

0.60

/

/

0.90

0.02

0.01

0.0005

/

1.1.2 化学成分允许偏差

钢材(或坯)的化学成分允许偏差应符合GB/T222的规定。

2.2  低倍组织

表2 低倍组织合格级别

中心疏松(级)

一般疏松(级)

锭型偏析(级)

≤2.5

≤2.5

≤2.5

2.3 非金属夹杂物

表3 非金属夹杂物合格级别

A

B

C

D

细系

粗系

细系

粗系

细系

粗系

细系

粗系

≤2.5

≤2.5

≤2.5

≤2.5

≤2.0

≤2.0

≤2.0

≤2.0

2.4奥氏体晶粒度不小于6

2.5 末端淬透性

表4 末端淬透性/HRC

J1.5

J8

54-60

45-59

3 开发方案

3.1 生产工艺路线


3.2 化学成分设计

表5  内控熔炼化学成分/%

元素

C

Si

Mn

P

S

Cr

Ti

Al

B

最大值

0.40

0.30

0.72

0.025

0.012

1.02

0.45

0.025

0.0020

最小值

0.38

0.20

0.68

/

/

0.98

0.35

0.012

0.0010

4 生产过程

4.1 BOF

由于转炉初炼钢水中碳氧积近似于一个常数,对转炉终点碳与钢水氧含量测量,平均后如图3所示。

图3 转炉终点平均碳含量与氧含量的关系

为了保证钢中夹杂物的含量符合客户要求,初炼钢水中原始[O]含量越低越好;同时由于成本因素,初炼钢水[C]实际控制范围0.08%~0.20%

为了保证转炉出钢时的脱氧效果,控制成本,出钢后[Al] ≥0.008%;脱氧剂铝块加入量如表6所示。

表6  出钢加入铝块

碳含量/%

0.03

0.05

0.06

0.08

0.10

0.15

铝块/kg/t

2

1.5

0.8

0.6

0.5

0.3

注:根据后吹情况,铝块加入量适当增加。

经过转炉现场调节脱氧剂的加入量,[Al] ≥0.008%达到95%以上;转炉出完钢后,钢中[O] 0.0060%;为精炼创造了良好冶炼条件。

4.2  LF

为了保证钢水的低氧含量,采用高碱度渣操作;为了保证钢水纯净度,需要炉渣有好的流动性,将渣中的Al2O3含量控制范围25%~35%

精炼炉的终渣化学成分和指标见表7

表7  精炼炉渣化学指标

炉号

化学成分/%

碱度

CaO

Al2O3

SiO2

MgO

FeO

MnO

S

R

200067

60.03

28.86

9.35

2.81

0.33

0.064

0.78

6.42

200069

58.71

25.06

10.70

1.70

0.54

0.11

0.88

5.48

表8  炉渣物理指标

炉号

开始熔化温度/

完全熔化温度/

完全熔化粘度/Pa S

200067

1373

1432.

0.288

200069

1401

1433

0.291

通过控制炉渣成分,保证了炉渣的流动性和碱度;保证白渣精炼20min以上,充分扩散脱氧,LF精炼结束后钢中活性[O]0.0006%~0.0012%

4.3 CCM

采用低过热度浇注和低拉速(过热度20~30,拉速1.3m/min),保证钢的内部质量;采用合适的结晶器电磁搅拌电流和频率,减少偏析;使用专用的高碱度覆盖剂和结晶器保护渣,提高钢水的纯净度;采用普锐特公司的动态轻压下技术图4,压下量达到8mm,保证铸坯低倍质量。

图4连铸动态轻压下

4.4 CR

   轧钢时钢坯加热一段温度≤850,加热二段温度1070~1170,均热段温度为1150~1200,开轧温度为1050-1080,终轧温度为950-980;优化加热时间,减小碳偏析。

5 钢材检验分析

5.1 化学成分

为了控制窄淬透带,采用窄成分控制方案,缩小淬透性影响比较大的CMnCr等元素控制范围;减轻了炉与炉之间化学成分的差异,保证在一定调质温度范围的连续性生产以及力学性能均匀;

表9 实际化学成分成分控制范围/%

元素

C

Si

Mn

P

S

Cr

Ti

Al

B

最大值

0.40

0.28

0.72

0.020

0.008

1.02

0.45

0.025

0.0018

最小值

0.39

0.20

0.69

/

/

0.98

0.35

0.015

0.0010

5.2钢材低倍组织

通过低过热度浇注、结晶器电磁搅拌以及动态轻压下,降低了连铸坯的偏析和缩孔等缺陷级别;轧钢的轧制比达到10以上,钢材的实际低倍组织评级结果见表10.

表10  钢材的低倍组织评级

中心疏松(级)

一般疏松(级)

锭型偏析(级)

0.5~1.5

0~0.5

0~0.5

 

图5钢材酸洗低倍组织


5.3非金属夹杂物

钢材的实际非金属夹杂物控制级别见表11

表11 钢材的非金属夹杂物评级

A

B

C

D

细系

粗系

细系

粗系

细系

粗系

细系

粗系

0.5-1.0

0~0.5

0.5~1.5

0~0.5

0

0

0.5~1.0

0~0.5

由于到LF炉,钢水氧含量较低,钢包炉渣流动性好,扩散脱氧充分,精炼时间较长,夹杂物有充分的时间上浮及大的压缩比,总体实物夹杂物级别比较低。

5.4晶粒度

钢材的奥氏体晶粒度6~7级。

图6 显微组织


5.5 淬透性值

试样热处理工艺,正火温度(870±10,端淬温度(845±5;淬透性值满足窄淬透带要求。

表12 实际的淬透性值

J1.5

J8

55-57

49-53

6 结论

(1)东方润安集团有限公司采用转炉长流程工艺,通过控制顶渣设计,连铸采用动态轻压下技术等措施,最终成功开发出了高纯净度、组织均匀的链条套管用圆钢,其各项性能指标满足了用户对材料要求。

(2)通过开发研究,调整合适的工艺参数,为批量化生产销轴套管用钢打下了坚实的基础。




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