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[摘 要]介绍韶钢“标准+α”产品开发情况,通过合理的化学成分设计及生产工艺流程,开发出满足“标准+α”的优特钢产品。结果显示,按客户要求开发的C50圆钢,产品的性能完全符合客户需求。
[关键词]标准+α,成分设计,工艺流程
中图分类号:TF345 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)18-0021-01
前言
“α”是高于或严于标准规定的产品特性,产品的国家标准对顾客来说只是一个基本的特性值参照体系,客户可根据需要提出α的内容,这也是市场经济产品多样性的必然趋势。而“α”则是企业提供给顾客的增值产品,顾客会因α而使其产品相应的增值,从而提供经济效益,企业会从顾客的增值中得到回报。国标50钢属于高强度中碳结构钢,冷变形能力差,切削性中等,焊接性差。主要用于制作锻造齿轮、拉杆、轧辊、轴摩擦盘,主轴、发动机曲轴,重载荷心轴及各种轴类零件等。常规的50钢只对钢材的低倍组织、力学性能有要求。随着科技的不断发展,常规的性能已不能满足客户的要求,如某厂对50钢的要求,在满足GB/T699-1999前提下,还对钢的非金属夹杂物、奥氏体晶粒度、总脱碳层深度等提出了更高的要求即“α”的要求。
为满足客户对“α”的要求,韶钢特钢事业部开发了Ф140规格的C50圆钢,经生产、检验完全符合客户要求。
1 客户对50钢的性能要求
1.1 常规要求
1.1.1 低倍组织
钢材的横截面酸浸低倍组织或断口试片上不得有肉眼可见的缩孔、气泡、裂纹、
夹杂、分层、翻皮及白点。级别应符合表1之规定:
1.1.2 力学性能
钢材的力学性能满足表2规定:
1.2“α”要求
1.2.1非金属夹杂物
非金属夹杂物控制要求见表3:
1.2.2 奥氏体晶粒度
按GB/T 6394规定,采用氧化法并腐蚀来检测圆钢奥氏体晶粒度,奥氏体晶粒度级别应不粗于7级。
1.2.3 脱碳层
每边总脱碳层深度应不大于公称直径的1%。
1.2.4 其他要求
由于客户使用此材料制作汽车车桥,对钢的淬透性较常规50钢提出了更高的要求。
从以上客户的“α”要求可知,C50钢的非金属夹杂物、奥氏体晶粒度、脱碳层及淬透性等要求较高,整体控制起来难度较大。
2 成分设计
针对GB/T 699-1999标准对50钢的成分和性能的规定,结合客户“α”的要求,首先考虑钢中合金元素对钢的影响:
(1)Cr是提高钢强度和淬透性的元素,但钢中Cr高时会降低钢的塑性和韧性,为保证钢材淬透性和韧性,产品设计将钢中的Cr控制在0.10%~0.20%。
(2)采用Al作为细化晶粒元素,为保证钢的晶粒度,将钢中Als控制在0.010%~0.020%。
拟采用以下设计方案,具体成分设计见表4:
3 C50圓钢的生产工艺情况
3.1 工艺流程
工艺流程:高炉铁水→转炉→LF炉精炼→RH炉精炼→大方坯连铸→加热炉→大棒材轧机→精整。
3.2 冶炼连铸工艺
(1)转炉冶炼。根据相关文献资料[1],[C]<0.06%时,实际熔池中的C-O反应未达到平衡,钢中实际氧含量高于平衡氧含量。出钢氧含量高时,必将增加脱氧剂的消耗量,使钢中的各种氧化物含量增加,当来不及上浮时,就会滞留在钢中形成非金属夹杂物。为了降低钢水氧含量,减少非金属夹杂物的生成,冶炼工艺要求转炉终点碳不小于0.06%,出钢温度控制在1630℃左右。
转炉终点氧含量、碳含量、出钢温度回归分析结果:
a(O)=20.18/[C]+1.42T-1795.56
式中a(O)—转护出钢氧活度,10-6
[C]终点含量, %
T—出钢温度,℃
根据计算:出钢温度提高10℃,终点氧含量上升“14×10-6-16×10-6。
(2)LF精炼。精炼炉渣组成对钢水脱氧、脱硫、夹杂物控制具有重要影响[2]。一般来说,造高碱度还原渣有利于钢水脱氧、脱硫,对钢水夹杂物去除有利。MgO含量对熔渣流动性有着很重要影响[3],MgO>12%熔渣黏度急剧上升,所以LF精炼炉渣系MgO适宜含量为6%~10%。而炉渣中的A12O3含量低时,炉渣熔点高,流动性差,无法达到吸附夹杂物能力的要求,所以将炉渣的A12O3含量控制在15%~20%,以降低炉渣熔点,提高炉渣流动性,最大限度地吸收钢水中的夹杂物。C50钢精炼过程炉渣控制情况见表5。
由表3中数据可知,精炼炉渣碱度在3.0以上,精炼渣中TFe+MnO含量控制在1%以下,精炼炉渣控制满足C50钢造高碱度还原渣脱S、去除钢中非金属夹杂物的要求。
(3)RH精炼。RH高真空处理时间大于15min,纯脱气时间大于5min,处理结束后软吹大于15分钟,使钢中非金属夹杂物充分上浮。
(4)连铸。连铸过程采用全程保护浇注。C50的液相线温度为1488℃,铸机中包过热度严格按照液相线+20℃~35℃控制,确保钢的低倍组织良好。
4 结语
(1)采用转炉冶炼,LF及RH精炼炉精炼,大方坯连铸,大棒轧制的工艺流程,整个生产过程稳定、可控。钢材的非金属夹杂物、脱碳、奥氏体晶粒度控制良好,圆钢的性能完全满足客户要求。
(2)通过本次“标准+α”钢种试制,提升了韶钢特钢适应市场需求的能力,为韶钢特钢其他新产品能够更好的满足客户需求积累了经验。
参考文献
[1] 朱丽云.降低钢中总氧含量及夹杂物含量措施探讨[J].山西冶金.2001年第2期:23-24.
[2] 高泽平,贺道中.炉外精炼[M].冶金工业出版社.2005.
[3] 催立镇.通过LF精炼炉控制钢中非金属夹杂物的实践[J].河北冶金.2010年第5期:31-31。
[关键词]标准+α,成分设计,工艺流程
中图分类号:TF345 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)18-0021-01
前言
“α”是高于或严于标准规定的产品特性,产品的国家标准对顾客来说只是一个基本的特性值参照体系,客户可根据需要提出α的内容,这也是市场经济产品多样性的必然趋势。而“α”则是企业提供给顾客的增值产品,顾客会因α而使其产品相应的增值,从而提供经济效益,企业会从顾客的增值中得到回报。国标50钢属于高强度中碳结构钢,冷变形能力差,切削性中等,焊接性差。主要用于制作锻造齿轮、拉杆、轧辊、轴摩擦盘,主轴、发动机曲轴,重载荷心轴及各种轴类零件等。常规的50钢只对钢材的低倍组织、力学性能有要求。随着科技的不断发展,常规的性能已不能满足客户的要求,如某厂对50钢的要求,在满足GB/T699-1999前提下,还对钢的非金属夹杂物、奥氏体晶粒度、总脱碳层深度等提出了更高的要求即“α”的要求。
为满足客户对“α”的要求,韶钢特钢事业部开发了Ф140规格的C50圆钢,经生产、检验完全符合客户要求。
1 客户对50钢的性能要求
1.1 常规要求
1.1.1 低倍组织
钢材的横截面酸浸低倍组织或断口试片上不得有肉眼可见的缩孔、气泡、裂纹、
夹杂、分层、翻皮及白点。级别应符合表1之规定:
1.1.2 力学性能
钢材的力学性能满足表2规定:
1.2“α”要求
1.2.1非金属夹杂物
非金属夹杂物控制要求见表3:
1.2.2 奥氏体晶粒度
按GB/T 6394规定,采用氧化法并腐蚀来检测圆钢奥氏体晶粒度,奥氏体晶粒度级别应不粗于7级。
1.2.3 脱碳层
每边总脱碳层深度应不大于公称直径的1%。
1.2.4 其他要求
由于客户使用此材料制作汽车车桥,对钢的淬透性较常规50钢提出了更高的要求。
从以上客户的“α”要求可知,C50钢的非金属夹杂物、奥氏体晶粒度、脱碳层及淬透性等要求较高,整体控制起来难度较大。
2 成分设计
针对GB/T 699-1999标准对50钢的成分和性能的规定,结合客户“α”的要求,首先考虑钢中合金元素对钢的影响:
(1)Cr是提高钢强度和淬透性的元素,但钢中Cr高时会降低钢的塑性和韧性,为保证钢材淬透性和韧性,产品设计将钢中的Cr控制在0.10%~0.20%。
(2)采用Al作为细化晶粒元素,为保证钢的晶粒度,将钢中Als控制在0.010%~0.020%。
拟采用以下设计方案,具体成分设计见表4:
3 C50圓钢的生产工艺情况
3.1 工艺流程
工艺流程:高炉铁水→转炉→LF炉精炼→RH炉精炼→大方坯连铸→加热炉→大棒材轧机→精整。
3.2 冶炼连铸工艺
(1)转炉冶炼。根据相关文献资料[1],[C]<0.06%时,实际熔池中的C-O反应未达到平衡,钢中实际氧含量高于平衡氧含量。出钢氧含量高时,必将增加脱氧剂的消耗量,使钢中的各种氧化物含量增加,当来不及上浮时,就会滞留在钢中形成非金属夹杂物。为了降低钢水氧含量,减少非金属夹杂物的生成,冶炼工艺要求转炉终点碳不小于0.06%,出钢温度控制在1630℃左右。
转炉终点氧含量、碳含量、出钢温度回归分析结果:
a(O)=20.18/[C]+1.42T-1795.56
式中a(O)—转护出钢氧活度,10-6
[C]终点含量, %
T—出钢温度,℃
根据计算:出钢温度提高10℃,终点氧含量上升“14×10-6-16×10-6。
(2)LF精炼。精炼炉渣组成对钢水脱氧、脱硫、夹杂物控制具有重要影响[2]。一般来说,造高碱度还原渣有利于钢水脱氧、脱硫,对钢水夹杂物去除有利。MgO含量对熔渣流动性有着很重要影响[3],MgO>12%熔渣黏度急剧上升,所以LF精炼炉渣系MgO适宜含量为6%~10%。而炉渣中的A12O3含量低时,炉渣熔点高,流动性差,无法达到吸附夹杂物能力的要求,所以将炉渣的A12O3含量控制在15%~20%,以降低炉渣熔点,提高炉渣流动性,最大限度地吸收钢水中的夹杂物。C50钢精炼过程炉渣控制情况见表5。
由表3中数据可知,精炼炉渣碱度在3.0以上,精炼渣中TFe+MnO含量控制在1%以下,精炼炉渣控制满足C50钢造高碱度还原渣脱S、去除钢中非金属夹杂物的要求。
(3)RH精炼。RH高真空处理时间大于15min,纯脱气时间大于5min,处理结束后软吹大于15分钟,使钢中非金属夹杂物充分上浮。
(4)连铸。连铸过程采用全程保护浇注。C50的液相线温度为1488℃,铸机中包过热度严格按照液相线+20℃~35℃控制,确保钢的低倍组织良好。
4 结语
(1)采用转炉冶炼,LF及RH精炼炉精炼,大方坯连铸,大棒轧制的工艺流程,整个生产过程稳定、可控。钢材的非金属夹杂物、脱碳、奥氏体晶粒度控制良好,圆钢的性能完全满足客户要求。
(2)通过本次“标准+α”钢种试制,提升了韶钢特钢适应市场需求的能力,为韶钢特钢其他新产品能够更好的满足客户需求积累了经验。
参考文献
[1] 朱丽云.降低钢中总氧含量及夹杂物含量措施探讨[J].山西冶金.2001年第2期:23-24.
[2] 高泽平,贺道中.炉外精炼[M].冶金工业出版社.2005.
[3] 催立镇.通过LF精炼炉控制钢中非金属夹杂物的实践[J].河北冶金.2010年第5期:31-31。