王明元¹張小華¹潘宇¹李旭友¹劉坤²

（1.鋼鐵研究總院華東分院，江蘇 淮安 222001；2.東方潤(rùn)安集團(tuán)有限公司，江蘇 常州 213151）

摘　要：介紹了對(duì)銷軸套管用鋼40CrB的性能要求、開發(fā)方案及生產(chǎn)工藝，并對(duì)產(chǎn)品實(shí)際性能進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：套管用鋼；窄淬透性；40CrB

1　引言

本次開發(fā)的40CrB主要用于工程機(jī)械用鋼圖1，其要求是純凈度高、硬度均勻、淬透性窄。東方潤(rùn)安集團(tuán)有限公司根據(jù)客戶的要求，制定方案進(jìn)行了試驗(yàn)，成功開發(fā)出了銷軸套管用鋼圖2。

2　材料技術(shù)要求

2.1 鋼的化學(xué)成分及允許偏差

2.1.1化學(xué)成分（熔煉）

表1  熔煉化學(xué)成分/%

1.1.2 化學(xué)成分允許偏差

鋼材（或坯）的化學(xué)成分允許偏差應(yīng)符合GB/T222的規(guī)定。

2.2  低倍組織

表2 低倍組織合格級(jí)別

2.3 非金屬夾雜物

表3 非金屬夾雜物合格級(jí)別

2.4奧氏體晶粒度不小于6級(jí)

2.5 末端淬透性

表4 末端淬透性/HRC

3　開發(fā)方案

3.1 生產(chǎn)工藝路線

由于本鋼種對(duì)鋼水純凈度及淬透性要求較高，因此采用的工藝路線：原料(優(yōu)質(zhì)鐵水)    BOF    LF    CCM    CR    入坑緩冷     檢查、出廠

3.2 化學(xué)成分設(shè)計(jì)

表5  內(nèi)控熔煉化學(xué)成分/%

4　生產(chǎn)過程

4.1 BOF

由于轉(zhuǎn)爐初煉鋼水中碳氧積近似于一個(gè)常數(shù)，對(duì)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳與鋼水氧含量測(cè)量，平均后如圖3所示。

為了保證鋼中夾雜物的含量符合客戶要求，初煉鋼水中原始[O]含量越低越好；同時(shí)由于成本因素，初煉鋼水[C]實(shí)際控制范圍0.08%~0.20%。

為了保證轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)的脫氧效果，控制成本，出鋼后[Al] ≥0.008%；脫氧劑鋁塊加入量如表6所示。

表6  出鋼加入鋁塊

注：根據(jù)后吹情況，鋁塊加入量適當(dāng)增加。

經(jīng)過轉(zhuǎn)爐現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)脫氧劑的加入量，[Al] ≥0.008%達(dá)到95%以上；轉(zhuǎn)爐出完鋼后，鋼中[O] ＜0.0060%；為精煉創(chuàng)造了良好冶煉條件。

4.2  LF

為了保證鋼水的低氧含量，采用高堿度渣操作；為了保證鋼水純凈度，需要爐渣有好的流動(dòng)性，將渣中的Al2O3含量控制范圍25%~35%。

精煉爐的終渣化學(xué)成分和指標(biāo)見表7。

表7  精煉爐渣化學(xué)指標(biāo)

表8  爐渣物理指標(biāo)

通過控制爐渣成分，保證了爐渣的流動(dòng)性和堿度；保證白渣精煉20min以上，充分?jǐn)U散脫氧，LF?煉結(jié)束后鋼中活性[O]：0.0006%~0.0012%。

4.3 CCM

采用低過熱度澆注和低拉速（過熱度20℃~30℃，拉速1.3m/min），保證鋼的內(nèi)部質(zhì)量；采用合適的結(jié)晶器電磁攪拌電流和頻率，減少偏析；使用專用的高堿度覆蓋劑和結(jié)晶器保護(hù)渣，提高鋼水的純凈度；采用普銳特公司的動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)圖4，壓下量達(dá)到8mm，保證鑄坯低倍質(zhì)量。

4.4 CR

軋鋼時(shí)鋼坯加熱一段溫度≤850℃，加熱二段溫度1070~1170℃，均熱段溫度為1150~1200℃，開軋溫度為1050-1080℃，終軋溫度為950-980℃；優(yōu)化加熱時(shí)間，減小碳偏析。

5　鋼材檢驗(yàn)分析

5.1 化學(xué)成分

為了控制窄淬透帶，采用窄成分控制方案，縮小淬透性影響比較大的C、Mn、Cr等元素控制范圍；減輕了爐與爐之間化學(xué)成分的差異，保證在一定調(diào)質(zhì)溫度范圍的連續(xù)性生產(chǎn)以及力學(xué)性能均勻；

表9 實(shí)際化學(xué)成分成分控制范圍/%

5.2鋼材低倍組織

通過低過熱度澆注、結(jié)晶器電磁攪拌以及動(dòng)態(tài)輕壓下，降低了連鑄坯的偏析和縮孔等缺陷級(jí)別；軋鋼的軋制比達(dá)到10以上，鋼材的實(shí)際低倍組織評(píng)級(jí)結(jié)果見表10。

表10  鋼材的低倍組織評(píng)級(jí)

5.3非金屬夾雜物

鋼材的實(shí)際非金屬夾雜物控制級(jí)別見表11。

表11 鋼材的非金屬夾雜物評(píng)級(jí)

由于到LF爐，鋼水氧含量較低，鋼包爐渣流動(dòng)性好，擴(kuò)散脫氧充分，精煉時(shí)間較長(zhǎng)，夾雜物有充分的時(shí)間上浮及大的壓縮比，總體實(shí)物夾雜物級(jí)別比較低。

5.4晶粒度

鋼材的奧氏體晶粒度6~7級(jí)。

5.5 淬透性值

試樣熱處理工藝，正火溫度（870±10）℃，端淬溫度（845±5）℃；淬透性值滿足窄淬透帶要求。

表12 實(shí)際的淬透性值

6　結(jié)論

（1）東方潤(rùn)安集團(tuán)有限公司采用轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)流程工藝，通過控制頂渣設(shè)計(jì)，連鑄采用動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)等措施，Z終成功開發(fā)出了高純凈度、組織均勻的鏈條套管用圓鋼，其各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足了用戶對(duì)材料要求。

（2）通過開發(fā)研究，調(diào)整合適的工藝參數(shù)，為批量化生產(chǎn)銷軸套管用鋼打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（來源：2019煉鋼生產(chǎn)新工藝新技術(shù)新產(chǎn)品研討會(huì)論文集）