履带链轨节用钢的研制

履带链轨节用钢的研制刘金玲葛海斌马传庆张海霞赵冠夫杨密平(莱芜钢铁股份有限公司特殊钢厂 ,山东 莱芜 271105 )摘 要 莱钢特钢厂采用电炉短流程工艺开发生产了 35M nBM 履带链轨节用钢 。通过采用电炉冶炼过程的高比例热装铁水工艺 、L F精炼 、VD 真空脱气 、连铸全程保护浇注和其它防止钢液二次氧化等诸多措施 ,有效地控制了 钢中的残余元素 、气体含量和非金属夹杂物 ,钢材各项技术指标处于国内领先水平 。关键词 履带链轨节用钢 ; 生产工艺 ; 产品质量中图分类号 : TF762 + . 3文献标识码 : A文章编号 : 1671 - 3818 ( 2011) 01 - 0004 - 03RESEA RC H O N THE STEEL FO R CA TERP ILL A R C HA IN L INKL iu J in ling Ge H a ib in M a Chuanq ing Zhang H a ixiaZhao GuanfuYang M ip ing( The Sp ec ia l Stee l P lan t of L a iwu Iron and Stee l Group Co. , L td. , L a iwu 271105 , Shandong)A b stra c t 35M nBM stee l fo r ca te rp illa r cha in link wa s p roduced by EA F sho rt techno logica l p roce ss in sp ec ia l stee l p lan t of L a igang. B y adop ting h igh p ropo rtion of ho t m e ta l p roce ss of EA F sm e lting, L F refi2 n ing, VD vacuum dega ssing, fu ll p ro tec tion of ca sting and o the r m ea su re s to fo rb id seconda ry oxida tion, the re sidua l e lem en ts, a ir con ten t and nonm e ta llic inc lu sion s we re con tro lled effec tive ly. The qua lity in2 dex of the ro lled stee l wa s a t the lead ing dom e stic leve l.Key word sstee l fo r ca te rp illa r cha in link; techno logica l p roce ss; p roduc ts qua lity履带用钢被广泛应用于汽车 、机械等行业 ,是工程机械大量使用的钢材 。随着我国现代化建设的快 速发展 ,尤其是工程机械行业的发展 ,对履带用钢的 质量和品种也提出了更高的要求 。35M nBM 主要为履带链轨节用钢 , 因硼元素的 加入保证了钢的淬透性 ,其产品主要技术指标淬透 性波动小且窄 ,化学成分控制严格且稳定 ,洁净度 、 性价比高 ,实物质量性能优良 。目前正成为各特钢 生产厂家竞相开发生产的重点 。1 技术要求履带用钢因其服役环境恶劣 ,要求必须具有较高的纯净度和均匀性 ,具有良好的组织结构 、机械性 能和表面质量 。1. 1 化学成分钢的熔炼成分应符合表 1 规定 。1. 2 钢的全氧含量钢的全氧含量控制目标不大于 0. 002 % 。1. 3 低倍检验钢材的横截面酸浸低倍组织试片上不得有目视 可见的缩孔 、裂纹 、气泡 、夹杂 、翻皮 、白点及晶间裂 纹 。低 倍 组 织 一 般 疏 松 、中 心 疏 松 均 不 大 于 2. 5 级 ;偏析和中心偏析不大于 2. 5级 ;一般点状偏析和边缘点状偏析均不大于 1. 0级 。1. 4 非金属夹杂物钢材按 GB / T10561进行检验 ,钢中非金属夹杂 物的合格级别应符合表 2规定 。表 1 35M nBM 熔炼化学成分%化学成分 (质量分数 )牌号 C Si M n P S C r N i Cu B A l V 35M nBM 0. 32 0. 37 0. 15 0. 30 1. 10 1. 40 0. 030 0. 030 0. 20 0. 20 0. 20 0. 000 5 0. 003 0 0. 015 0. 070 0. 08 0. 12作者简介 : 刘金玲 ( 1975 - ) ,女 ,工程师 ,大专 , 1996 年毕业于山东广播电视大学 1表 2 非金属夹杂物的级别要求级2 新产品开发条件2. 1 工艺流程新产品开发的工艺流程为 :配料 50 tUH P电弧 炉 50 tL F 精 炼炉 60 tVD R11m 合 金 钢 连 铸 机( 260mm 300mm、180mm 220mm ) 入坑缓冷 轧材 检验 入库 。2. 2 主要工序装备参数莱钢特殊钢厂 50 t电弧炉的主体设备技术参数 如下 。电弧炉公称容量 : 50 t;电弧炉座数 : 1 座 ;炉壳内径 : 4 700mm;夹杂物类型ABCD细系粗系3. 03. 02. 52. 52. 52. 52. 52. 51. 535M nBM 钢热顶锻按 GB / T233 进行检验 。钢材热顶锻后的试样 高度为原试样高度的 1 /3 ,顶锻后的试样上不得有裂口和裂缝 。1. 6 晶粒度35M nBM 钢材应检验奥氏体晶粒度 , 晶粒度级 别应不小于 5级 。1. 7 末端淬透性用预备热处理过的毛坯制成 25mm 标准试样 测定钢材的淬透性 。热处理制度 : 正火 ( 910 10 空冷 ) 加端淬 ( 860 5 水淬 ) 。钢的末端淬透性 结果均应符合表 3的规定 。表 3 末端淬透性3炉内容积 : 36m ;电极直径 : 500mm;极心圆直径 : 1 150 mm;变压器容量 : 35 MV A; 电弧炉平均出钢量 : 52 t /炉 : 炉门氧枪 : 1支 ;炉壁氧枪 : 4支 (其中 1支为 EB T枪 ) 。末端淬透性 /HRC牌号 J1. 5 J9 J15 35M nBM 51 56 46 53 30 表 4 35M nBM 内控化学成分目标%牌号CSiM nS、PC r、Cu、N iBVA l35M nBM0. 33 0. 370. 15 0. 301. 20 1. 350. 0250. 200. 001 5 0. 003 00. 10 0. 120. 015 0. 063 35M nBM 生产工艺3. 1 内控成分的确定为了控制淬透性带钢在较窄范围 ,根据各元素 对淬透性的作用确定的内控范围见表 4。生产中严格按照内控标准组织生产 。3. 2 冶炼操作要点3. 2. 1 配料为保证钢水质量 ,保证脱碳量 ,有效稀释钢中残余 元素 ,保证熔清铬 、镍 、铜含量全部达到用户要求 ,保证 品种计划的完成和连铸的连续生产 。采用铁水热装工 艺 ,炉料结构见表 5,此炉料结构模型能充分保证熔清碳不小于 0. 30% ,熔清磷 、残余元素符合要求 。清洁度 ,同时又可以避免钢液中 A lN 含量过高 , 造成钢的热塑性低 ,减轻裂纹敏感性 。同时喂入 CaSi线进行夹杂物变性处理 ,可使串簇状 A l2 O3 变为球 状的 CaO - A l2 O3 系夹杂物 ,后者易从钢中分离出去 ,减少钢中有害的沿晶界分布的硫化物数量 ,改变 其组成和性质 , 从而有利于洁净钢水 , 改善钢的质量 ,解决浇注过程中的水口堵塞问题 。此外 ,控制化 学成分 ,使其符合标准要求 ,并根据生产节奏控制出 钢温度 ,保证 VD 真空处理后 ,上钢温度符合要求 。( 3 )为尽可能排除钢中的夹杂物 ,进一步提高钢 水洁净度 ,冶炼履带用钢时必须经过 VD 处理 , VD 真 空度小于 67Pa,保持时间不小于 12m in,抽真空总时间不得小于 20m in,出钢后软吹氩时间大于 8m in。3. 2. 3 连铸工艺 为解决影响连铸坯表面和内部的质量问题 ,采用稳定中间包液面 ,中间包 、结晶器双高液面浇铸和大包长水口吹氩 、结晶器浸入式水口保护浇注 ;采用 低过热度 、恒拉速浇注 ;在结晶器和凝固末端采用电 磁搅拌 ;采用履带用钢专用保护渣 ;同时优化配水模表 5入炉炉料结构%料型铁水废钢配比50 6050 40注 :配料时不允许加渣钢 、罐帮铁等高磷 、硫废钢 。3. 2. 2EB T - L F - VD 工艺( 1 ) 为保证钢的纯净度 ,电炉冶炼必须全过程 6 冶 金 丛 刊总第 191期加热速度的均匀性 ,使铸坯温差小 ,防止奥氏体晶粒粗大化 ,使钢中碳氮化物充分固溶 ,利于提高轧材性能。 轧前和试轧过程中对导卫 、辊道认真检查修磨 ,防止划伤 。通过勤换轧槽和轧辊 ,勤调整 ,避免了折叠和 耳子的产生 ,从而有效地控制了钢材的表面质量 。根据钢材弯曲度的控制情况 , 进行 矫直 处理 。端部锯切整齐 ,并经过修磨 、倒角处理 ,消除马蹄形 、 飞边 、毛刺及影响使用的切斜和压扁等现象 。4 生产情况4. 1 化学成分及氧含量控制片未发现缩孔 、裂纹 、气泡 、夹杂 、翻皮 、白点及晶间裂纹 等 缺 陷 ; 一 般 疏 松 、中 心 疏 松 、偏 析 均 不 大 于110级 。夹渣 、皮下气泡均未出现 ,所有缺陷均在允 许范围之内 。4. 2. 3 非金属夹杂物的检验非金属夹杂物含量较低 ,工艺过程控制良好 ,钢 质纯净度高 。检验结果见表 7。表 7非金属夹杂物检验结果级夹杂物类型ABCD细系粗系1. 000 2. 00 1. 00000目前莱钢特钢厂采用的“钢芯铝预脱氧+铝线4. 2. 4 热顶锻钢材热 顶 锻 全 部 合 格 , 一 次 顶 锻 合 格 率 达 到100 % 。4. 2. 5 组织和晶粒度钢材晶粒度均大于或等于 7 级 ,金相组织为 F预终脱氧 +喂钙 - 硅线深脱氧 +加钛固氮保硼 ”的脱氧工艺 ,以及采用特殊的加硼合金化工艺 ,合金收 得率高 ,其中硼的收得率可达 82. 05 % 97. 16 % , 平均为 90. 22 % ,且有效控制了产品的钢质纯净度 。对 106炉 35M nBM 履带链轨节用钢的检验结果 进行统计分析 ,所有炉次化学成分控制完全符合标 准要求 。内控合格率达到 100 % ,其中磷 、硫的平均含量分别达到 0. 013 % 、0. 004 %的较低水平 ; 钢中 氧含量 为 0. 001 16 % 0. 001 64 % , 平 均 0. 001254 % ,为产品最终获得良好的力学性能提供了保证 。4. 2 产品质量4. 2. 1 铸坯表面质量铸坯表面质量控制较好 ,未发现较大的外形尺 寸不符 、脱方 、弯曲 、鼓肚 、扭转等缺陷 。由于钢水浇注温度以及电磁搅拌参数控制得较好 ,铸坯的柱状晶得到了有效的控制 ,中心粗大等轴 晶比较多 ,等轴晶率可达 40 %左右 。 35M nBM 酸洗 连铸坯低倍组织见图 1。加P,组织较均匀 ,无混晶现象 (见图 2 ) 。图 2 35M nBM 钢金相组织 100 4. 2. 6 末端淬透性值 末端淬透性值均在技术要求范围内 : J1. 5 HRC5355; J9 HRC 4751; J15 HRC 33 44。从淬透性结果来看 , 过程控制比较稳定 , 可以满足协议要求 ,说明化学成分设计与淬透性的对应关系较合理 。5 结论莱钢特钢厂开发生产履带链轨节用钢的电炉 、精炼 、连铸和轧制工艺技术成熟 ,化学成分控制范围窄且稳定 ,钢材的表面质量 、低倍组织 、非金属夹杂 物 、晶粒度 、金相组织等冶金质量均满足技术条件要求 ,性能指标达到国内领先水平 ,山推股份有限公司 等用户使用后反映良好 。履带用钢的开发成功 ,丰富了莱钢的产品结构 ,进一步拓宽了莱钢特钢产品的市场领域 ,大幅提升 了企业的市场盈利能力 。图 1 35M nBM 连铸坯低倍组织4. 2. 2 钢材低倍检验对 106 炉 35M nBM 随机抽取 10 炉钢材试样进 行低倍检验 ,结果表明 :钢材的横向酸浸低倍组织试参考文献 1 钢铁材料手册 总编辑委员会. 钢铁材料手册 :第 4 卷 合金结构钢. 北京 :中国标准出版社 , 2003. 2 董杰吉 ,杜显彬 ,等. 一种含硼钢及其制备方法. 中国 ,专利号 : CN101148737A. P /OL . 2008 - 3 - 26. ho ttp: www. cn ip r. com /. 3 陈小龙. 标准微量 C r元素对 35M nB 履带链轨节钢淬透性的影响. 四川冶金 , 2004 ( 2 ) .