銷(xiāo)軸套管用鋼40CrB的開(kāi)發(fā)實(shí)踐

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銷(xiāo)軸套管用鋼40CrB的開(kāi)發(fā)實(shí)踐王明元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(xiāo)軸套管用鋼…

銷(xiāo)軸套管用鋼40CrB的開(kāi)發(fā)實(shí)踐
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(xiāo)軸套管用鋼40CrB的性能要求、開(kāi)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(kāi)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(hù)的要求，制定方案進(jìn)行了試驗(yàn)，成功開(kāi)發(fā)出了銷(xiāo)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/%

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

中心疏松（級(jí)）	一般疏松（級(jí)）	錠型偏析（級(jí)）
≤2.5	≤2.5	≤2.5

2.3 非金屬夾雜物

表3 非金屬夾雜物合格級(jí)別

A		B		C		D
細(xì)系	粗系	細(xì)系	粗系	細(xì)系	粗系	細(xì)系	粗系
≤2.5	≤2.5	≤2.5	≤2.5	≤2.0	≤2.0	≤2.0	≤2.0

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

J1.5	J8
54-60	45-59

3 開(kāi)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/%

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 生產(chǎn)過(guò)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(hù)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

碳含量/%	0.03	0.05	0.06	0.08	0.10	0.15
鋁塊/kg/t	2	1.5	0.8	0.6	0.5	0.3

注：根據(jù)后吹情況，鋁塊加入量適當(dāng)增加。
    經(jīng)過(guò)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(jiàn)表7。

表7  精煉爐渣化學(xué)指標(biāo)

爐號(hào)	化學(xué)成分/%							堿度
	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  爐渣物理指標(biāo)

爐號(hào)	開(kāi)始熔化溫度/℃	完全熔化溫度/℃	完全熔化粘度/Pa ▪ S
200067	1373	1432.	0.288
200069	1401	1433	0.291

    通過(guò)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精煉結(jié)束后鋼中活性[O]：0.0006%~0.0012%。
4.3 CCM
    采用低過(guò)熱度澆注和低拉速（過(guò)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(zhuān)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(kāi)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/%

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鋼材低倍組織
    通過(guò)低過(guò)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(jiàn)表10.

表10  鋼材的低倍組織評(píng)級(jí)

中心疏松（級(jí)）	一般疏松（級(jí)）	錠型偏析（級(jí)）
0.5~1.5	0~0.5	0~0.5

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(jiàn)表11

表11 鋼材的非金屬夾雜物評(píng)級(jí)

A		B		C		D
細(xì)系	粗系	細(xì)系	粗系	細(xì)系	粗系	細(xì)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(mǎn)足窄淬透帶要求。

表12 實(shí)際的淬透性值

J1.5	J8
55-57	49-53

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(guò)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，最終成功開(kāi)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(mǎn)足了用戶(hù)對(duì)材料要求。
   （2）通過(guò)開(kāi)發(fā)研究，調(diào)整合適的工藝參數(shù)，為批量化生產(chǎn)銷(xiāo)軸套管用鋼打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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