窄帶鋼50CrNiMoV的冶煉工藝實踐

(新余新良特殊鋼有限責任公司，江西 新余 338013)

窄帶鋼廣泛用于焊管料、五金加工、冷彎型鋼、焊接型鋼、高速公路護欄板和車廂板、建筑和機械制造、刃具、軸承、彈性元件以及汽車用鋼等[1-2]，隨著窄帶鋼生產(chǎn)線的不斷投產(chǎn)[3-4]，市場日趨飽滿，只有在提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低消耗、擴大品種等方面多做工作，才能占據(jù)一定的生存空間。為適應(yīng)市場發(fā)展的需要，新良特鋼公司開發(fā)了冷軋鋸條、履帶用窄帶鋼50CrNiMoV方坯。

1 工藝路線

工藝路線為：高爐鐵水+廢鋼+渣鋼→50 t EAF電弧爐冶煉→50 t LF精煉爐→50 t VD脫氣真空爐→CC(方坯)→精整入庫→發(fā)貨。

2 合金窄成分控制

化學成分的窄范圍控制是保障鋼材質(zhì)量的主要舉措[5-7]，對目標成分的偏差制定標準見表1。

表1 窄成分控制目標 %

通過出鋼稱量系統(tǒng)穩(wěn)定出鋼量，留鋼10%～20%，可避免放鋼下渣對合金回收率的影響。根據(jù)合金回收率及成分精確計算，定期巡檢稱量系統(tǒng)，確保稱量誤差不超過2 kg，合金提前吊入高位料倉烘烤，鋼包合金配至下限(見表2)，減少精煉爐大量補加合金造成的成分偏析。

表2 50CrNiMoV鋼的化學成分及控制范圍

合金按批次進行分析，對所含合金成分明確標識，改進合金塊度，由最大10 kg減小到最大0.5 kg，利于LF爐成分微調(diào)。

3 生產(chǎn)過程控制

3.1 高鐵水比冶煉工藝

研究開發(fā)了電弧爐高鐵水比冶煉工藝(爐料結(jié)構(gòu)見表3)進行底側(cè)吹改造，提高氧氣利用率，強化熔池攪拌，均勻鋼液成分、溫度。電爐高鐵水比冶煉由于配碳高，鋼液中的碳-氧反應(yīng)生成一氧化碳氣泡，在排出熔池的過程中強烈攪拌熔池，引起熔池沸騰，加速了熔池內(nèi)各項反應(yīng)，促進了鋼液中的氣體、非金屬夾雜物的上浮、排除，達到純凈鋼液的效果，并有利于熔池溫度和化學成分的快速均勻。出鋼前控制供氧強度，根據(jù)鋼種不同，終點碳0.10%～0.35%，定氧≤350×10-6。爐料中配加的渣鋼含有較高的FeO對前期低溫條件下脫磷效果顯著[8-9]。出鋼時隨鋼流加入石灰造渣，鋼渣混沖可提前成渣，也為脫硫創(chuàng)造良好的動力學條件。

表3 爐料結(jié)構(gòu)比例 %

3.2 LF工藝優(yōu)化

LF爐根據(jù)鋼種需要用硅鐵粉、鋁粉、電石還原，前期快速造還原性白渣，降低渣中FeO含量，脫硫過程控制氬氣流量以提供良好的動力學條件，保持微正壓操作，爐渣堿度控制在2.5～3.5，既可以提高爐渣吸附Al2O3的能力,降低鋼中的平衡氧,而且可以提高硫在渣鋼之間的分配比,促進脫氧和脫硫。LF爐主要技術(shù)參數(shù)見表4。

表4 LF爐主要技術(shù)參數(shù)

3.3 VD真空處理

VD爐真空處理是鋼液脫氣，尤其是脫氫的重要環(huán)節(jié)，降低氫含量可以避免氫脆降低鋼材的強度、塑性、沖擊韌性象，也可以避免白點引發(fā)的細小裂紋。

VD爐真空處理所用的過飽和蒸汽是通過回收50 t電爐煙氣余熱產(chǎn)生的,蒸汽壓力穩(wěn)定在0.7～0.8 MPa，真空度到達67 Pa以下時的預抽時間約6 min，最低真空度可達5 Pa，高真空保持12 min后氫含量可降至1.5×10-6以下。

要達到良好脫氣效果，除了穩(wěn)定的飽和蒸汽外，渣量和氬氣流量也是極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。由于熔渣為堿性渣,吸水性強,熔渣中氫的含量遠高于鋼中氫含量,熔渣的黏度和厚度影響氫的傳質(zhì)。因此，對出鋼過程加入的渣料和LF補加渣料進行精確控制，確保進VD時渣厚100～130 mm，自由空間保持在800 mm以上。對VD真空處理氬氣流量控制曲線通過長期實踐進行了優(yōu)化，如圖1所示。

圖1 VD真空處理氬氣流量曲線

3.4 連 鑄

某公司連鑄機為三機三流，主要技術(shù)參數(shù)見表5。

表5 鑄機主要技術(shù)參數(shù)

主要采取的工藝措施有：

(1)結(jié)晶器液面自動控制，液面波動±3 mm；

(2)鋼包至中間包采用長水口接氬封皮管保護澆注，中間包采用雙層覆蓋劑，隔絕空氣的同時維持中包溫度的穩(wěn)定；

(3)中包至結(jié)晶器采用浸入式水口加密封墊，減少二次氧化；

(4)M-EMS結(jié)晶器電磁攪拌擴大和細化等軸晶帶，消除鑄坯縮孔改善中心疏松，改善鑄坯中的夾雜物分布，減輕鑄坯中心偏析，改善表面質(zhì)量[10]。

4 結(jié)果及分析

表6所示為本次試生產(chǎn)的4爐50CrNiMoV窄帶鋼的成品化學成分及氣體含量。由表6可知，此次試生產(chǎn)的4爐50CrNiMoV窄帶鋼方坯的化學成分都符合內(nèi)控要求，窄成分控制合格率為100%；且三氣(N、H、O)含量也都達到內(nèi)控要求；表明鋼水的純凈度高。

表6 50CrNiMoV的成品化學成分

表7所示為50CrNiMoV方坯低倍組織。由表7可知，此次試生產(chǎn)的4爐50CrNiMoV窄帶鋼方坯的低倍組織也滿足要求，表明方坯內(nèi)部質(zhì)量整體良好。檢驗方坯表面質(zhì)量良好。

表7 50CrNiMoV的低倍組織

5 結(jié) 論

(1)通過EAF→LF→VD→CC生產(chǎn)工藝優(yōu)化及過程控制，試制的50CrNiMoV窄帶鋼質(zhì)量合格，表明所制定的生產(chǎn)工藝優(yōu)化及過程控制合理有效，成功生產(chǎn)出了50CrNiMoV窄帶鋼，提高了企業(yè)品種開發(fā)的能力。

(2)目前某公司生產(chǎn)窄帶鋼共計11 210.2 t，未產(chǎn)生質(zhì)量異議，得到顧客的高度認可。標志著窄帶鋼的冶煉工藝趨于成熟，達到量產(chǎn)水平。