重庆钢铁公司65Mn弹簧钢生产工艺实践
2009-05-05 13:31:14
1、65Mn钢生产工艺和化学成分
生产工艺：脱硫铁水+废钢→80t复吹转炉→80t LF精炼→方坯连铸→高线轧制→检验入库。
复吹转炉冶炼周期34min；LF变压器功率15MVA，升温速度0～5℃/min；5机5流全弧形方坯连铸机，断面 150mm × 150mm ，结晶器液面自动控制，结晶器电磁搅拌。
65Mn的化学成分见表1，其盘条力学性能要求为：σb950～1100MPa，δ10≥10%，ψ≥30%。
表1：65Mn钢的标准化学成分和分析结果/%
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标准
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C
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Si
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Mn
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P
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S
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Alt
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国家标准
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0.62～0.70
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0.17～0.37
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0.90～1.20
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≤0.035
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≤0.035
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≤0.015
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协议要求
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0.64～0.69
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0.18～0.30
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0.95～1.10
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≤0.020
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≤0.015
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≤0.015
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实际成分20炉
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0.64～0.69
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0.18～0.30
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0.95～1.06
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0.011～0.020
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0.004～0.015
|
0.004～0.015
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2、各工序控制要求
2.1 冶炼
铁水要求[P] ≤0.12%，采用脱硫铁水、优质废钢，如钢边，废钢比参考铁水成分进行调整，以确保C-T协调。采用“高拉补吹”工艺，早、中期重点作好造渣脱磷。终点控制要求：[C] ≥0.08%，[P]≤0.015%，[S] ≤0.03%。
出钢过程用专用脱氧剂预脱氧，出钢后进行顶渣改质，降低渣中FeO、MnO含量，要求进LF钢水氧活度α[O]≤20×10-6。带挡渣帽、挡渣锥出钢。
2.2 LF精炼
炉渣碱度控制在3.0～3.5内，使用专用材料造白渣，调整炉渣流动性，要求出LF钢水氧活度α[O]≤5×10-6。
在钢水离开LF站前，用含Ca包芯线对钢水进行钙处理。钙处理后软吹氧。
2.3 连铸
由于其碳含量高，钢水在结晶器内形成的有效坯壳较薄，且相对应力较大，易形成内裂纹。为得到合格的连铸坯，采用全程保护浇铸。
控制要求：（1）强调低过热度恒速浇铸，过热度严格控制在15～30℃。（2）弱的二次冷却能够减少中心偏析和改善铸坯结晶组织，抵制柱状晶生长，增加等轴晶区。65Mn钢生产采用弱的冷却制度，比水量较Q235约低 0.2L /kg。采用M-EMS单搅拌工艺技术来减轻中心疏松和偏析，搅拌参数与75钢相同。
3、实际控制情况
由表2可见，终点[C]含量，[S]、[P]较低，满足工艺要求，但有少部分炉次终点温度偏低。
表2：转炉冶炼终点控制参数，30炉
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T/℃
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C/%
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P/%
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S/%
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1621～1667
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0.08～0.16
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0.009～0.014
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0.016～0.033
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65Mn生产过程实际控制情况符合相关工艺技术要求，白渣成分见表3。进、出LF钢水氧活度α[O]分别为（5.6～19.4）×10-6和（2.1～5.5）×10-6，全铝含量Alt均为0.009%～0.014%。
表3：LF白渣成分，15炉
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成分/%
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R
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||||
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SiO2
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Al2O3
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CaO
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FeO
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MnO
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14.07～18.66
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14.59～20.09
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56.23～59.96
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0.44～0.64
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0.24～1.14
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3.05～3.76
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连铸保护浇铸方式为：钢包→中间包采用长水口+密封环，中间包加覆盖剂，中间包→结晶器之间采用浸入式水口。连铸采用M-EMS搅拌工艺技术。连铸中间包过热度及铸坯拉速控制见表4。
表4：65Mn钢连铸过热度及拉速控制结果，25炉
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测温次数
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中间包过热度/℃
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铸坯拉速/（m·min-1）
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1
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19～29
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2.29～2.36
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2
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16～28
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2.33～2.38
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3
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15～30
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2.35～2.41
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4
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21～30
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2.36～2.40
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5
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17～28
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2.31～2.38
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4、实物质量
钢中[Alt]平均仅为0.011%，有利于防止钢中产生大量的Al2O3系夹杂物。对生产的65Mn钢20炉化学成分统计列于表1。
由表5可知，结晶器及线材上取样分析表明，钢中气体含量均不高，T[O]较低。由表6可知，65Mn钢中夹杂物总含量平均值为58×10-6，最小值30×10-6，最大值90×10-6，钢中夹杂物含量较低。
表5：65Mn钢中气体分析结果，10炉/10-6
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取样
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N
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O
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H
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结晶器
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49～80
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33～41
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1.04～3.04
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线材
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47～68
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16～28
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-
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表6：65Mn钢中夹杂物成分和总量，6炉/%
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SiO2
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Al2O3
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FeO
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CaO
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MgO
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MnO
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夹杂物总量
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9.59～17.28
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60.82～67.33
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1.93～4.35
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1.14～1.84
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5.71～6.14
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3.20～6.15
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0.003～0.009
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取24件铸坯做低倍硫印检验，其结晶显示：铸坯无内裂，铸坯缺陷少，铸坯质量良好。中心偏析均小于1级，中心疏松≤1级6件，占25%，中心疏松≤0.5级18件，占75%，可见连铸温度、拉速制度、冷却制度、电磁搅拌工艺合理，满足了65Mn钢铸坯的质量要求。
11炉65Mn高线盘条组织及力学性能检验结果为σb985～1080MPa，δ1011%～13%，ψ38%～50%，脱碳层0，索氏体1.0～2.0级。
检验结果表明，65Mn高线盘条组织良好，力学性能满足技术条件要求。
5、结论
（1）通过强化转炉终点控制，合理的精炼工艺及夹杂物变性工艺可将65Mn钢中夹杂物平均含量控制在58×10-6，全氧平均含量为22.7×10-6。
（2）采用电磁搅拌、全程保护浇铸工艺、低过热度恒速浇铸和弱的二冷配水，铸坯组织良好。
（3）采用现有复吹转炉→LF→小方坯连铸工艺路线生产65Mn弹簧钢，质量完全能满足用户要求。
TNC编辑部整理
