40Mn熱軋窄帶鋼的開發

于云霞

（萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼板帶廠，山東萊蕪 271126）

生產技術

40Mn熱軋窄帶鋼的開發

于云霞

（萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼板帶廠，山東萊蕪 271126）

針對鋼坯易開裂、加熱過程易脫碳等問題，對鐵水進行脫硫預處理，適當降低單爐裝入量，采用全程保護澆注，高溫快燒等工藝，保證鋼坯質量和軋后性能，開發的40Mn熱軋窄帶鋼產品質量達到標準要求，實現了批量生產，成材率98.26%，合格率99.91%。鋼帶交貨狀態硬度（HSB 10/3 000）187～195，平均脫碳層深度0.042 mm，帶鋼外形尺寸精度高，表面質量好，產品滿足標準及用戶使用要求。

熱軋窄帶鋼；40Mn；硬度；脫碳層

1 前言

前些年，受市場拉動和窄帶鋼軋機投資低、成本低等因素的影響，我國的窄帶鋼軋機建設增長迅猛。目前全國共有窄帶鋼軋機近百套，產能3 800萬t，市場競爭激烈。為提高萊鋼620 mm熱帶的市場競爭力，產品結構迫切需要由普鋼為主向優鋼轉變。40Mn是優鋼中用量較大的鋼種，抗疲勞性能好，有極好的彈性、塑性和硬度，主要用于沖壓機械零件、金屬制品和制造結構件等，也可以冷軋后制作成鏈片、鋸條、刀具等。40Mn熱軋產品在硬度、尺寸、金相組織、表面質量、脫碳層等方面要求嚴格：要有良好的強韌性、合理的硬度范圍、良好的表面質量等。為滿足終端用戶的不同需求，針對鋼水的化學成分、連鑄澆注工藝及軋制過程的溫度制度、軋制制度、冷卻制度、卷取制度等進行了分析，制定了合理可行的冶煉、精煉、連鑄、軋制制度，從而保證40Mn熱軋窄帶鋼產品質量達到了相應標準和用戶使用要求。

2 產品主要技術要求

2.1 成分及性能

40 Mn熱軋窄帶鋼的熔煉成分要求滿足GB/T 699—1999標準要求，見表1。

表140 Mn熱軋窄帶鋼成分要求（質量分數）%

產品性能執行技術協議和GB/T 8749—2008標準。厚度≤3.0 mm，脫碳層深度不大于帶鋼厚度的0.08 mm；厚度＞3.0 mm，深度不大于帶鋼厚度的2.5%。鋼材交貨狀態硬度HBS 10/3 000≤229。鋼帶的厚度及允許偏差執行企業內控標準：鋼帶厚度2.5～4.5 mm，±0.15 mm；鋼帶寬度200～400 mm，-1.0～+2.0 mm；3點差≤0.10 mm。

2.2 表面質量

鋼帶表面應光潔，不得有裂紋、折疊、撕裂和壓入氧化鐵皮；鋼帶不得有鋼坯帶來的疏松、縮孔、氣泡、分層、氧化鐵皮、裂紋和外來夾雜物；鋼帶允許有深度或高度不大于厚度允許偏差之半的凹坑、凸面、劃痕、麻面以及深度≯0.08 mm的紅斑。

3 生產過程控制

在620 mm熱帶生產線進行40Mn熱軋窄鋼帶的生產，其工藝路線如下：

鐵水脫硫預處理→轉爐→LF精煉→1連鑄機→合格連鑄坯準備→加熱→RE0→高壓水除鱗→R0→RE1→中壓水除鱗→粗軋機組（R1、R2、RE2、R3、R4）→FE1→高壓水除鱗→精軋機組（F1～F7）→扭轉導槽→卷取→取樣、測量→包轉→計量→檢驗入庫→發貨。

3.1 煉鋼過程控制

鐵水脫硫嚴格執行工藝規程，混鐵爐鐵水硫控制在0.030%以下，礦石攝入量控制在500 kg/爐以內，調度室根據爐前實際熱量情況對裝入量進行調整。轉爐全程化好渣，終渣堿度控制在2.8～3.2范圍內。在生產過程中嚴格控制鋼水純凈度，出鋼溫度保證精煉進站溫度合格，控制在1 580～1 595℃，到精煉位后根據溫度、渣況進行造渣、脫氧，取樣前調大氬氣，攪拌保證成分的均勻性。精煉渣要求渣況呈泡沫黃渣或白渣，成分微調合格后，溫度提至高于出鋼溫度10～15℃后，采用喂硅鈣線進行鈣化處理，精煉出站溫度控制在1 565～1 580℃；采用全程保護澆注。

3.2 軋制過程控制

控制要點：通過制定合理的加熱工藝，減輕或消除由于連鑄坯成分偏析造成的帶狀組織，并通過適當的緩冷工藝，得到晶粒細小，高強度、高韌性且良好的冷彎性能的材料；為防止脫碳，采用“高溫快燒”技術，加熱爐內的氣氛按微正壓、還原性氣氛控制，加熱鋼坯應均勻，避免軋制低溫鋼、黑印鋼，長度方向溫差≤35℃，生產順行時均勻出鋼節奏。通過與普碳鋼比較，對40Mn的加熱工藝重新修訂（見表2）。對異常情況制定停軋降溫制度（見表3）。

表2 40Mn鋼坯加熱工藝

表3 40Mn鋼坯停軋降溫制度

選取合適的中間坯厚度以及精軋各機架的壓下率，從而得到晶粒細小、性能優良的材料。試制過程中，中間坯厚度為18～22 mm。根據成品規格不同，軋制節奏控制在65 s，確保終軋溫度在（940± 20）℃范圍內，卷取溫度在（650±20）℃范圍內。具體軋制工藝參數如下：帶鋼厚度2.5～4.5 mm，F7軋制速度10.6～6.5 m/s，終軋溫度920～960℃，卷取溫度630～670℃。

3.3 冷卻制度

由于鋼種材質較硬，第1次試制時，精軋F1～F4出口導衛使用擋水裝置，F5～F7導衛沒有進行改造，出現頭部溫降過大造成打滑堆鋼事故。為此，將F5～F7機架的出口導衛也進行適應性改造，增加擋水設施，將軋輥冷卻水與鋼帶表面隔離，減少頭部溫降過大，后續軋制基本正常。同時，為了保證鋼帶性能穩定，軋制過程中避免冷卻水直接落到鋼帶表面，關閉了卷取機的冷卻水，防止冷卻水噴濺到帶鋼表面影響軋后性能。卷取過程采取快速卷取的方式，減少鋼帶在冷卻鏈上的停留時間，提高卷取溫度，盡量減少鋼帶頭尾溫差。由于試制前期部分軋機出口導衛缺少擋水，軋輥冷卻水量控制較小，造成軋輥冷卻效果不好。后期導衛增加擋水后對水量進行調整，改造前后水量調整情況見表4。

表4 改造前后水量調整情況

4 產品實物質量

40 Mn熱軋窄帶鋼自試制到實現大批量集中生產以來，產品質量穩定，用戶滿意度較高。2013年 1—4月共生產合格40Mn鋼帶約32 000 t，成材率98.26%，合格率99.91%，產品尺寸精度、表面質量、脫碳層厚度、使用性能完全滿足用戶的需求。

4.1 硬度

40 Mn鋼帶各輪次試制合格產品交貨狀態硬度（HSB 10/3 000）及標準（GB/T 8749）要求見表5。

表5 試制的40Mn鋼帶硬度（HSB 10/3 000）

第1次試制時由于缺少生產經驗，生產控制不穩定，產品硬度偏高。隨著工藝的完善，生產實現連續性，硬度有所降低，且不同爐次的產品硬度趨于穩定。

4.2 脫碳層

統計98批次40Mn鋼帶脫碳層深度檢測結果，平均脫碳層深度為0.042 mm，生產的40Mn鋼帶脫碳層厚度均滿足GB/T 8749—2008標準要求。鋼帶兩邊與中間部位脫碳層分布見表6。

表6 脫碳層深度統計

4.3 外形尺寸

40 Mn鋼帶尺寸及偏差要求如表7、表8所示，尺寸偏差執行GB/T 8749—2008相關要求。

從表中看出，幾次試制鋼帶的厚度和寬度尺寸控制精度都比較高，鋼帶寬度方向及軋制方向上厚度均勻，符合標準要求。

4.4 表面質量

40 Mn鋼軋制過程除鱗系統正常運行，除鱗效果較好，對工藝通道打磨及時，軋后鋼帶表面光潔，未發現氧化鐵皮壓入及表面裂紋、劃傷等缺陷。

TG142.41

B

1004-4620（2015）02-0009-02

2014-11-12

于云霞，女，1975年生，1996年畢業于山東冶金工業學校軋鋼專業?，F為萊鋼銀山型鋼板帶廠帶鋼車間工程師，從事軋鋼工藝技術工作。