180 t轉(zhuǎn)爐開發(fā)高等級汽車鍛件用鋼42CrMo—1工藝

張群+趙千水

摘 ?要：采用180 t轉(zhuǎn)爐-LF-RH-350 mm×470 mm矩形坯連鑄機開發(fā)高等級汽車鍛件用鋼42CrMo-1。化學(xué)成分利用窄帶嚴格控制，使氧含量≤1.3×10-5，過熱度≤22 ℃，并利用電磁攪拌、動態(tài)輕壓下技術(shù)。結(jié)果統(tǒng)計的20爐成品汽車鍛件用鋼平均氧含量為1.1×10-5，晶粒度為7級，各項物理性能均達到高等級鍛件用鋼要求。

關(guān)鍵詞：汽車鍛件;轉(zhuǎn)爐;鍛件用鋼;結(jié)晶器

中圖分類號：U466 ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.114

隨著我國汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展，對汽車零部件的需求量越來越大。汽車鍛件是汽車制造業(yè)中的基礎(chǔ)安全件，有數(shù)據(jù)表明，一輛重型載貨汽車需要1 t左右的鍛件。人們對汽車鍛件需求量的增多使得對汽車鍛件用鋼材料的需求量也日益增長，對產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，氧含量作為影響鋼材疲勞壽命的重要因素，越來越受到人們的重視。本鋼轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)汽車鍛件用鋼過程中對氧含量、硬度、夾雜物、力學(xué)性能、組織和末端淬透性具有嚴格的要求，以42CrMo-1為代表的超低氧汽車鍛件用鋼生產(chǎn)工藝經(jīng)過多年的摸索及研究，氧含量逐漸趨于穩(wěn)定，控制在了1.3×10-5以內(nèi)，大大延長了汽車鍛件用鋼的疲勞壽命。

1 ?生產(chǎn)工藝流程

本鋼42CrMo-1汽車鍛件用鋼品種工藝為：低P、S鐵水→鐵水脫S扒渣→180 t轉(zhuǎn)爐脫P冶煉→LF電爐精煉→RH真空精煉→350 mm×470 mm大方坯連鑄→加熱爐加熱→軋前高壓水除鱗→粗軋機軋制→800連軋機組→保溫→精整工序→超聲波探傷→質(zhì)檢檢驗→入庫發(fā)貨。

2 ?煉鋼工藝

2.1 ?轉(zhuǎn)爐吹煉

首先對汽車鍛件用鋼夾雜物生成機理進行熱力學(xué)分析，確定夾雜物的生成和控制條件;然后根據(jù)轉(zhuǎn)爐終點的碳、氧含量情況，在出鋼過程確定該鋼種的合金加入順序及加入量，而且，鋁的加入量根據(jù)鋼水終點碳含量確定——碳含量高時，降低鋁的加入量。確保在良好脫氧條件下，減少鋼中夾雜物的生成量，以提高鋼的潔凈度。

根據(jù)本鋼的實際生產(chǎn)條件，一般42CrMo-1鋼出鋼加鋁過程在加完增碳劑條件下進行，此時[O]≤0.05%.

以鋁脫氧可以獲得較低的溶解氧水平，在現(xiàn)場實際生產(chǎn)條件下，鋼中會有較多的Al2O3夾雜物生成，在精煉中要對Ca進行處理，對Al2O3夾雜物進行改性。

2.2 ?精煉工藝

LF采用白渣操作，脫氧劑（鋁粒、碳粉等）在石灰完全化開后根據(jù)爐渣的脫氧情況依次按比例加入，要產(chǎn)出還原性的渣系，確保生產(chǎn)出白渣。在保證渣流動性的條件下，控制渣堿度

和渣中的氧勢。

RH精煉過程采取抽真空脫氣處理，脫出有害氣體元素，較好的脫氣處理能夠促進夾雜物上浮，要求RH脫氣循環(huán)25 min以上，使化學(xué)成分充分滿足內(nèi)控要求，之后進行吹氬攪拌，確保鋼中的非金屬夾雜物充分上浮進入渣系中。

在進行鈣處理時，從理論上講，隨著鈣含量的增加，反應(yīng)產(chǎn)物應(yīng)該是按C·A6→C·A2→C·A→C12·A7的順序變化。為得到理想的低熔點鈣鋁酸鹽夾雜物，需嚴格控制加人鋼水的鈣量。鈣量小，Al2O3無法轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)鋁酸鈣;鈣量過大，則有可能生成CaO。

2.3 ?連鑄工藝

確保大包、中間包、水口等部位的隔熱保溫性能，減少因過度散熱而導(dǎo)致鋼水溫降過快，造成死流現(xiàn)象;避免不同鋼種連澆，導(dǎo)致過渡坯化學(xué)成分異常;要將過熱度控制在22 ℃左右，選擇拉速與過熱度相適應(yīng)的參數(shù)，將拉速調(diào)整在0.50 m/min波動。

本鋼通過上述的控氧措施，成品汽車鍛件用鋼保證氧含量在小于等于1.3×10-5的范圍內(nèi)，成品42CrMo-1鋼統(tǒng)計20爐中，氧含量平均為1.1×10-5.

在連鑄過程中，為了保證鑄坯鋼液內(nèi)部成分的均勻性，防止成分偏析，在結(jié)晶器中安裝了電池攪拌（M-EMS）。在鑄坯液心末端安裝了末端電磁攪拌（F-EMS），以此來提高鑄坯內(nèi)部凝固時的等軸晶比例，并在鑄坯安裝上采用了動態(tài)輕壓下技術(shù)，以此來減少鑄坯內(nèi)部的疏松，從而使鑄坯的凝固組織產(chǎn)生一定的壓下量來補償鑄坯的凝固收縮量，使組織更加均勻、致密，達到改善中心偏析和減少中心疏松的目的。

本鋼42CrMo-1汽車鍛件用鋼在2，3，4輥上都壓下4 mm，總壓下量12 mm，鑄坯疏松、縮孔明顯減輕，等軸晶率平均達到58%.

3 ?化學(xué)成分

鋼材的化學(xué)成分是保證鋼材性能的首要條件，在保證工藝條件不變的前提下，化學(xué)成分窄帶控制、穩(wěn)定性、均勻性是保證鋼材性能的前提條件。在實際生產(chǎn)中，要采用包內(nèi)合金化與RH成分微調(diào)相結(jié)合的方法。

4 ?結(jié)論

嚴格控制轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉過程操作，并對鈣處理進行詳細計算，矩形坯連鑄過程中，嚴格控制過熱度，并投入一系列的質(zhì)量控制設(shè)備，保證成品成分、42CrMo-1汽車用鋼鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量;鑄坯經(jīng)過加熱、初軋及連軋機組后可得到表面質(zhì)量好、內(nèi)部組織均勻、氧含量低的細晶鋼材;汽車鍛件用鋼化學(xué)成分實行窄帶嚴格控制，確保了產(chǎn)品內(nèi)部組織的均勻性和物理性能，得到了42CrMo-1汽車用鋼鑄坯，滿足了高端市場的產(chǎn)品要求。

參考文獻

[1]鐘曉丹.矩形坯內(nèi)部裂紋的分析及防止措施[J].本鋼技術(shù)，2008（4）.

〔編輯：王霞〕

Development of Steel 42CrMo-1 for High Grade Automobile Forgings by 180 Tons Converter

Zhang Qun， Zhao Qianshui

Abstract： Development of high grade Automotive Forgings Using 180 tons steel mm * 470 -LF-RH-350 * mm steel 42CrMo-1. Chemical composition using narrowband strictly controlled， so that the oxygen content is less than or equal to 1.3 * 10-5， heat is less than or equal to 22 degrees centigrade， and the use of electromagnetic stirring， dynamic soft reduction technology. Results the average oxygen content of the steel in the 20 - furnace of the - furnace is 1.1 * 10-5， the grain size is 7， and the physical properties of the furnace are high - grade forgings.

Key words： automobile forging; converter; steel for forging; mold

文章編號：2095-6835（2015）14-0115-01