鋸片用65Mn鋼質量控制工藝優化實踐

郭達

（山鋼股份萊蕪分公司煉鋼廠，山東萊蕪271104）

鋸片用65Mn鋼質量控制工藝優化實踐

郭達

（山鋼股份萊蕪分公司煉鋼廠，山東萊蕪271104）

針對65Mn鋸片用鋼冷軋后出現的麻點、起皮等質量缺陷，對缺陷部位進行的金相、掃描電鏡及能譜分析表明，缺陷原因是鋼組織中存在大量B類（2.5級）、C類（3.0級）夾雜物。通過優化轉爐、精煉、連鑄生產工藝，提高鋼水潔凈度并避免鋼水二次氧化，降低了鋼中夾雜物，B類、C類夾雜物穩定控制在0.5級、總級別3.0級以下，杜絕了冷軋麻點、起皮質量缺陷。

65Mn鋼；麻點；起皮；夾雜物；工藝優化

1　前言

65Mn優質碳素結構鋼是用途廣泛的鋼種，具有較高的彈性極限、屈服強度和疲勞強度，淬透性高、切削性好，是制造金剛石圓鋸片的主要材料［1］。山鋼股份萊蕪分公司窄帶生產線生產的65Mn帶鋼卷，主要用于加工鋸片、刀具，在要求具有良好力學性能的同時，對加工件的表面質量同樣要求較高。65Mn熱軋帶鋼卷厚度一般在3.0～4.5 mm，下游用戶冷軋后厚度一般在0.8～1.5 mm，隨著冷軋尺寸變薄，表面出現麻點、起皮等質量缺陷。為此對缺陷部位進行分析，產生麻點、起皮缺陷的關鍵原因是鋼中夾雜物含量高；通過采取有針對性的優化控制措施，促進了產品質量的提高。

2　65Mn鋼存在的問題及分析

65Mn鋼的化學成分應符合GB/T 699標準要求，據此制定的內控要求如表1所示。生產工藝路線為鐵水預處理→復吹轉爐→LF精煉→帶鋼連鑄機→步進式加熱爐→帶鋼軋機→打卷→入庫。

表1　65Mn鋼標準及內控化學成分（質量分數）%

2.1起皮、麻點缺陷

65Mn熱軋帶鋼卷經冷軋后，帶鋼卷表面出現了起皮、麻點缺陷，起皮缺陷沿軋制方向分布，有時甚至會呈連續分布，麻點缺陷呈點、片狀分布，見圖1。

2.2夾雜物檢測分析

對缺陷鋼卷取樣進行夾雜物檢測，試樣斷面拋光態形貌中：A類夾雜物（硫化物）1.0級；大量存在B類、C類夾雜物（形貌見圖2），其中B類2.5級，C類3.0級；D類（點狀氧化物）0.5級。

圖1　65Mn鋼冷軋后的起皮、麻點缺陷

圖2　冷軋后65Mn鋼中的非金屬夾雜物形貌

2.3掃描電鏡及能譜分析

對缺陷試樣進行掃描電鏡及能譜分析，一類為氧化鋁（B類）夾雜物，夾雜物中包括A1、Ca、Si、Mg、O元素，另一類為硅酸鹽（C類）夾雜物，夾雜物中包括Si、A1、K、O元素（見圖3）。

圖3　65Mn鋼中夾雜物的掃描電鏡形貌及能譜分析

3　工藝優化措施

3.1轉爐冶煉優化

3.1.1出鋼鋁錳鐵脫氧

強化轉爐脫氧控制，用Al進行深脫氧。鋼芯鋁比重輕，燒損嚴重，因此以鋁錳鐵替代鋇系、硅鈣鋇脫氧。鋁錳鐵脫氧易生成錳鋁榴石夾雜，其熔點低（1 400℃），球形易上浮，可減少連鑄澆注過程水口堵塞概率。根據實踐經驗，鋁脫氧鋼種鋁基脫氧劑加入越早產生的脫氧產物越容易聚合上浮排除。轉爐在出鋼時加入，終點C≥0.10%的爐次鋁錳鐵加入量為0.5 kg/t。以終點C 0.10%為基準，每低0.01% 的C，補加鋁錳鐵0.1 kg/t。

3.1.2高拉碳操作

轉爐冶煉65Mn鋼種終點C控制直接影響鋼的成分控制和鋼的質量，終點C含量越低，鋼中O含量越高，脫氧劑、增碳劑消耗量越大，夾雜物含量增加。高拉碳出鋼根據鐵水P含量的不同，有3種模式：一種是使用預處理鐵水的高拉碳，其余兩種是使用非預處理的常規鐵水高拉碳，雙渣法和高拉補吹法。根據轉爐生產特點，實際生產中采用高拉補吹法，終點C含量控制在0.10%～0.30%。

3.2LF爐精煉優化

3.2.1確定合理目標渣系

為合理快速造白泡沫渣，營造出爐內穩定的還原性氣氛，達到深脫硫脫氧的目的，以充分吸收鋼水中的夾雜物并對夾雜物進行變性處理。綜合考慮渣中各組分對造渣的影響，達到最佳的爐渣精煉能力，確定了合理的目標渣系，見表2。

表2　65Mn鋼精煉終渣設計成分（質量分數）

3.2.2優化鈣處理

根據鋼水中［Al］與［Ca］含量的關系進行鈣化處理，要求［Ca］/［Al］為0.10～0.15，使鋼中鋁夾雜物形成12CaO·7Al2O3并聚合上浮，達到去除夾雜物的目的，保證連鑄過程澆注順利。確定的鈣處理標準見表3。

表3　65Mn鋼精煉鈣處理單爐喂鈣線量

3.3連鑄工藝優化

3.3.1大包長水口密封吹氬保護

在大包上水口與長水口配合處增加密封墊，并吹氬保護，以防止空氣的吸入。為提高大包長水口密封吹氬效果，增加密封墊厚度：底面厚度由3 mm增加至8 mm，側面厚度由3 mm增加至6 mm。大包長水口碗部高度由30 mm提高至50 mm；大包上水口下部由小倒角改為錐面，形成“底部面狀+錐面線狀”兩道密封。

3.3.2采用喇叭大包長水口結構

設計喇叭大包長水口，結構見圖4。喇叭大包長水口實現大包長水口底部在中間包鋼水液面以下開澆，徹底解決大包開澆敞開澆注的問題，大大提高了大包長水口保護澆注效果。喇叭大包長水口較直筒大包長水口更有利于延長鋼流在中間包內的停留時間、減少死區，保證鋼液中的夾雜物有更長的時間上浮，從而提高鋼水的潔凈度［2］。

圖4　喇叭大包長水口結構示意圖

3.3.3應用中間包水口密封吹氬裝置

中間包浸入式水口吹氬存在氬氣流量過大、液面波動大、鋼水卷渣的情況，流量太小起不到有效保護作用。為此設計了一種中間包水口密封吹氬裝置（見圖5）。該裝置由箱體、鎖緊環組成，箱體固定在中間包包底上，將中間包上水口、浸入式水口碗罩入其中，在箱體下部設置外螺紋與密封裝置鎖緊環進行配合。鎖緊環正常狀態處于箱體外螺紋下部，需要更換浸入式水口時將鎖緊環上移，完成掛水口操作后恢復鎖緊環位置。箱體兩側開孔，連接吹氬管路進行吹氬，在箱體內充滿氬氣，形成正壓，有效避免了浸入式水口吸氣二次氧化。

圖5　中間包水口密封吹氬裝置

3.3.4中間包雙層覆蓋劑保護

目前常用的中間包覆蓋劑有普通、復合兩大類。普通中間包覆蓋劑以稻殼、稻殼灰為主體材料制成，被廣泛使用，其隔熱性能好，成本低，但無法形成液渣層，不利于吸收夾雜物，且隔絕空氣效果差。復合覆蓋劑是由多種成分組成的機械混合物，加入后在中間包內迅速形成液渣層、過渡層和粉渣層，具有保溫、隔絕空氣、吸附夾雜物的作用，具有良好的冶金效果。原連鑄機中間包保護采用稻殼，為提高覆蓋劑對夾雜物的吸附能力，降低中間包渣中SiO2對鋼水的二次氧化，進一步提高鋼水純凈度，結合稻殼、覆蓋劑使用特點，采取了“稻殼+堿性覆蓋劑”雙層保護工藝，解決了保溫、隔絕空氣問題，又有利于夾雜物的吸收。

3.3.5提高穩態澆注效果

由電積過程產生的氣體從電解液溢出后形成的酸霧一部分會附著在導電片上，由式(4)反應形成的Cu2(OH)2CO3便會與酸霧發生反應,其反應見式(5)。

穩定中間包液面、結晶器液面控制，連鑄過程進行壓鋼2～5 min澆注，保證大包鋼水銜接，中間包保持滿包澆注，中間包液面高度不低于900 mm，延長中間包內鋼水停留時間，促進夾雜物上浮。中間包浸入式水口插入深度控制在90～120 mm，避免卷渣，提高鑄坯質量。

4　優化改進效果

采取上述工藝優化措施后，65Mn鋼質量控制水平得到明顯提升，B類、C類夾雜物等級顯著降低（穩定控制在0.5級），總級別控制在3.0級以下，杜絕了冷軋麻點、起皮等質量缺陷，加工鋸片表面質量良好，完全滿足用戶質量需求，實現了鋸片用鋼65Mn的批量生產。

［1］孫繼兵，李國彬，李桂云，等.65Mn鋼圓鋸片基體的熱處理［J］.金屬熱處理，1999，24（8）：17-19.

［2］文光華.鋼包長水口形狀對中間包內鋼液流動特性的影響［J］.重慶大學學報，2011，34（3）：69-74.

Abstrraacctt：Due to the pitting and peeling on the surface of 65Mn saw steel after cold-rolled，metallographic，electron microscope and energy spectrometer is used to analysis.The results showed that there is a large amount of the class B inclusion（Grade 2.5）and the class C inclusion（Grade 3.0）in the steel.Then based on optimizing the converter，refine and CC process，the cleanliness of the steel is improved and the secondary oxidation is avoided.Besides，the inclusion is reduced by controlling the grade of class B inclusion and the class C inclusion at 0.5，total grade of them must be fewer than 3.0 as well.Quality problems can be solved due to these measures are implemented.

Key worrddss：65Mn steel；pitting；peeling；inclusion；process optimization

《山東冶金》征訂啟事

《山東冶金》于1979年創刊，是中國冶金及用鋼產業中具有一定影響力和良好品牌形象的技術性科技期刊，為“中國期刊方陣”雙效期刊、全國冶金優秀期刊、山東省優秀科技期刊、國家光盤中心《中國學術期刊（光盤版）》首批入編期刊。多年來，《山東冶金》受到了國內冶金行業的廣泛關注，其發行范圍已遍及全國各大冶金企業、相關高等院校、科研院所、信息情報中心、圖書館等。

《山東冶金》主要報道冶金工業的發展動態、科研、管理、設計、生產和建設等方面的先進成果與經驗，重點介紹國內外冶金行業的先進技術、先進設備、適用技術、科學管理、專題綜述與科技動態等，并刊登企業介紹和廣告。設有企業家論壇、專論綜述、節能減排、生產技術、試驗研究、信息化建設、安全與環保、經濟與管理、經驗交流、學會動態、信息園地等欄目，每期都刊登全國知名學者、教授撰寫的高學術、高技術水平的論文，可供從事礦山工程、煤化工、耐火材料、冶煉、軋制、自動控制、冶金設備、理化檢驗和金屬材料等專業的工藝、設計與管理人員及相關專業大專院校師生參閱。多年來，《山東冶金》堅持面向廠礦、服務于企業的方針，密切跟蹤國內外冶金科技發展動態，與冶金科技工作者的聯系緊密，已成為廣大科技人員和管理工作者進行科研成果、生產經驗交流的重要園地，同時，也成為我國冶金及相關產業進行技術交流、信息服務、企業形象和產品展示的重要平臺。

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Process Optimization and Quality Control of 65Mn Saw Steel

GUO Da
（The Steelmaking Plant of Laiwu Branch of Shangdong Iron and Steel Co.，Ltd.，Laiwu 271104，China）

TF777；TG142.1

B

1004-4620（2016）03-0026-03

2016-03-10

郭達，男，1982年生，2005年畢業于安徽工業大學冶金工程專業。現為山鋼股份萊蕪分公司煉鋼廠工程師，從事煉鋼工藝技術工作。