鏈軌節用35MnBH鋼中Ti/N的控制實踐

彭光健，花含平，徐瑞軍，張會龍

（華菱湘潭鋼鐵有限公司，湖南 湘潭 411101）

35MnBH為中碳含硼履帶鏈軌節用鋼，是挖掘機、推土機等的行走鏈接件，易磨損，開裂，要求鏈軌節有良好的耐磨性能和較高的強度性能。因此，35MnBH必須有較好的淬透性。采取合適的煉鋼工藝，穩定控制鋼中Ti/N是35MnBH鋼種具有良好淬透性的保障。

1 硼元素在35MnBH中的作用機理

相關文獻報道表明，硼元素加入鋼中有兩個目的：①提高鋼材的淬透性；②提高低碳鋼的冷加工性能。國內外有很多文獻研究了硼元素對提高鋼的淬透性，韌性及冷加工性的影響，文獻指出鋼中的硼要以有效硼即酸溶硼的形式存在才能既提高鋼的淬透性，又提高鋼的冷加工性[1，2]。但硼的性質極為活潑，在煉鋼至用戶加工成品過程中，硼的經歷會很復雜，在鋼中硼能與殘留的氧、氮及碳化合形成穩定的夾雜物而失去作用[3]。35MnBH鋼中加入硼的目的是為了提高的淬透性，為保障有效硼的存在首先需控制鋼中氣體N含量，此外根據鈦元素與非合金元素的親和能力氧＞氮＞硫＞碳，穩定性的遞減順序為：Ti2O3→TiN→Ti4C2S2→Ti(CN) →TC。因此,煉鋼過程中先加鋁脫氧，減少鋼中的氧含量，然后再加Ti固N，再加硼鐵，最后進行鈣處理來保證鋼中有效硼的存在。

2 Ti/N在35MnBH中的作用機理

鋼中隨Ti含量的增加，鋼的抗拉強度和屈服強度增加，但當超過0.12%的Ti的含量時，強度增加已趨于平緩。繼續增加鋼中的Ti含量，對強度無任何貢獻，并可能使粗大Ti(C,N)顆粒增加，損害鋼的成形性能。既浪費Ti合金成本，又影響鋼的性能，因而必須控制Ti含量的上限要求[4]。

此外，為了改善鋼的塑性，在鋼中添加Ti元素時，一定要合理控制鋼的化學成分。中低碳鋼中Ti、N的比值會影響鋼的高溫塑性。N、Ti之比較高時，例如Ti:N=4.0:1時，奧氏體晶界處通常析出小于10nm的TiN顆粒，而當Ti、N之比較低時，例如Ti:N=2:1時，奧氏體晶界處則析出尺寸一般超過50nm的TiN粗大顆粒。研究指出：當顆粒尺寸大于50nm時，顆粒就會降低鋼的塑性，當顆粒尺寸大于10nm左右時，也會引發鋼中出現橫向裂紋。因此，降低Ti、N之比，會破壞鋼的塑性。研究表明，如圖1所示[5]，硼鋼淬透性首先隨Ti/N的增加而升高,然后隨Ti/N的增加趨于平穩，最后隨Ti/N的增加而下降。因此，35MnBH鋼中Ti元素最佳加入量以保證4.0

圖1 Ti/N對淬透性深度的影響

3 Ti/N在35MnBH中控制實踐

3.1 工藝流程

高爐鐵水→轉爐冶煉→LF爐精煉→VD爐真空脫氣處理→連鑄機→鑄坯檢查→棒材廠軋制→檢驗入庫

3.2 控制措施

在冶煉過程中，轉爐做好終點控制，要求終點碳≥0.06%，避免鋼水過氧化。出鋼時采用滑板擋渣，避免鋼包下渣；

LF爐外精煉過程應采取快速造白渣工藝，保持精煉過程中白渣精煉時間≥20min，以保證脫硫和脫氧效果。待脫氧完全后加入TiFe30合金，考慮VD爐真空過程中會有0.003%左右Ti含量的損失，因此控制LF爐出站Ti含量為0.030%-0.035%，同時生產過程保持LF爐內微正壓，避免鋼水吸氣增N；

VD爐真空處理過程中要求真空度67Pa以下，保真空時間10±1min，以有效控制破真空后鋼中的氣體N含量，同時也能有效促進大尺寸夾雜物的上浮；

連鑄工序采用全程保護澆注，確保長水口氬封，并使用長水口密封墊、浸入式水口密封良好，中間包內加雙層覆蓋劑，避免鋼水二次氧化。

4 實踐效果

采取上述控制措施，某鋼廠試生產6爐35MnBH約 500噸240mm*240mm斷面方坯，經軋制成Φ60mm圓鋼。爐號為1#~6#，檢驗中包熔煉成分如表1所示。

鋼中氣體N含量及T/Ti檢驗結果如表2所示。

表1 中包熔煉成分[wt%]

表3 35MnBH檢測各項性能結果

表2 氣體N含量及Ti/N檢驗結果

圖2所示鑄坯表面酸洗未發現因BN引起的裂紋等缺陷，圖3所示軋制圓鋼酸洗表面質較好。

圖2 鑄坯表面酸洗

圖3 圓鋼表面酸洗

最終材上檢驗35MnBH圓鋼端淬、脫碳層、晶粒度、低倍等各項性能檢測如表3所示。

35MnBH圓鋼中夾雜物如表4所示。

表4 35MnBH圓鋼中夾雜物檢測結果

首次試生產的500余噸35MnBH圓鋼材上各項性能檢驗全部滿足協議要求。目前按上述控制措施已實現批量生產8000余噸，35MnBH所有爐次Ti/N全部控制在4.0-8.0之間，圓鋼各項性能合格率100%

5 結論

試制實踐證明，在轉爐、爐外精煉、真空脫氣處理、連鑄各工序采取3.2中的控制措施，可以使35MnBH鋼中Ti/N穩定控制在4.0-8.0之間，完全滿足該鋼種的最佳設計要求。圓鋼各項性能均滿足客戶使用要求。