礦山液壓支柱用鋼生產工藝研究

吉滿剛

（天津榮程聯(lián)合鋼鐵集團有限公司，天津 300352）

1 材料性能

27SiMn 的性能優(yōu)于30Mn2 鋼，淬透性較高，在水中臨界淬透直徑達8mm ～22mm，可切削性良好，冷變形塑性及焊接性中等；另外鋼在熱處理時韌性減低不多，但卻有相當高的強度和耐磨性，特別是水淬時仍有較高的韌性；但是此鋼對白點敏感性大，熱處理時有回火脆性傾向及過熱敏感性。這種鋼主要在調質狀態(tài)下使用，用于制造要求高韌性和耐磨性的熱沖壓件；也可在正火或熱軋供應狀態(tài)下使用

2 坯料及產品規(guī)格

坯料規(guī)格：300mm×350mm，330mm×400mm；坯料長度7m ～7.8m，重量：5500kg ～6500kg。

成品規(guī)格：φ45mm ～220mm 熱軋圓鋼。

坯料表面質量要求：連鑄坯表面不得有目視可見的重接、翻皮、結疤、夾雜。

不得有深度大于1mm的裂紋；不得有深度或高于2mm的劃痕、壓痕、氣孔、皺紋、凸塊、凹坑、橫向振痕；連鑄坯橫截面不得有影響使用的縮孔、皮下氣泡、裂紋；連鑄坯表面如存在上述不允許有或超出允許規(guī)定的缺陷，應進行清除。清除寬度不得小于深度的6倍，長度不得小于深度的10倍。整修后缺陷部位應圓滑、無棱角。整修深度不得大于連鑄坯直徑的5%，清除深度自實際尺寸算起。

3 技術要求

（1）化學成分。

表1 鋼材料化學成分分析

（2）工藝路線。轉爐-LF-VD-連鑄-裝爐（熱軋）-軋制-入坑緩冷-精整-檢驗-入庫。

（3）軋制及交貨狀態(tài)。鋼材以熱軋狀態(tài)交貨。

4 煉鋼操作要點

4.1 轉爐

（1）進料、通電、吹氮、助熔。轉爐目標成分控制，C0.15% ～ 0.22%，Si0.9% ～ 1.1%，Mn1.1% ～ 1.25%，P ≤0.015%，S ≤0.025%。

（2）供氧制度，總管氧壓不低于1.2MPa,采用恒壓變槍操作，設定工作氧壓0.9MPa，氧氣流量11000m3/h ～13000m3/h，純供氧時間控制在12min ～14min。吹煉過程氧槍控制范圍距液面1.0m ～1.4m，基本槍位1.2m，拉碳槍位1.0m，重點拉碳前要有高槍位操作，同時配加適量螢石，確?；笭t渣，終點槍位控制要求有低槍位操作，而且不得低于30s。吹煉過程做到早化渣、化透渣、不返干、不噴濺、拉準碳。

（3）全熔清溫度≥1560℃取樣分析，并作為調整成分依據。

（4）出鋼條件溫度1610℃～1630℃，P ≤0.012%

（5）放鋼1/3 時，鋼包內加入合金Si-Mn500KG，加石灰一車，提前造渣。出鋼操作采用擋渣出鋼，出鋼時間控制在2min ～3min，要求紅包出鋼，鋼包清潔干凈。

4.2 精煉

（1）出鋼入LF 工位等待精煉，精煉前期和調整成分時采用大攪拌吹氬強度，強化脫硫和均勻成分。

（2）通電后補加石灰或精煉渣，調節(jié)渣量及流動性。

（3）飄碳粉還原白渣后取樣分析，根據取樣結果調整成分。強化精煉前中期成分調整操作，較少調整成分次數，提高調整成分命中率，保證鋼水成分均勻、穩(wěn)定。

（4）吊包前喂Ca-Si 線150m ～350m，結束后吹氬≥5min。

（5）正常連鑄鋼水吊包溫度1580℃～1590℃，出鋼溫度1610℃～1620℃，第一爐開澆溫度1605℃～1615℃。

4.3 連鑄

（1）檢查冷卻水、電、氣、液壓，自動控制處于正常狀態(tài)。鋼水鎮(zhèn)靜時間≤3min。

（2）出鋼前10min，做好引錠頭，中間包水口烘烤溫度＞1000℃，做好澆注前準備工作。

（3）鋼包座包后，中包關閉烘槍，鎖緊塞棒機構，開到澆注位中包對中。

（4）大包開澆后，中包鋼水液面高度400mm 時中包開澆。

（5）起步拉速0.5m/min，目標拉速1.8m/min ～2.0m/min。

（6）液相線溫度1498℃，中包過熱度控制在25℃～40℃。

（7）比水量0.8L/kg。

（8）保護渣、覆蓋劑要求干燥，結晶器保護渣厚度15mm。

（9）新包澆注時，溫度適當提高10℃～20℃。

5 軋鋼操作要點

（1）連鑄鋼坯入爐采用熱裝形式，入爐溫度不得低于400℃。

（2）鋼坯各段加熱溫度及總加熱時間符合如下要求。

表2 鋼坯入爐加熱階段分析

（3）熱坯走預熱爐出爐工藝要求。熱坯可以進預熱爐保溫或待溫，出爐溫度≥500℃執(zhí)行熱裝工藝；出爐溫度≥400℃執(zhí)行熱裝工藝，但應適當降低加熱爐預熱段溫度50℃～100℃，適當延長在爐加熱時間20min以上；禁止少數幾支鑄坯入爐保溫或待溫。

（4）為保證除磷效果，鋼坯加熱時控制加熱爐內各段氣氛，加一段為0.85 ～1.1，加二段為0.9 ～1.2，均熱段為0.95 ～1.3，按強氧化氣氛控制。

（5）高壓水除磷壓力≥20MPa。

（6）軋制溫度控制。

鋼坯開軋溫度1100℃～1160℃，頭尾溫差≤50℃，陰陽面溫差≤30℃；中軋入口溫度≥950℃；終軋溫度≥800℃；鋸切溫度≥750℃；上冷床溫度≥700℃。

（7）軋線共采用9 架軋機。粗軋開坯采用Φ950 二輥可逆軋機，最多往復軋制9 個道次；中軋機組由6 架Φ750 短應力線軋機組成，精軋機組由2 架Φ550 短應力線軋機組成，中軋與精軋為連續(xù)無扭軋制。各架次參數設定嚴格按軋制參數表進行設定。

（8）緩冷工藝要求。

Ф ≤90mm，入坑溫度≥400℃，緩冷時間≥18h；

Ф ≤120mm，入坑溫度≥410℃，，緩冷時間≥24h；

Ф ≤150mm，入坑溫度≥420℃，緩冷時間≥32h；

Ф ≤220mm，入坑溫度≥450℃，緩冷時間≥36h。

（9）尺寸要求。產品尺寸精度滿足GB/T 702-2017 標準第2組的要求。

Ф75.0mm ～Ф80.0mm，直徑公差：±0.70mm；

＞Ф80.0mm ～Ф110.0mm，直徑公差：±1.00mm；

＞Ф110.0mm ～Ф150.0mm，直徑公差：±1.30mm；

＞Ф150.0mm ～Ф200.0mm，直徑公差：±1.80mm；

＞Ф200.0mm ～Ф220.0mm，直徑公差：±2.5mm。

棒材產品不圓度。

產品的不圓度滿足GB/T 702-2017 標準的要求。

Ф75.0mm ～Ф80.0mm，不圓度不大于公稱直徑公差的65%；＞Ф80.0mm，不圓度不大于公稱直徑公差的70%。

棒材產品彎曲度。

棒材產品每米彎曲度≤4mm，總彎曲度≤0.4%。

6 理化檢驗要求

6.1 力學性能

用熱處理鋼材制成試樣測定鋼材的縱向力學性能和退火或高溫回火狀態(tài)的硬度，檢驗結果需符合如下要求：抗拉強度≥980MPa，屈服點≥830MPa，斷面收縮率≥30%，斷后伸長率≥10%，退火或高溫回火布氏硬度≤217。

6.2 低倍

鋼材橫截面酸浸低倍組織試片上不得有目視可見的縮孔、氣泡、裂紋、夾雜、白點、晶間裂紋。

6.3 晶粒度

圓鋼按GB/T6394 進行奧氏體晶粒度檢驗及評級，奧氏體晶粒度≥5.0 級。

6.4 脫碳層

采用金相法檢驗每邊脫碳層不大于直徑的1.5%。

6.5 表面質量

成品表面不得有裂紋、結疤、折疊、夾雜，如有上述缺陷必須清除，清除寬度不小于深度的5 倍，同一截面最大清除深度不得大于一處，允許有個別細小劃痕、壓痕、麻點及深度不超過0.2mm 的細小裂紋存在。

7 結語

通過以上生產工藝及理化檢驗方法，嚴格按標準進行操作，強化各關鍵點位工藝控制，嚴格執(zhí)行控軋控冷制度，進行小批量試軋，產品組織性能完全符合用戶使用要求。