30Mn Si熱軋盤條的開發應用

何 沖

（連云港亞新鋼鐵有限公司，江蘇 連云港 222523）

1 化學成分的確定

目前市場上生產PC鋼棒的廠家較多，對化學成分的控制要求也各有不同，根據市場調研報告以及各個用戶的不同要求，并結合公司的實際情況制定出該鋼種的化學成分：w（C）為0.29%～0.32%、w（Si）為0.90%～0.95%、w（Mn）為1.05%～1.10%、w（P）≤0.020%、w（S）≤0.020%、w（Cr）≤0.20%、w（Ni）≤0.20%、w（Cu）≤0.15%；30MnSi熱軋圓盤條為優質碳素鋼，對鋼純凈度要求比較嚴格，要求鋼中非金屬夾雜物分別為A類≤1.0級、B類≤1.5級、C類≤1.5級、D類≤2.0級、DS類≤1.5級；力學性能：抗拉強度650～750 MPa、面縮率≥40%、延伸率≥25%。

2 工藝流程

基于30MnSi熱軋圓盤條對鋼的純凈度、化學成分及力學性能要求比較高，因此工藝流程：高爐鐵水—頂底復吹轉爐—LF鋼包精煉—R=9 m弧形小方坯連鑄機—連鑄坯熱檢—加熱爐—高速線材軋機組軋制—吐絲—風冷緩冷—成品檢驗—包裝入庫。

3 轉爐冶煉

3.1 裝入制度

轉爐在不同的爐役期，有不同的裝入量，連云港亞新鋼鐵有限公司（以下簡稱公司）150 t轉爐要求總裝入量150～160 t，鐵水100～110 t，廢鋼40～50 t。

3.2 造渣制度

基于對磷含量要求較低，公司采用雙渣法造渣工藝，提高轉爐脫磷率，降低終點鋼水中磷含量，控制渣中（FeO）含量，防止鋼水過氧化，為下到工序創造條件。

3.3 終點控制以及脫氧合金化

終點w（C）≥0.12%，w（P）≤0.15%，終點溫度控制在1620～1650℃。出鋼采用紅包出鋼，鋼包干凈無雜物，新包前三次及小修包后第一次不得使用，出鋼過程中嚴格控制下渣量采用擋渣錐擋渣。爐后采用硅鋁鈣鋇對鋼水進行脫氧，加入量為1.0 kg/t，脫氧劑可根據轉爐終點控制酌情調整。出鋼加入頂渣料，出鋼過程全程吹氬攪拌，均勻成分，促使頂渣充分熔化。

4 爐外精煉

4.1 造渣

LF爐冶煉前期視爐渣流動性分批加入石灰和適量螢石；根據脫硫情況可適當調整。渣脫氧以硅鋁鈣鋇脫氧為主，電石脫氧為輔、根據渣況可使用部分硅粉脫氧，及時調整渣況至造好還原性白渣，保證精煉渣良好的流動性和良好的脫硫效果，借助底吹氬氣的充分攪拌，實現良好的脫S和去處夾雜物效果。

4.2 成分微調、夾雜物、溫度控制

根據精煉爐在冶煉過程中取樣分析結果，微調鋼中碳、硅、錳等成分達到內控要求范圍內；為了改變鋼中夾雜物的形態，利于夾雜物上浮并去除，在精煉結束后喂硅鈣線250 m/s爐喂線速度為3.5～4.5 m/s。鈣處理后進行軟吹，以鋼水不裸露為標準軟吹保持在10 min以上，保證夾雜物的充分上浮。

5 連鑄澆鑄

連鑄澆鑄過程中全程保護澆鑄，大包水口氬封、中包水口使用密封墊，控制結晶器液面高度，保證侵入式水口侵入深度大于80 mm，結晶器漏水不得澆注此鋼種；連鑄中包做好中間包烘烤，中間包底部溫度不小于1000℃；中包鋼水液面達到300 mm時，加入中包覆蓋劑，中包液面達到400 mm以上時方可開澆，二冷水比水量1.5 L/kg，自動配水；中包溫度控制在1520～1530℃，拉速2.0～2.5 m/min。

6 軋制的溫度制度

考慮到該鋼種對脫碳的要求，合理的工藝制度尤為重要，具體的溫度制度：加熱段爐溫為熱裝930～980℃，冷裝840～870℃；均熱段爐溫為熱裝1060～1080℃，冷裝1070～1090℃；開軋溫度為980～1000℃；進精軋機溫度850～880℃；吐絲溫度為870～890℃。采用低溫軋制，低溫吐絲的工藝制度，采用斯太爾摩延遲型冷卻方式，3號—9號保溫罩全部關閉，根據實際情況決定1、2號以及10號以后保溫罩的開啟，從而獲得顆粒細小的晶粒。

7 實物分析

7.1 鑄坯進行成分分析

對鑄坯進行成分分析以及氧含量測定，w（C）為0.30%～0.32%、w（Si）為0.90%～0.94%、w（Mn）為1.06%～1.10%、w（P）為0.01%～0.019%、w（S）為0.005%～0.017%、w（Cr）為0.008%～0.12%、w（Ni）為0.05%～0.11%、w（Cu）為0.06%～0.08%、w（O）為0.002%～0.003%。符合公司的要求。

7.2 低倍評級

對生產過程中一個澆次的20爐鑄坯，進行取樣做低倍，低倍檢測結果顯示無中心縮孔、內部裂紋等缺陷；在個別爐次的試樣中發現存在有輕微的中心疏松，評級為0.5級，能夠滿足30MnSi的質量要求，說明連鑄工序整體質量控制良好，能夠滿足30MnSi的生產要求。中心疏松低倍缺陷見圖1。

圖1 30Mn Si中心疏松低倍

7.3 非金屬夾雜物評級

在成品光圓盤條上取樣進行件雜物檢測分析，非金屬夾雜物評級情況：A類0～0.5級、B類0.5～1.5級、C類0～1.0級、D類0.5～1.0級、DS類0～1.0級。能夠滿足公司的要求。

7.4 圓盤條的質量和性能

連鑄坯經過軋制后，盤條表面無裂紋，折疊、劃傷、結疤、耳子、分層等缺陷，外形尺寸均控制在±0.25 mm范圍內，不圓度≤0.3 mm。整體表面質量以及外形尺寸控制較好，對圓盤條取樣進行表面脫碳層和金相組織進行檢驗，表面脫碳層厚度均在在0.02～0.06 mm，抗拉強度690～720 MPa；面縮率49%～57%；延伸率25%～28%；符合公司的標準要求，金相組織為鐵素體+珠光體，未發現魏氏組織和淬火組織，晶粒度整體均勻細小，評級在8～10級。圓盤條金相組織如圖2、圖3。

圖2 心部金相組織

圖3 邊部金相組織

8 結論

1）根據公司的實際情況制定合理的工藝，開發生產出PC鋼棒用的30MnSi熱軋盤條純凈度高、性能穩定，夾雜物含量低，完全能夠滿足客戶的要求。30MnSi基本取得成功。

2）公司從2018年6月開發研制的30MnSi，到目前為止，已經實現批量生產，通過用戶使用后，得到了用戶的一致好評。

3）該品種的成功開發不僅解決了亞新鋼鐵線材品種單一的弊端，提高市場競爭力，又給公司創造了經濟效益。按照年生產10萬t，噸鋼收益比普通線材增加100元計算，年創效益在1000萬元以上。

4）需根據季節不同對成分以及軋制過程中的冷卻強度進行適當調整。以求滿足盤條性能的穩定性。

5）高線采用低溫軋制、低吐絲溫度以及延遲冷卻可以獲得理想的金相組織和性能。