高錳無磁鋼40Mn18Cr3的冶煉

宋部軍　王俊國　白?；?/p>

(北滿特鋼有限責任公司，161041黑龍江)

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高錳無磁鋼40Mn18Cr3的冶煉

宋部軍王俊國白?；?/p>

(北滿特鋼有限責任公司，161041黑龍江)

高錳無磁鋼40Mn18Cr3合金含量較高，具有較高的高溫變形抗力及裂紋敏感性。其中錳含量不容易控制，在生產(chǎn)過程中氫含量易超標產(chǎn)生表面裂紋缺陷。

1高錳無磁鋼40Mn18Cr3產(chǎn)品技術(shù)條件

1.1化學成分

表1　 牌號及化學成分(質(zhì)量分數(shù)，%)Table 1　Brand and chemical composition (mass fraction, %)

1.2冶煉和制造方法

采用電爐+爐外精煉+真空處理方式進行冶煉。

1.3交貨狀態(tài)

熱軋狀態(tài)交貨。

1.4低倍檢驗

低倍組織檢驗方法按GB/T 226 標準執(zhí)行，有關(guān)評級圖譜按GB/T 1979 標準執(zhí)行。在鋼的橫向酸侵低倍試片上不應有肉眼可見的氣泡、裂紋、夾雜、白點等缺陷存在。一般疏松、中心疏松和點狀偏析都不得超過2 級。

表2　棒材力學性能Table 2　Mechanical property of bar

1.5力學性能

棒材在熱軋狀態(tài)下的力學性能應符合表2 之規(guī)定。

1.6物理性能

1.6.1磁場強度H=200奧斯特時，圓鋼的導磁率μ<1.1。試驗方法按照GB3656執(zhí)行。

1.6.2圓鋼的電阻率ρ≥0.65(Ωmm2/m)。試驗方法按照GB/T 3048.2執(zhí)行。

1.7表面質(zhì)量壓力加工用鋼棒的表面不得有裂紋、折疊、結(jié)疤和夾雜及其他對使用有害的缺陷。如有上述缺陷必須清除。清理的寬度不應小于深度的5倍。直徑≤80 mm的棒材，清理深度不得超過該尺寸公差一半；80 mm<直徑≤140 mm的棒材，清理深度不得超過該尺寸公差；140 mm<直徑≤200 mm的棒材，清理深度不得超過該尺寸的5%；直徑>200 mm的棒材，清理深度不得超過該尺寸的6%。當沒有特殊規(guī)定時，允許從實際尺寸算起不超過尺寸公差一半的個別細小劃痕、麻點、壓痕等缺陷存在。

2冶煉技術(shù)難點

2.1Mn元素的控制

此鋼種Mn元素含量高，冶煉過程需要抽真空作業(yè)。Mn的蒸氣壓大于Fe的蒸氣壓，在真空下，有不同程度的揮發(fā)，應采取措施防止或減少其揮發(fā)損失[1]。

2.2氣體含量控制

精煉過程中加入大量合金，造成鋼中氣體含量增加，冶煉過程中不能大量去除氣體的話，將會影響鋼材表面及內(nèi)部質(zhì)量。

2.3保證鋼的純凈度

高錳無磁鋼40Mn18Cr3主要用于電機護環(huán)，因此此鋼種高指標的力學性能對鋼的純凈度要求極高。

3冶煉工藝

3.1電爐冶煉及要求

3.1.1除金屬錳外，其他合金原料必須經(jīng)過高溫烘烤。

3.1.2初煉爐冶煉工藝中每爐配入生鐵(鐵水)比例≥35%。

3.1.3電爐裝料時，爐底加500 kg石灰，并隨爐底灰加入200 kg氧化鐵皮；

3.2LF+VD 精煉

3.2.1到精煉位喂鋁線100 m～150 m 預脫氧，根據(jù)渣況分批加入Al粒，使渣變白。采用CaO-Al2O3-SiO2-MgO渣系[2]。成分調(diào)整合適后進入真空位。

3.2.2精煉過程使用氮氣代替氬氣精煉，根據(jù)包中透氣情況可先使用氬氣再使用氮氣。真空前最后一個樣分析[N]。

3.2.3倒渣前喂鋁量考慮鋼中殘余，按0.020%計算量喂入，真空期間使用氮氣攪拌，真空度≤67 Pa，保持時間≥15 min。

3.2.4放散并吹氮8 min后，取樣分析，根據(jù)結(jié)果微調(diào)成分，可補加氮化鉻微調(diào)氮?！败洿怠薄?0 min，以渣面微動，不裸露鋼液為準。吊包溫度為計劃吊包溫度±5℃。

4初始工藝存在的問題

按以上工藝試生產(chǎn)兩爐，存在如下問題：抽完真空，錳成分損失較多，需要大量補加錳合金，平均需要加1.5 t金屬錳，大大降低了抽真空效果。同時會增加夾雜物含量和氣體含量尤其是氫含量，無法大量去除。若再次按此抽真空工藝操作，錳成分仍舊損失。最后放棄抽真空作業(yè)，直接澆錠。軋材后，鋼材因裂紋嚴重全部報廢，缺陷如圖1所示。

圖1　40Mn18Cr3裂紋缺陷Figure 1　Crack failure of 40Mn18Cr3

5改進措施

控制真空前鋼包溫度≤1 600℃，真空度≤67 Pa，保持時間≥5 min。

6改進工藝的結(jié)果

6.1化學成分和氣體含量控制

采用此改進工藝后，真空前將錳成分調(diào)至18.0%～18.5%，真空后錳成分掉至17.5%～18.0%，滿足錳成分要求。真空后在線測氫，氫含量在1.2×10-6～1.5×10-6，滿足標準對氣體含量要求。

6.2力學性能檢測結(jié)果

力學性能檢測結(jié)果見表3。

表3　力學性能檢測結(jié)果Table 3　Detection result of mechanical property

6.3物理性能檢測結(jié)果

磁場強度H=200 奧斯特時，圓鋼的導磁率μ為0.7～1.0。圓鋼的電阻率ρ為0.67～0.83(Ωmm2/m)。

7結(jié)論

(1)通過控制真空前溫度≤1 600℃，并將真空保持時間調(diào)整為5 min，錳成分的損失可以控制在范圍之內(nèi)，不用大量補加金屬錳。

(2)調(diào)整抽真空參數(shù)后，真空后在線測氫，氫含量在1.2×10-6～1.5×10-6，滿足標準對氣體含量要求。

(3) 按調(diào)整工藝后的參數(shù)生產(chǎn)鋼錠32支，各項力學性能和物理性能全部滿足標準要求。

參考文獻

[1]張承武. 煉鋼學.北京：冶金工業(yè)出版社，1991.

[2]李晶. LF精煉技術(shù).北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

編輯李韋螢

摘要：針對高錳無磁鋼40Mn18Cr3的化學成分和力學性能特點，對冶煉工藝進行研究及改進，采取電爐—LF精煉—真空脫氣—澆注鋼錠的冶煉工藝，并控制真空前濕度和時間，使錳成分和氣體含量達到標準要求，保證軋材全部合格。

關(guān)鍵詞：40Mn18Cr3鋼；冶煉工藝；錳成分；氣體含量

Melting of High Mn and Nonmagnetic Steel 40Mn18Cr3

Song Bujun, Wang Junguo, Bai Haihu

Abstract：Regarding to chemical composition and mechanical property features of high Mn and nonmagnetic steel 40Mn18Cr3, melting technique has been researched and developed, by adopting the working routine of EF—LF finish melting—vacuum degassing—ingot pouring and controlling humidity and time prior to vacuum operation, Mn composition and gas content have been accomplished standard to produce qualified rolled steels.

Key words：40Mn18Cr3 steel; melting technique; Mn composition; gas content

收稿日期：2014—05—08

中圖分類號：TF111

文獻標志碼：B