氣體N含量對(duì)含B鋼35MnB端淬性能的影響*

楊高成

(江陰興澄特種鋼鐵有限公司, 江蘇 江陰 214400)

氣體N含量對(duì)含B鋼35MnB端淬性能的影響*

楊高成

(江陰興澄特種鋼鐵有限公司, 江蘇 江陰 214400)

對(duì)比、分析了電爐和轉(zhuǎn)爐兩種工藝生產(chǎn)的35MnB鋼中，氣體N含量對(duì)含B鋼端淬性能的影響。

端淬; 組織與性能； N含量； 含B鋼

引 言

35MnB鋼主要用于制作工程機(jī)械底盤鏈軌節(jié)，用戶后續(xù)加工工藝為鍛造→機(jī)加工→表面淬火，最終得到良好的強(qiáng)韌性配合，表面硬度高、耐磨，心部有比較好的韌性。在江陰興澄特種鋼鐵有限公司的技術(shù)協(xié)議中，對(duì)J1.5，J8，J19端淬值均有要求。在協(xié)議中對(duì)主要化學(xué)元素的要求如表1所示。

1 不同生產(chǎn)工藝試驗(yàn)

1.1 電爐冶煉

1.1.1 工藝路線及成分控制

在40 t電爐試生產(chǎn)的工藝路線為：40 t EAF電爐→LF精煉→VD真空脫氣→連鑄(坯料尺寸180 mm×180 mm)→軋制成材。電爐采用全廢鋼冶煉，成分滿足w(P)≤0.015%，w(C)≥0.08% 時(shí)，即可出鋼，出鋼方式為偏心爐底出鋼，在出鋼過程中加入渣料和鋁塊預(yù)脫氧，在精煉過程中用碳化硅和鋁粒加強(qiáng)渣面脫氧，通過喂鋁線調(diào)鋁成分含量到內(nèi)控要求。在VD破空后，喂Ti線固N(yùn)，再加入B鐵，調(diào)B到內(nèi)控范圍。

1.1.2 試驗(yàn)結(jié)果

主要成分、w(N)和w(Ti)/w(N)數(shù)據(jù)如表2所示。

部分爐號(hào)的端淬結(jié)果如表3所示，由表3可知，協(xié)議中要求J19值為33～41 HRC，實(shí)際測(cè)量值為25～28 HRC，全部不合格。

1.2 轉(zhuǎn)爐冶煉

1.2.1 工藝路線及成分控制

轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的工藝路線為：100 t BOF轉(zhuǎn)爐→LF精煉→RH真空脫氣→連鑄(坯料尺寸200 mm×200 mm)→軋制成材。轉(zhuǎn)爐加入原料為70 %鐵水和30 %廢鋼，成分滿足w(P)≤0.015 %，w(C)≥0.08 % 時(shí)，即可出鋼，在出鋼過程中加入渣料和鋁塊預(yù)脫氧，LF精煉工藝與電爐鋼生產(chǎn)基本相同，在真空脫氣階段，RH環(huán)流時(shí)間≥25 min，高真空時(shí)間(真空度≤1.33 mbar(133 Pa))≥15 min，在RH破空后，喂Ti線固N(yùn)，再加入B鐵，調(diào)B到內(nèi)控范圍。

1.2.2 試驗(yàn)結(jié)果

主要成分、w(N)和w(Ti)/w(N)數(shù)據(jù)如表4所示。

部分爐號(hào)的端淬結(jié)果如表5所示，端淬值全部符合協(xié)議要求。

表1 化學(xué)元素的要求/%

表2 電爐R爐號(hào)主要成分和氣體N含量范圍

表3 電爐R爐號(hào)端淬結(jié)果

表4 轉(zhuǎn)爐E爐號(hào)主要成分和氣體N含量范圍

表5 轉(zhuǎn)爐E爐號(hào)端淬結(jié)果

2 結(jié)果對(duì)比、分析

2.1 不同工藝氣體N含量對(duì)比

從R爐號(hào)和E爐號(hào)的工藝路線分析，R爐號(hào)為全廢鋼冶煉，電爐出鋼溫度高，鋼水從大氣中大量吸入N，在精煉和VD抽真空過程中，脫N效果不理想，導(dǎo)致成品氣體N含量大部分都在80×10-6以上；E爐號(hào)為轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，其出鋼溫度低，在精煉和RH真空循環(huán)脫氣后，N含量得到很好的控制。

圖1 R爐號(hào)和E爐號(hào)N含量對(duì)比

R爐號(hào)和E爐號(hào)的氣體N含量對(duì)比如圖1所示，對(duì)比R爐號(hào)和E爐號(hào)喂Ti線固N(yùn)工藝得知，兩種工藝沒有本質(zhì)區(qū)別，都是在抽真空破空后，喂Ti線固N(yùn)，再加入B鐵，調(diào)B到內(nèi)控范圍，但兩者N含量差異較大，應(yīng)為電爐與轉(zhuǎn)爐的差異造成。

2.2 不同工藝w(Ti)/w(N)控制對(duì)比

圖2是R爐號(hào)和E爐號(hào)w(Ti)/w(N)情況，從圖2可看出，R爐號(hào)和E爐號(hào)的w(Ti)/w(N)都控制在4～7的范圍內(nèi)，都控制的比較好。

圖2 R爐號(hào)和E爐號(hào)w(Ti)/w(N)情況

2.3 不同工藝端淬值對(duì)比

圖3是R爐號(hào)和E爐號(hào)J8端淬值對(duì)比情況，從圖3看出，R爐號(hào)和E爐號(hào)J8端淬值相當(dāng)。

圖4是R爐號(hào)和E爐號(hào)J12端淬值對(duì)比情況，從圖4看出，R爐號(hào)和E爐號(hào)J12端淬值相差很大，R爐號(hào)比E爐號(hào)低10～13 HRC。

從表3和表5看出，電爐R爐號(hào)的J19端淬值比轉(zhuǎn)爐E爐號(hào)平均低10～12 HRC，端淬值對(duì)比如圖5所示。

圖3 R爐號(hào)和E爐號(hào)J8端淬值對(duì)比

圖4 R爐號(hào)和E爐號(hào)J12端淬值對(duì)比

圖5 R爐號(hào)和E爐號(hào)J19端淬值對(duì)比

2.4 不同點(diǎn)端淬值對(duì)比

圖6是兩個(gè)代表爐號(hào)端淬曲線對(duì)比情況，從圖6看出，E7522端淬曲線在J15出現(xiàn)拐點(diǎn)，但下降比較平緩，R4083端淬曲線在J12出現(xiàn)拐點(diǎn)，而且下降比較明顯。

圖6 R爐號(hào)和E爐號(hào)端淬曲線對(duì)比

3 結(jié) 論

從兩種不同冶煉方式的對(duì)比得知，氣體N含量對(duì)端淬性能的影響很大，鋼中氣體N含量控制過高，極大地影響了B對(duì)提高鋼材淬透性的作用，為了保證鋼材的端淬性能，必須采取有效措施控制鋼中的氣體N含量。

2014-11-07

TG156.3； TG142.1