改進(jìn)舵桿用碳錳鋼質(zhì)量的冶煉措施

胡建東　李金良　高建軍(天津重型裝備工程研究有限公司，天津300457)

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改進(jìn)舵桿用碳錳鋼質(zhì)量的冶煉措施

胡建東李金良高建軍
(天津重型裝備工程研究有限公司，天津300457)

摘要:針對(duì)舵桿用碳錳鋼生產(chǎn)過(guò)程中存在的質(zhì)量問(wèn)題及碳錳鋼檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格要求，提出了控制硫含量、微合金化及降低冶煉溫度的一系列改進(jìn)措施，有效改善了碳錳鋼錠質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:舵桿用碳錳鋼;硫含量;冶煉

碳錳鋼舵桿產(chǎn)品一直存在MnS夾雜物，而對(duì)舵桿產(chǎn)品的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及性能要求越來(lái)越嚴(yán)格，導(dǎo)致舵桿產(chǎn)品的合格率較低。針對(duì)上述情況，對(duì)碳錳鋼的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行了研究和探討，主要從冶煉澆注方面提出了改進(jìn)措施。

1　存在的問(wèn)題

舵桿產(chǎn)品使用的碳錳鋼的冶煉工藝采用:電爐冶煉→LF + VD精煉→真空澆注+塞棒吹氬。冶煉控制的化學(xué)成分見表1。表2給出了部分產(chǎn)品的檢測(cè)結(jié)果。從表2可以看出，主要問(wèn)題是A 類(硫化物)夾雜物超標(biāo)。

2　原因分析

經(jīng)高倍檢驗(yàn)和掃描電鏡斷口分析，得出引起檢測(cè)結(jié)果不合格的主要因素為MnS類夾雜物，如圖1所示。

3　冶煉改進(jìn)措施

針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題，公司使用了喂Si-Ca線變性處理，但是效果不明顯。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的研究，公司在冶煉、鍛造、熱處理等方面提出了一系列的改進(jìn)措施，冶煉方面主要從硫含量的控制、微合金化的控制和溫度控制幾方面進(jìn)行了改進(jìn)。

3．1硫含量的控制

MnS夾雜物按其形態(tài)和分布的不同分為三類，分別為I類夾雜物、II類夾雜物和III類夾雜［1］物。I類夾雜物為球狀，無(wú)規(guī)則分布;Ⅱ類夾雜物沿晶界分布或呈扇狀分布;Ⅲ類夾雜物呈塊狀，無(wú)規(guī)則分布。硫化錳的形態(tài)受鋼中硫含量的影響，在鋼中分別加入0．004%、0．01%、0．05%、0．10%、0．65%的［S］，得出:硫含量為0．004%～0．01%時(shí)，形成I類硫化物; S含量為0．05%時(shí)形成Ⅱ類硫化物，并且隨著硫含量增高，Ⅱ類硫化物也隨之增多。

為減少M(fèi)nS對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，冶煉過(guò)程中采取在精煉爐中加入碳粉、鋁粉的方法進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，在精煉前期控制Al加入，形成穩(wěn)定的還原

表1　舵桿用碳錳鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 1　Chemical composition of carbon manganese steel for rudder stock ( mass fraction，%)

表2　舵桿用碳錳鋼檢測(cè)結(jié)果Table 2　Tested results of carbon manganese steel for rudder stock

圖1　高倍檢驗(yàn)及掃描電鏡斷口分析Figure 1　 Microstructure test and scanning electron microscope fracture analysis

圖2　改進(jìn)工藝后生產(chǎn)的碳錳鋼中夾雜物金相照片F(xiàn)igure 2　The inclusion metallograph of carbon manganese steel after process improvement

性環(huán)境，利于脫［S］，控制［S］≤0．003%時(shí)方可調(diào)整合金元素。

3．2微合金化的控制

Nb是常用的微合金化元素之一，加入微量Nb能穩(wěn)定奧氏體中的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)，阻止了新相組織的進(jìn)一步長(zhǎng)大。微量的Nb足可以使鋼得到極好的綜合性能。在低Nb濃度下，鋼的屈服強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，并且和濃度成正比。當(dāng)Nb含量大于0．03%時(shí)，強(qiáng)化效果就開始降低。有研究表明，當(dāng)Nb含量大于0．06%時(shí)，多余的Nb對(duì)鋼將不再有強(qiáng)化作用［2］。為提高鋼的力學(xué)性能，控制夾雜物在晶界處的析出長(zhǎng)大，在生產(chǎn)過(guò)程中控制加入0．035%的Nb。

3．3溫度控制

鋼中夾雜物的增加除了內(nèi)生以外，大部分來(lái)源于外來(lái)夾雜物。特別是在真空處理過(guò)程中，由于鋼液攪動(dòng)劇烈，鋼水對(duì)鋼包的沖刷強(qiáng)烈，增加了鋼水污染的幾率。降低鋼水進(jìn)真空的溫度是一個(gè)有效減輕沖刷作用的途徑，將生產(chǎn)過(guò)程中鋼水進(jìn)真空的溫度由原來(lái)的( 1 650±10)℃降低為( 1 640±10)℃。

凝固速度慢會(huì)增加S的偏析，硫化物顆粒大小也受凝固速度的影響，硫化物的平均直徑隨凝固時(shí)間的增加而增大。為有效控制MnS在晶界處的析出長(zhǎng)大，降低了碳錳鋼的澆注溫度，澆注溫度由( 1 570±10)℃調(diào)整到( 1 560±10)℃。

4　實(shí)施效果

對(duì)采用改進(jìn)措施生產(chǎn)的一個(gè)鋼錠進(jìn)行了生產(chǎn)跟蹤和取樣分析，在檢測(cè)過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)可記錄的缺陷。表3為其夾雜物檢測(cè)結(jié)果，圖2為其夾雜物金相照片。

表3　改進(jìn)后生產(chǎn)的舵桿用碳錳鋼檢測(cè)結(jié)果Table 3　Tested results of carbon manganese steel for rudder stock after improvement

5　結(jié)論

為提高舵桿用碳錳鋼的質(zhì)量，達(dá)到舵桿產(chǎn)品的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，提出了控制［S］≤0．003%、添加微合金［Nb］≈0．035%、鋼水進(jìn)真空的溫度降低為( 1 640±10)℃及澆注溫度調(diào)整到( 1 560±10)℃等一系列措施，有效改善了舵桿用碳錳鋼錠質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

［1］李代鐘．鋼中硫化物夾雜物球化和對(duì)鋼性能的影響［J］．鋼鐵研究學(xué)報(bào)，1992，4( 2) : 97－101．

［2］韓孝永．鈮、釩、鈦在微合金鋼中的作用［J］．寬厚板，2006，12( 1) : 39－41．

編輯杜敏

專利

專利名稱:中頻淬火感應(yīng)器大直徑矩形銅管的彎圓裝置

專利申請(qǐng)?zhí)? CN201220184281．7公開號(hào): CN202610265U

申請(qǐng)日:2012．04．27公開日:2012．12．19

申請(qǐng)人:上海寶鋼工業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司

本實(shí)用新型公開了一種中頻淬火感應(yīng)器大直徑矩形銅管的彎圓裝置，即在工作臺(tái)上通過(guò)定位銷設(shè)置旋轉(zhuǎn)靠模，旋轉(zhuǎn)靠模一側(cè)設(shè)置定位模，前后固定鐵墩分別設(shè)于所述工作臺(tái)兩側(cè)，鐵棒穿入前固定鐵墩通孔后固定連接固定鐵板，螺栓穿入定型模后通過(guò)連接環(huán)后連接鐵棒，C形夾具設(shè)于旋轉(zhuǎn)靠模周邊，定滑輪設(shè)于后固定鐵墩上，鐵鏈圍繞旋轉(zhuǎn)靠輪外圈并一端通過(guò)卸扣連接C形夾具、另一端連接鋼絲繩一端，鋼絲繩另一端穿入定滑輪后連接牽拉部件。本彎圓裝置降低了銅管彎圓的勞動(dòng)強(qiáng)度，并使彎制成形后的矩形銅管四周外壁平整光潔，成形后的感應(yīng)器平整度好，橢圓度小，從而提高了感應(yīng)器的制作質(zhì)量和工件表面淬火的效果。

專利名稱:臥式離心鑄造機(jī)大直徑型筒清理刷桿

專利申請(qǐng)?zhí)? CN201210269039．4公開號(hào): CN102836985A

申請(qǐng)日:2012．07．21公開日:2012．12．26

申請(qǐng)人:古朝雄

本發(fā)明公開了一種臥式離心鑄造機(jī)大直徑型筒清理刷桿，它包括刷桿、鋼絲輪、風(fēng)動(dòng)頭、風(fēng)管。風(fēng)管連接風(fēng)動(dòng)頭，風(fēng)動(dòng)頭連接鋼絲輪，所述刷桿架設(shè)在清理車上，它還包括延長(zhǎng)臂，所述延長(zhǎng)臂始端連接刷桿末端，終端連接風(fēng)動(dòng)頭，所述延長(zhǎng)臂水平設(shè)置，并與刷桿垂直。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，以機(jī)械工作代替了人工手動(dòng)操作的弊端，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，縮短了生產(chǎn)周期。

專利名稱:大型鑄件消失模涂料及其制備方法

專利申請(qǐng)?zhí)? CN201210379149．6公開號(hào): CN102836961A

申請(qǐng)日:2012．10．09公開日:2012．12．26

申請(qǐng)人:嘉禾巨人機(jī)床有限公司

本發(fā)明公開了一種大型鑄件消失模涂料，其組成及其重量份為:石英粉18份、鉀長(zhǎng)石粉14份、棕剛玉8份、白剛玉5份、鋁礬土15份、滑石粉20份、石墨粉20份、乳膠1．5份、硅溶膠2份、樹脂粒1．5份、鈉基膨潤(rùn)土1份、甲基纖維素0．5份、高錳酸鉀0．2份、水50份。其制備方法包括如下步驟: ( 1)先將所述比例的乳膠、硅溶膠、樹脂粒和水混合攪拌使充分溶解，靜置10 min; ( 2)按所述比例加其余組分材料，邊加邊攪拌，攪拌4 h即可。使用本發(fā)明涂料的消失模強(qiáng)度高、耐高溫性能好、潰散性好，能克服5 t以上大型鑄件易變形、表面光潔度差的缺陷，適于5 t以上大型鑄件的鑄造。制備方法簡(jiǎn)單、可靠，成本低。

專利名稱:一種改善大型鍛件夾雜物缺陷的方法

專利申請(qǐng)?zhí)? CN201210341938．0公開號(hào): CN102836940A

申請(qǐng)日:2012．08．31公開日:2012．12．26

申請(qǐng)人:太原重工股份有限公司

一種改善大型鍛件夾雜物缺陷的方法，涉及大型鍛件的生產(chǎn)。解決傳統(tǒng)方法使鋼錠補(bǔ)縮通道的夾雜物向鍛件本體延伸，影響鍛件內(nèi)部質(zhì)量的問(wèn)題。本發(fā)明的方法步驟是: ( 1)鋼錠澆注后，在模內(nèi)冷至錠身鋼水完全凝固、冒口鋼水基本凝固時(shí)，熱鋼錠運(yùn)至水壓機(jī)車間; ( 2)熱鋼錠直接置于水壓機(jī)上進(jìn)行“壓鉗把”鍛造，壓鉗把的位置要在鋼錠冒口端上錠身100 mm處; ( 3)鍛造鉗把至要求尺寸，切齊鉗把端部; ( 4)鋼錠裝入加熱爐加熱至鍛造溫度; ( 5)繼續(xù)拔長(zhǎng)錠身至工藝要求尺寸。本發(fā)明用于大型鍛件的生產(chǎn)，鍛造時(shí)，鋼錠凝固補(bǔ)縮通道夾雜物向冒口端部移動(dòng)，從而提高鍛件本體的檢測(cè)合格率，改善了大型鍛件的內(nèi)部質(zhì)量，同時(shí)提高了鋼錠的利用率。

專利名稱:一種連鑄大包保護(hù)套管

專利申請(qǐng)?zhí)? CN201220230651．6公開號(hào): CN202621864U

申請(qǐng)日:2012．05．22公開日:2012．12．26

申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司

本實(shí)用新型公開了連鑄設(shè)備領(lǐng)域的一種連鑄大包保護(hù)套管，以解決目前鋼液開澆二次氧化和水口溢鋼的問(wèn)題。保護(hù)套管內(nèi)腔上部為直筒段，下部為直徑較大的擴(kuò)張段，上部和下部之間平滑過(guò)渡，在下部擴(kuò)張段內(nèi)壁附著有Ca合金層。本實(shí)用新型在不增添其他設(shè)備的前提下，由于開澆過(guò)程中Ca合金層逐步熔化并被帶入鋼液，可實(shí)現(xiàn)開澆中包鋼液夾雜物鈣處理功能，能有效防止二次氧化夾雜物對(duì)鋼質(zhì)和生產(chǎn)的危害;由于保護(hù)套管下部設(shè)有擴(kuò)張段，鋼液澆注更順暢，下口可沒入鋼液開澆，不會(huì)造成水口溢鋼，可有效防止開澆二次氧化和長(zhǎng)水口卷渣。

專利名稱:自由鍛造油壓機(jī)大通徑卸壓系統(tǒng)

專利申請(qǐng)?zhí)? CN201220287531．X公開號(hào): CN202621804U

申請(qǐng)日:2012．06．19公開日:2012．12．26

申請(qǐng)人:通裕重工股份有限公司

一種自由鍛造油壓機(jī)大通徑卸壓系統(tǒng)，涉及一種油壓機(jī)械。該系統(tǒng)設(shè)置在油壓機(jī)上部，進(jìn)口和油缸連接，出口直插上油箱。主閥上的單向節(jié)流閥是對(duì)一般插裝閥的通徑進(jìn)行了加大。閥塊結(jié)構(gòu)中可調(diào)單向節(jié)流閥與比例先導(dǎo)閥之間連接有可反向流動(dòng)的插裝閥，插裝閥其中一端連接可調(diào)壓力的液控?fù)Q向閥。該閥結(jié)構(gòu)上不是由兩個(gè)插裝式比例閥并聯(lián)，而是采用了一個(gè)獨(dú)立的卸壓閥。本實(shí)用新型采用的是先慢后快的三級(jí)卸壓技術(shù)，能夠迅速減小壓力、不產(chǎn)生震動(dòng)，壓機(jī)運(yùn)行平穩(wěn);采用一個(gè)獨(dú)立的卸壓閥，減小了體積。

專利名稱:一種大型框架屏柜焊接垂直度保證裝置

專利申請(qǐng)?zhí)? CN201420294844．7公開號(hào): CN203853731U

申請(qǐng)日:2014．06．05公開日:2014．10．01

申請(qǐng)人:株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司

本實(shí)用新型公開了一種大型框架屏柜焊接垂直度保證裝置。該裝置包括的平臺(tái)上裝有至少兩個(gè)壓板和設(shè)置在壓板一側(cè)且豎向布置的框架，在框架與壓板之間連接有至少兩根長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)的拉桿。本實(shí)用新型使用方便易操作。

(金專提供)

欄目編輯杜敏

Quality Improvement Measures of Smelting Process of Carbon Manganese Steel for Rudder Stock

Hu Jiandong，Li Jinliang，Gao Jianjun

Abstract:Against the quality problem of carbon manganese steel for rudder stock existed in the production process and the strict requirements of testing standard of carbon manganese steel，a series of improvement measures，such as controlling the sulphur content，microalloying and reducing the smelting temperature have been presented，so as to effectively improve the quality of carbon manganese steel ingot．

Key words:carbon manganese steel for rudder stock; sulphur content; smelting

收稿日期:2015—03—03

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B

中圖分類號(hào):TF03