連鑄AAR M-101 F車軸坯的生產(chǎn)試制

郭李波　付憲強(qiáng)(東北特鋼集團(tuán)北滿特殊鋼有限責(zé)任公司，黑龍江161041)

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連鑄AAR M-101 F車軸坯的生產(chǎn)試制

郭李波付憲強(qiáng)
(東北特鋼集團(tuán)北滿特殊鋼有限責(zé)任公司，黑龍江161041)

摘要:通過冶煉過程控制鋼水純凈度，連鑄過程控制過熱度，鑄坯加熱過程控制均熱溫度等措施，采用連鑄生產(chǎn)的AAR M-101 F鋼滿足技術(shù)協(xié)議要求，試制成功。

關(guān)鍵詞:AAR M-101 F鋼;連鑄;車軸

我公司供國內(nèi)某鐵路車輛制造廠的鐵路貨車車軸用AAR M-101 F鋼已經(jīng)技術(shù)成熟，并大批量供應(yīng)。生產(chǎn)工藝路線為:電爐→LF→VD→模鑄→軋制。為降低生產(chǎn)成本，利用我公司在連鑄方面的技術(shù)優(yōu)勢，同車輛制造廠簽訂了采用連鑄代替模鑄生產(chǎn)AAR M-101 F鋼的技術(shù)協(xié)議。

1　技術(shù)要求

1．1 AAR M-101 F鋼的化學(xué)成分

AAR M-101 F鋼化學(xué)成分見表1。

1．2冶煉方法

車軸用鋼均應(yīng)采用堿性氧氣轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉，并經(jīng)爐外精煉和真空脫氣處理。圓形坯連鑄要采用保護(hù)澆注、電磁攪拌等技術(shù)措施。

1．3低倍組織

熱軋鋼坯的橫向酸浸低倍試片上不應(yīng)有肉眼可見的縮孔、白點(diǎn)、分層、裂紋、氣泡、夾渣、白亮帶、非金屬夾雜、異金屬夾雜和翻皮等。其一般疏松、中心疏松、錠型偏析、點(diǎn)狀偏析均應(yīng)不大于2．0級。

1．4力學(xué)性能

任一帶“A”字鋼坯頭部，按圖1所示采用機(jī)械切割法截取200 mm×200 mm×200 mm方坯。整體經(jīng)二次正火+一次回火處理后，按圖1所示位置取樣檢驗(yàn)，力學(xué)性能要求見表2。熱處理制度為一次正火830～870℃、二次正火780～

表1　AAR M-101 F級鋼化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 1　The chemical composition of AAR M-101 F grade steel( mass fraction，%)

圖1　切割部位及拉伸試樣取樣位置示意圖Figure 1　 The schematic drawing of cutting positions and sampling location for tensile specimen

表2　AAR M-101 F鋼力學(xué)性能要求Table 2　Mechanical property requirements of AAR M-101 F steel

820℃、回火520～560℃，保溫時(shí)間均為3．5 h～5．5 h，冷卻方式為空冷。

1．5晶粒度

經(jīng)兩次正火+一次回火熱處理的整個(gè)試樣應(yīng)

表3　AAR M-101 F鋼非金屬夾雜物要求Table 3　Non-metallic inclusion requirements of AAR M-101 F steel

顯示均勻的細(xì)晶粒組織，晶粒度應(yīng)不低于6級。

1．6非金屬夾雜物(見表3)

2　工藝流程及冶煉設(shè)備

2．1工藝流程

電爐→LF + VD→?650 mm連鑄→均熱爐加熱→軋制→緩冷→清理→無損檢測→檢驗(yàn)、檢查→上交

2．2冶煉設(shè)備

主要的冶煉設(shè)備為90 t的三相堿性EBT電爐，變壓器容量為85 MVA; LF精煉爐公稱容量為90 t，變壓器容量為18 MVA; VD爐的單爐處理量為90 t～100 t，真空泵抽氣能力500 kg/h(在67 Pa下)。

2．3連鑄基本參數(shù)

連鑄機(jī)機(jī)型:弧形圓坯連鑄機(jī)

流數(shù):3流

流間距:2 200 mm

基本弧形半徑:14 m

矯直方式:連續(xù)矯直，7架/流

澆注斷面:?450 mm、?550 mm、?650 mm

定尺長度:3 000 mm～9 000 mm

設(shè)定拉速:0．15 m/min～0．65 m/min

送引錠速度:～2．0 m/min

3　生產(chǎn)試制

3．1電爐冶煉

通過電爐生鐵配入量來控制有害元素Sn、Sb、As、Cu含量，選用了優(yōu)質(zhì)廢鋼和生鐵用氧化法進(jìn)行冶煉，每爐配入生鐵不低于50% (不低于50 t)，熔化過程中根據(jù)渣況隨時(shí)加入適量石灰和少量螢石調(diào)渣，使渣量保持在鋼水量的4%～5%左右。在爐內(nèi)造泡沫渣，充分利用氧化期的C-O激烈反應(yīng)沸騰，以促進(jìn)夾雜物和氣體的上浮并隨流渣排除。冶煉過程早期除P，盡量降低P含量。電爐通過深吹氧使鋼液激烈沸騰，從而使鋼液中氣體溢出。在氧化末期則將鋼中的P控制在較低的范圍內(nèi)，并扒渣減少后期的回磷。而S的去除則著重放在了精煉期。

3．2 LF精煉

鋼包到精煉位后給電加熱，按1 kg/噸鋼喂入鋁線沉淀脫氧，使用鋁粒、碳粉擴(kuò)散脫氧(使用量0．5 kg/噸鋼～1 kg/噸鋼)，使?fàn)t渣變白。在白渣下精煉≥15 min，進(jìn)行成分微調(diào)后加熱(升溫和成分調(diào)整過程應(yīng)大量氬氣攪拌)，喂鋁終脫氧，并進(jìn)行弱吹氬。當(dāng)成分進(jìn)入規(guī)格后，溫度合適時(shí)進(jìn)入真空位。LF精煉結(jié)束時(shí)控制［S］≤0．010%。

3．3 VD精煉

VD爐在≤100 Pa的情況下保持10 min，并且真空處理后氬氣軟吹時(shí)間不低于10 min，用于夾雜物的碰撞上浮及澆注溫度的調(diào)整，溫度達(dá)到1 565～1 575℃即可吊包到連鑄澆注。

3．4該鋼種的液相線溫度為1 480℃，要求鋼水真空處理結(jié)束吊包溫度不大于1 590℃，使連鑄的過熱度控制在25～45℃的水平。連鑄坯規(guī)格為?650 mm，拉速控制在0．23 m/min，連鑄坯熱轉(zhuǎn)軋鋼廠軋制。

3．5軋制工藝

加熱工藝如圖2。

控制連鑄坯加熱速度，防止升溫過快，達(dá)到保溫溫度的時(shí)間≥3 h。因設(shè)備等原因連鑄坯加熱達(dá)到保溫時(shí)間8 h不能軋鋼時(shí)，允許將溫度降到1 250～1 260℃繼續(xù)保溫，總保溫時(shí)間8 h～15 h內(nèi)都可以軋制，但保溫時(shí)間超過15 h后按表4規(guī)定降溫、升溫、均熱。

4　檢驗(yàn)結(jié)果

4．1化學(xué)成分檢測

實(shí)際化學(xué)成分均符合技術(shù)協(xié)議，化學(xué)成分檢

圖2　軋制加熱工藝Figure 2　 The heating process of rolling

表4　AAR M-101 F鋼溫度控制Table 4　Temperature control of AAR M-101 F steel

表5　AAR M-101 F鋼實(shí)際化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 5　The actual chemical composition of AAR M-101 F steel( mass fraction，%)

表6　AAR M-101 F鋼力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果Table 6　Mechanical properties test results of AAR M-101 F steel

表7　AAR M-101 F鋼非金屬夾雜物檢驗(yàn)結(jié)果Table 7　Non-metallic inclusion test result of AAR M-101 F steel

測結(jié)果見表5。

4．2低倍檢測

熱軋260 mm×260 mm鋼坯的橫向酸浸低倍試片上無肉眼可見的縮孔、白點(diǎn)、分層、裂紋、氣泡、夾渣、白亮帶、非金屬夾雜、異金屬夾雜和翻皮等。一般疏松0級～1級、中心疏松1級～1．5級、錠型偏析0級、點(diǎn)狀偏析0級。

4．3力學(xué)性能

試樣毛坯熱處理制度為840℃正火、790℃正火、550℃回火，檢驗(yàn)力學(xué)性能合格，見表6。

4．4晶粒度

晶粒度在6級～7級，達(dá)到技術(shù)要求。

4．5鋼材非金屬夾雜物及晶粒度

取樣檢驗(yàn)非金屬夾雜物的結(jié)果見表7。

4．6超聲檢測

為保證鋼材內(nèi)部質(zhì)量，制定超聲檢測要求為車軸坯超聲檢測按照SEP1921標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。車軸坯心部缺陷按C/c控制，軸坯半邊長1/2附近出現(xiàn)的缺陷檢測按照≤?3 mm控制。實(shí)際超聲檢測合格率為95%。

5　結(jié)論

通過冶煉過程控制鋼水純凈度，連鑄過程控制過熱度，鑄坯加熱過程控制均熱溫度等措施。采用連鑄生產(chǎn)的AAR M-101 F鋼滿足技術(shù)協(xié)議要求，可以替代模鑄鋼進(jìn)行大批量生產(chǎn)，從而降低生產(chǎn)成本。

編輯李韋螢

Trial Production of Continuous Casting AAR M-101 F Axle Billet

Guo Libo，F(xiàn)u Xianqiang

Abstract:The molten steel purity is controlled during smelting process，and superheat degree is controlled during continuous casting process，and soaking temperature is controlled during casting billet heating process，and AAR M-101 F steel produced by continuous casting can meet the requirements of technical agreement and achieve successful trial production．

Key words:AAR M-101 F steel; continuous casting; trial production

收稿日期:2014—08—22

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B

中圖分類號:TF777