37CrNi3MoVE電渣圓鋼管坯生產(chǎn)和性能的研究

王守文

(東北特鋼集團(tuán)北滿特殊鋼有限公司，黑龍江161041)

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37CrNi3MoVE電渣圓鋼管坯生產(chǎn)和性能的研究

王守文

(東北特鋼集團(tuán)北滿特殊鋼有限公司，黑龍江161041)

摘要：37CrNi3MoVE鋼是用在海水中作業(yè)的具有特殊使用用途的鋼，各項(xiàng)技術(shù)要求極為嚴(yán)格[1]。本文分別對(duì)不同化學(xué)成分的兩爐鋼的高倍、低倍和不同熱處理制度下的力學(xué)性能進(jìn)行了對(duì)比分析，得到了滿足此鋼種使用條件的化學(xué)成分及熱處理制度。

關(guān)鍵詞：37CrNi3MoVE鋼；化學(xué)成分；熱處理工藝；力學(xué)性能

37CrNi3MoVE鋼是一種優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)鋼，是一種新型水下高壓氣瓶材料，適宜于在海洋水平面400 m以下工作。在生產(chǎn)中存在的主要問題是：化學(xué)成分控制范圍窄，其中碳、磷等五害元素的要求尤為嚴(yán)格，另外鋼中氮含量要求低于60×10﹣6。鋼的純凈度要求極高，高倍夾雜物總和不大于3 級(jí)。力學(xué)性能中在-50℃的沖擊性能要求大于80 J。因此在生產(chǎn)過程中，對(duì)化學(xué)成分和熱處理制度的控制尤為重要。

1技術(shù)要求

1.1生產(chǎn)工藝流程

采用EBT電爐冶煉+LF 精煉+VD 真空→澆注 3.15 t 鋼錠→熱送→軋鋼廠開坯→緩冷→修磨機(jī)磨光清理→電渣爐重熔→退火→清理、取樣→預(yù)熱、加熱→鍛造→鍛后退火→粗加工→無損檢測→檢驗(yàn)、檢查→上交。

1.2化學(xué)成分要求

不同化學(xué)成分對(duì)鋼性能的影響至關(guān)重要，因此將冶煉化學(xué)成分完全不同的兩爐鋼進(jìn)行對(duì)比分析。

37CrNi3MoVE鋼的化學(xué)成分要求及電渣重熔坯料成分見表1，氣體元素含量見表2， 五害元素含量見表3。

化學(xué)成分中碳和磷的規(guī)格極窄，EBT出鋼前需將磷處理到0.001%，出鋼過程嚴(yán)禁下渣，如果下渣精煉前要進(jìn)行倒渣處理，在精煉過程中要換渣，減少回磷量，同時(shí)控制初煉爐的出鋼碳含量。鋼的五害元素要求嚴(yán)格，尤其是錫(Sn)元素。有資料顯示，鋼中的五害元素是以偏析的形式存在并發(fā)揮作用的，它們極易在晶界間聚集，對(duì)鋼的熱塑性產(chǎn)生極大的影響[2]，部分五害元素在鋼中凝固偏析傾向和晶界富集。由于目前尚無令人滿意的廢鋼篩選技術(shù)，煉鋼過程中的五害元素也很難被去除。因此在煉鋼時(shí)由廢鋼、鐵合金等帶來的五害元素，由于熔點(diǎn)比較低，在鋼錠凝固結(jié)晶時(shí)，隨著溫度的降低會(huì)在鋼中產(chǎn)生偏析，并在晶界處富集，降低晶界強(qiáng)度，使鋼錠產(chǎn)生橫向裂紋。資料顯示，五害元素在 650～800℃時(shí)最易產(chǎn)生偏析[3]，如果能夠以很快的冷卻速度通過該區(qū)間，很大程度上可以避免鋼錠產(chǎn)生橫向裂紋。

1.3力學(xué)性能要求

37CrNi3MoVE鋼力學(xué)性能要求見表4。

2制造過程

第1爐(以下用A爐號(hào)代替)裝鐵水25.5 t，組別料25 t，取樣五害元素As0.003%、Sn0.007%、Pb0.001%、Sb0.002%、Bi0.001%。EBT爐出鋼量32 t，出鋼C0.03%，出鋼P(yáng)0.003%，出鋼溫度1 630℃。LF精煉再次減少氧化渣量，加入螢石和石灰后再次倒渣，取樣P0.002%。LF爐中取樣C0.236%時(shí)，加入鋁線脫氧，同時(shí)加脫氧劑造白渣，白渣保持時(shí)間60 min，充分脫氧。1 561℃吊包澆注成錠。

表1　37CrNi3MoVE鋼的化學(xué)成分要求(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

注：化學(xué)成分允許偏差應(yīng)符合GB/T 222 的規(guī)定。

第2爐(以下用B爐號(hào)代替)裝鐵水27 t，組別料15 t，取樣五害元素As0.003%、Sn0.003%、Pb0.001%、Sb0.003%、Bi0.001%。EBT爐出鋼量32 t，出鋼C0.03%，出鋼P(yáng)0.002%，出鋼溫度1 630℃。LF精煉再次減少氧化渣量，加入螢石后再次倒渣，取樣P0.003%。LF爐中取樣C0.087%時(shí)，加入鋁線脫氧，同時(shí)加脫氧劑造白渣，白渣保持時(shí)間60 min，充分脫氧。1 560℃吊包澆注成錠。

表2　氣體元素含量(×10-6)

表3　五害元素含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

表4　37CrNi3MoVE鋼力學(xué)性能要求

將以上兩爐鋼錠退火、開坯、電渣重熔后，一鐓兩拔成規(guī)格為480 mm的棒材，從帽口端切取試樣，A爐號(hào)半徑1/2處的化學(xué)成分用A(1/2)表示，A爐號(hào)半徑1/3處的化學(xué)成分用A(1/3)表示。B爐號(hào)表示方法與A爐號(hào)同理?；瘜W(xué)成分對(duì)比見表5。五害元素含量見表6。

3檢驗(yàn)結(jié)果

3.1高倍結(jié)果對(duì)比

A、B兩爐鋼高倍結(jié)果對(duì)比見表7。

從高倍結(jié)果分析，化學(xué)成分不同的兩爐鋼的高倍結(jié)果基本相同。

3.2低倍結(jié)果對(duì)比

低倍試片直徑均為450 mm，經(jīng)酸浸后試樣照片如圖1所示。

A爐 B爐

化學(xué)成分CSiMnPSCrNiMoVAlCuTiBNbZrA爐A(1/3)A(1/2)B爐B(1/3)B(1/2)0.3640.400.390.4040.430.430.310.260.240.410.360.350.360.350.340.460.460.460.0030.0030.0030.0040.0040.0030.0020.0030.0030.0020.0030.0021.321.321.311.481.491.503.633.613.593.863.873.860.370.380.360.460.470.470.130.140.130.190.200.190.050--0.055--0.050.050.050.050.050.050.0010.0020.0010.0010.0020.0020.00010.00010.00010.00010.00010.00010.0210.0170.0160.0210.0190.0200.0020.0010.0020.0020.0020.002

表6　五害元素含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

表7　A、B兩爐鋼高倍結(jié)果對(duì)比

表8　不同熱處理制度下的力學(xué)性能

從兩爐鋼的低倍照片看，結(jié)果一般疏松0級(jí)、中心疏松0級(jí)、錠型偏析0級(jí)，且試片上沒有目視可見的縮孔、白點(diǎn)、分層、裂紋、氣泡和夾雜等缺陷。

3.3性能結(jié)果對(duì)比

將直徑為480 mm的棒材改鍛成250 mm的試樣，切取縱向試樣。拉力試樣的試驗(yàn)部位是直徑為11 mm、長55 mm圓柱，沖擊試樣的試驗(yàn)部位是邊長為11 mm、長55 mm的正直方體,試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。

4結(jié)論

通過對(duì)比可以得出以下結(jié)論：

(1)同爐號(hào)抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度隨回火溫度的升高而降低。

(2)同爐號(hào)鍛材的斷面收縮率隨回火溫度的升高呈現(xiàn)升高趨勢。

(3)同爐號(hào)鍛材的沖擊功隨回火溫度的升高而升高。

(4)不同爐號(hào)相同熱處理制度下，A爐號(hào)的綜合力學(xué)性能優(yōu)于B爐號(hào)。

參考文獻(xiàn)

[1]姜洪生. 臨氫設(shè)備用12Cr2Mo1R厚鋼板生產(chǎn)及使用技術(shù)研究[D]. 2009，東北大學(xué).

[2]Seah M P，Hordros E D. Grain Bondary Segregation[J]. Proy. Roy，Soc.1973.

[3]賈涓. Sn 的晶界偏聚行為及低碳鋼的熱塑性[D].武漢：武漢科技大學(xué)， 2003.

編輯 陳秀娟

Research on the Production and Properties of 37CrNi3MoVE Electroslag Round Steel Tube Billet

Wang Shouwen

Abstract：Various technical requirements are strict for 37CrNi3MoVE steel used for special work in sea water. The comparative analysis have been performed for microstructure and macrostructure of steels in two furnaces with different chemical compositions and mechanical properties under different heat treatment systems to find out the chemical compositions and heat treatment system met the requirements of this kind of steel.

Key words：37CrNi3MoVE steel; chemical compositions; heat treatment process; mechanical properties

中圖分類號(hào)：TF744

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

收稿日期：2015—10—26