鋸片用65Mn鋼質(zhì)量控制工藝優(yōu)化實踐

郭達(dá)

（山鋼股份萊蕪分公司煉鋼廠，山東萊蕪271104）

鋸片用65Mn鋼質(zhì)量控制工藝優(yōu)化實踐

郭達(dá)

（山鋼股份萊蕪分公司煉鋼廠，山東萊蕪271104）

針對65Mn鋸片用鋼冷軋后出現(xiàn)的麻點、起皮等質(zhì)量缺陷，對缺陷部位進(jìn)行的金相、掃描電鏡及能譜分析表明，缺陷原因是鋼組織中存在大量B類（2.5級）、C類（3.0級）夾雜物。通過優(yōu)化轉(zhuǎn)爐、精煉、連鑄生產(chǎn)工藝，提高鋼水潔凈度并避免鋼水二次氧化，降低了鋼中夾雜物，B類、C類夾雜物穩(wěn)定控制在0.5級、總級別3.0級以下，杜絕了冷軋麻點、起皮質(zhì)量缺陷。

65Mn鋼；麻點；起皮；夾雜物；工藝優(yōu)化

1　前言

65Mn優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼是用途廣泛的鋼種，具有較高的彈性極限、屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，淬透性高、切削性好，是制造金剛石圓鋸片的主要材料［1］。山鋼股份萊蕪分公司窄帶生產(chǎn)線生產(chǎn)的65Mn帶鋼卷，主要用于加工鋸片、刀具，在要求具有良好力學(xué)性能的同時，對加工件的表面質(zhì)量同樣要求較高。65Mn熱軋帶鋼卷厚度一般在3.0～4.5 mm，下游用戶冷軋后厚度一般在0.8～1.5 mm，隨著冷軋尺寸變薄，表面出現(xiàn)麻點、起皮等質(zhì)量缺陷。為此對缺陷部位進(jìn)行分析，產(chǎn)生麻點、起皮缺陷的關(guān)鍵原因是鋼中夾雜物含量高；通過采取有針對性的優(yōu)化控制措施，促進(jìn)了產(chǎn)品質(zhì)量的提高。

2　65Mn鋼存在的問題及分析

65Mn鋼的化學(xué)成分應(yīng)符合GB/T 699標(biāo)準(zhǔn)要求，據(jù)此制定的內(nèi)控要求如表1所示。生產(chǎn)工藝路線為鐵水預(yù)處理→復(fù)吹轉(zhuǎn)爐→LF精煉→帶鋼連鑄機(jī)→步進(jìn)式加熱爐→帶鋼軋機(jī)→打卷→入庫。

表1　65Mn鋼標(biāo)準(zhǔn)及內(nèi)控化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%

2.1起皮、麻點缺陷

65Mn熱軋帶鋼卷經(jīng)冷軋后，帶鋼卷表面出現(xiàn)了起皮、麻點缺陷，起皮缺陷沿軋制方向分布，有時甚至?xí)蔬B續(xù)分布，麻點缺陷呈點、片狀分布，見圖1。

2.2夾雜物檢測分析

對缺陷鋼卷取樣進(jìn)行夾雜物檢測，試樣斷面拋光態(tài)形貌中：A類夾雜物（硫化物）1.0級；大量存在B類、C類夾雜物（形貌見圖2），其中B類2.5級，C類3.0級；D類（點狀氧化物）0.5級。

圖1　65Mn鋼冷軋后的起皮、麻點缺陷

圖2　冷軋后65Mn鋼中的非金屬夾雜物形貌

2.3掃描電鏡及能譜分析

對缺陷試樣進(jìn)行掃描電鏡及能譜分析，一類為氧化鋁（B類）夾雜物，夾雜物中包括A1、Ca、Si、Mg、O元素，另一類為硅酸鹽（C類）夾雜物，夾雜物中包括Si、A1、K、O元素（見圖3）。

圖3　65Mn鋼中夾雜物的掃描電鏡形貌及能譜分析

3　工藝優(yōu)化措施

3.1轉(zhuǎn)爐冶煉優(yōu)化

3.1.1出鋼鋁錳鐵脫氧

強(qiáng)化轉(zhuǎn)爐脫氧控制，用Al進(jìn)行深脫氧。鋼芯鋁比重輕，燒損嚴(yán)重，因此以鋁錳鐵替代鋇系、硅鈣鋇脫氧。鋁錳鐵脫氧易生成錳鋁榴石夾雜，其熔點低（1 400℃），球形易上浮，可減少連鑄澆注過程水口堵塞概率。根據(jù)實踐經(jīng)驗，鋁脫氧鋼種鋁基脫氧劑加入越早產(chǎn)生的脫氧產(chǎn)物越容易聚合上浮排除。轉(zhuǎn)爐在出鋼時加入，終點C≥0.10%的爐次鋁錳鐵加入量為0.5 kg/t。以終點C 0.10%為基準(zhǔn)，每低0.01% 的C，補(bǔ)加鋁錳鐵0.1 kg/t。

3.1.2高拉碳操作

轉(zhuǎn)爐冶煉65Mn鋼種終點C控制直接影響鋼的成分控制和鋼的質(zhì)量，終點C含量越低，鋼中O含量越高，脫氧劑、增碳劑消耗量越大，夾雜物含量增加。高拉碳出鋼根據(jù)鐵水P含量的不同，有3種模式：一種是使用預(yù)處理鐵水的高拉碳，其余兩種是使用非預(yù)處理的常規(guī)鐵水高拉碳，雙渣法和高拉補(bǔ)吹法。根據(jù)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)特點，實際生產(chǎn)中采用高拉補(bǔ)吹法，終點C含量控制在0.10%～0.30%。

3.2LF爐精煉優(yōu)化

3.2.1確定合理目標(biāo)渣系

為合理快速造白泡沫渣，營造出爐內(nèi)穩(wěn)定的還原性氣氛，達(dá)到深脫硫脫氧的目的，以充分吸收鋼水中的夾雜物并對夾雜物進(jìn)行變性處理。綜合考慮渣中各組分對造渣的影響，達(dá)到最佳的爐渣精煉能力，確定了合理的目標(biāo)渣系，見表2。

表2　65Mn鋼精煉終渣設(shè)計成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

3.2.2優(yōu)化鈣處理

根據(jù)鋼水中［Al］與［Ca］含量的關(guān)系進(jìn)行鈣化處理，要求［Ca］/［Al］為0.10～0.15，使鋼中鋁夾雜物形成12CaO·7Al2O3并聚合上浮，達(dá)到去除夾雜物的目的，保證連鑄過程澆注順利。確定的鈣處理標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3　65Mn鋼精煉鈣處理單爐喂鈣線量

3.3連鑄工藝優(yōu)化

3.3.1大包長水口密封吹氬保護(hù)

在大包上水口與長水口配合處增加密封墊，并吹氬保護(hù)，以防止空氣的吸入。為提高大包長水口密封吹氬效果，增加密封墊厚度：底面厚度由3 mm增加至8 mm，側(cè)面厚度由3 mm增加至6 mm。大包長水口碗部高度由30 mm提高至50 mm；大包上水口下部由小倒角改為錐面，形成“底部面狀+錐面線狀”兩道密封。

3.3.2采用喇叭大包長水口結(jié)構(gòu)

設(shè)計喇叭大包長水口，結(jié)構(gòu)見圖4。喇叭大包長水口實現(xiàn)大包長水口底部在中間包鋼水液面以下開澆，徹底解決大包開澆敞開澆注的問題，大大提高了大包長水口保護(hù)澆注效果。喇叭大包長水口較直筒大包長水口更有利于延長鋼流在中間包內(nèi)的停留時間、減少死區(qū)，保證鋼液中的夾雜物有更長的時間上浮，從而提高鋼水的潔凈度［2］。

圖4　喇叭大包長水口結(jié)構(gòu)示意圖

3.3.3應(yīng)用中間包水口密封吹氬裝置

中間包浸入式水口吹氬存在氬氣流量過大、液面波動大、鋼水卷渣的情況，流量太小起不到有效保護(hù)作用。為此設(shè)計了一種中間包水口密封吹氬裝置（見圖5）。該裝置由箱體、鎖緊環(huán)組成，箱體固定在中間包包底上，將中間包上水口、浸入式水口碗罩入其中，在箱體下部設(shè)置外螺紋與密封裝置鎖緊環(huán)進(jìn)行配合。鎖緊環(huán)正常狀態(tài)處于箱體外螺紋下部，需要更換浸入式水口時將鎖緊環(huán)上移，完成掛水口操作后恢復(fù)鎖緊環(huán)位置。箱體兩側(cè)開孔，連接吹氬管路進(jìn)行吹氬，在箱體內(nèi)充滿氬氣，形成正壓，有效避免了浸入式水口吸氣二次氧化。

圖5　中間包水口密封吹氬裝置

3.3.4中間包雙層覆蓋劑保護(hù)

目前常用的中間包覆蓋劑有普通、復(fù)合兩大類。普通中間包覆蓋劑以稻殼、稻殼灰為主體材料制成，被廣泛使用，其隔熱性能好，成本低，但無法形成液渣層，不利于吸收夾雜物，且隔絕空氣效果差。復(fù)合覆蓋劑是由多種成分組成的機(jī)械混合物，加入后在中間包內(nèi)迅速形成液渣層、過渡層和粉渣層，具有保溫、隔絕空氣、吸附夾雜物的作用，具有良好的冶金效果。原連鑄機(jī)中間包保護(hù)采用稻殼，為提高覆蓋劑對夾雜物的吸附能力，降低中間包渣中SiO2對鋼水的二次氧化，進(jìn)一步提高鋼水純凈度，結(jié)合稻殼、覆蓋劑使用特點，采取了“稻殼+堿性覆蓋劑”雙層保護(hù)工藝，解決了保溫、隔絕空氣問題，又有利于夾雜物的吸收。

3.3.5提高穩(wěn)態(tài)澆注效果

由電積過程產(chǎn)生的氣體從電解液溢出后形成的酸霧一部分會附著在導(dǎo)電片上，由式(4)反應(yīng)形成的Cu2(OH)2CO3便會與酸霧發(fā)生反應(yīng),其反應(yīng)見式(5)。

穩(wěn)定中間包液面、結(jié)晶器液面控制，連鑄過程進(jìn)行壓鋼2～5 min澆注，保證大包鋼水銜接，中間包保持滿包澆注，中間包液面高度不低于900 mm，延長中間包內(nèi)鋼水停留時間，促進(jìn)夾雜物上浮。中間包浸入式水口插入深度控制在90～120 mm，避免卷渣，提高鑄坯質(zhì)量。

4　優(yōu)化改進(jìn)效果

采取上述工藝優(yōu)化措施后，65Mn鋼質(zhì)量控制水平得到明顯提升，B類、C類夾雜物等級顯著降低（穩(wěn)定控制在0.5級），總級別控制在3.0級以下，杜絕了冷軋麻點、起皮等質(zhì)量缺陷，加工鋸片表面質(zhì)量良好，完全滿足用戶質(zhì)量需求，實現(xiàn)了鋸片用鋼65Mn的批量生產(chǎn)。

［1］孫繼兵，李國彬，李桂云，等.65Mn鋼圓鋸片基體的熱處理［J］.金屬熱處理，1999，24（8）：17-19.

［2］文光華.鋼包長水口形狀對中間包內(nèi)鋼液流動特性的影響［J］.重慶大學(xué)學(xué)報，2011，34（3）：69-74.

Abstrraacctt：Due to the pitting and peeling on the surface of 65Mn saw steel after cold-rolled，metallographic，electron microscope and energy spectrometer is used to analysis.The results showed that there is a large amount of the class B inclusion（Grade 2.5）and the class C inclusion（Grade 3.0）in the steel.Then based on optimizing the converter，refine and CC process，the cleanliness of the steel is improved and the secondary oxidation is avoided.Besides，the inclusion is reduced by controlling the grade of class B inclusion and the class C inclusion at 0.5，total grade of them must be fewer than 3.0 as well.Quality problems can be solved due to these measures are implemented.

Key worrddss：65Mn steel；pitting；peeling；inclusion；process optimization

《山東冶金》征訂啟事

《山東冶金》于1979年創(chuàng)刊，是中國冶金及用鋼產(chǎn)業(yè)中具有一定影響力和良好品牌形象的技術(shù)性科技期刊，為“中國期刊方陣”雙效期刊、全國冶金優(yōu)秀期刊、山東省優(yōu)秀科技期刊、國家光盤中心《中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）》首批入編期刊。多年來，《山東冶金》受到了國內(nèi)冶金行業(yè)的廣泛關(guān)注，其發(fā)行范圍已遍及全國各大冶金企業(yè)、相關(guān)高等院校、科研院所、信息情報中心、圖書館等。

《山東冶金》主要報道冶金工業(yè)的發(fā)展動態(tài)、科研、管理、設(shè)計、生產(chǎn)和建設(shè)等方面的先進(jìn)成果與經(jīng)驗，重點介紹國內(nèi)外冶金行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)設(shè)備、適用技術(shù)、科學(xué)管理、專題綜述與科技動態(tài)等，并刊登企業(yè)介紹和廣告。設(shè)有企業(yè)家論壇、專論綜述、節(jié)能減排、生產(chǎn)技術(shù)、試驗研究、信息化建設(shè)、安全與環(huán)保、經(jīng)濟(jì)與管理、經(jīng)驗交流、學(xué)會動態(tài)、信息園地等欄目，每期都刊登全國知名學(xué)者、教授撰寫的高學(xué)術(shù)、高技術(shù)水平的論文，可供從事礦山工程、煤化工、耐火材料、冶煉、軋制、自動控制、冶金設(shè)備、理化檢驗和金屬材料等專業(yè)的工藝、設(shè)計與管理人員及相關(guān)專業(yè)大專院校師生參閱。多年來，《山東冶金》堅持面向廠礦、服務(wù)于企業(yè)的方針，密切跟蹤國內(nèi)外冶金科技發(fā)展動態(tài)，與冶金科技工作者的聯(lián)系緊密，已成為廣大科技人員和管理工作者進(jìn)行科研成果、生產(chǎn)經(jīng)驗交流的重要園地，同時，也成為我國冶金及相關(guān)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行技術(shù)交流、信息服務(wù)、企業(yè)形象和產(chǎn)品展示的重要平臺。

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Process Optimization and Quality Control of 65Mn Saw Steel

GUO Da
（The Steelmaking Plant of Laiwu Branch of Shangdong Iron and Steel Co.，Ltd.，Laiwu 271104，China）

TF777；TG142.1

B

1004-4620（2016）03-0026-03

2016-03-10

郭達(dá)，男，1982年生，2005年畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué)冶金工程專業(yè)?，F(xiàn)為山鋼股份萊蕪分公司煉鋼廠工程師，從事煉鋼工藝技術(shù)工作。