鏈軌節(jié)用35MnBH鋼中Ti/N的控制實(shí)踐

彭光健，花含平，徐瑞軍，張會龍

（華菱湘潭鋼鐵有限公司，湖南 湘潭 411101）

35MnBH為中碳含硼履帶鏈軌節(jié)用鋼，是挖掘機(jī)、推土機(jī)等的行走鏈接件，易磨損，開裂，要求鏈軌節(jié)有良好的耐磨性能和較高的強(qiáng)度性能。因此，35MnBH必須有較好的淬透性。采取合適的煉鋼工藝，穩(wěn)定控制鋼中Ti/N是35MnBH鋼種具有良好淬透性的保障。

1 硼元素在35MnBH中的作用機(jī)理

相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道表明，硼元素加入鋼中有兩個(gè)目的：①提高鋼材的淬透性；②提高低碳鋼的冷加工性能。國內(nèi)外有很多文獻(xiàn)研究了硼元素對提高鋼的淬透性，韌性及冷加工性的影響，文獻(xiàn)指出鋼中的硼要以有效硼即酸溶硼的形式存在才能既提高鋼的淬透性，又提高鋼的冷加工性[1，2]。但硼的性質(zhì)極為活潑，在煉鋼至用戶加工成品過程中，硼的經(jīng)歷會很復(fù)雜，在鋼中硼能與殘留的氧、氮及碳化合形成穩(wěn)定的夾雜物而失去作用[3]。35MnBH鋼中加入硼的目的是為了提高的淬透性，為保障有效硼的存在首先需控制鋼中氣體N含量，此外根據(jù)鈦元素與非合金元素的親和能力氧＞氮＞硫＞碳，穩(wěn)定性的遞減順序?yàn)椋篢i2O3→TiN→Ti4C2S2→Ti(CN) →TC。因此,煉鋼過程中先加鋁脫氧，減少鋼中的氧含量，然后再加Ti固N(yùn)，再加硼鐵，最后進(jìn)行鈣處理來保證鋼中有效硼的存在。

2 Ti/N在35MnBH中的作用機(jī)理

鋼中隨Ti含量的增加，鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度增加，但當(dāng)超過0.12%的Ti的含量時(shí)，強(qiáng)度增加已趨于平緩。繼續(xù)增加鋼中的Ti含量，對強(qiáng)度無任何貢獻(xiàn)，并可能使粗大Ti(C,N)顆粒增加，損害鋼的成形性能。既浪費(fèi)Ti合金成本，又影響鋼的性能，因而必須控制Ti含量的上限要求[4]。

此外，為了改善鋼的塑性，在鋼中添加Ti元素時(shí)，一定要合理控制鋼的化學(xué)成分。中低碳鋼中Ti、N的比值會影響鋼的高溫塑性。N、Ti之比較高時(shí)，例如Ti:N=4.0:1時(shí)，奧氏體晶界處通常析出小于10nm的TiN顆粒，而當(dāng)Ti、N之比較低時(shí)，例如Ti:N=2:1時(shí)，奧氏體晶界處則析出尺寸一般超過50nm的TiN粗大顆粒。研究指出：當(dāng)顆粒尺寸大于50nm時(shí)，顆粒就會降低鋼的塑性，當(dāng)顆粒尺寸大于10nm左右時(shí)，也會引發(fā)鋼中出現(xiàn)橫向裂紋。因此，降低Ti、N之比，會破壞鋼的塑性。研究表明，如圖1所示[5]，硼鋼淬透性首先隨Ti/N的增加而升高,然后隨Ti/N的增加趨于平穩(wěn)，最后隨Ti/N的增加而下降。因此，35MnBH鋼中Ti元素最佳加入量以保證4.0

圖1 Ti/N對淬透性深度的影響

3 Ti/N在35MnBH中控制實(shí)踐

3.1 工藝流程

高爐鐵水→轉(zhuǎn)爐冶煉→LF爐精煉→VD爐真空脫氣處理→連鑄機(jī)→鑄坯檢查→棒材廠軋制→檢驗(yàn)入庫

3.2 控制措施

在冶煉過程中，轉(zhuǎn)爐做好終點(diǎn)控制，要求終點(diǎn)碳≥0.06%，避免鋼水過氧化。出鋼時(shí)采用滑板擋渣，避免鋼包下渣；

LF爐外精煉過程應(yīng)采取快速造白渣工藝，保持精煉過程中白渣精煉時(shí)間≥20min，以保證脫硫和脫氧效果。待脫氧完全后加入TiFe30合金，考慮VD爐真空過程中會有0.003%左右Ti含量的損失，因此控制LF爐出站Ti含量為0.030%-0.035%，同時(shí)生產(chǎn)過程保持LF爐內(nèi)微正壓，避免鋼水吸氣增N；

VD爐真空處理過程中要求真空度67Pa以下，保真空時(shí)間10±1min，以有效控制破真空后鋼中的氣體N含量，同時(shí)也能有效促進(jìn)大尺寸夾雜物的上?。?/p>

連鑄工序采用全程保護(hù)澆注，確保長水口氬封，并使用長水口密封墊、浸入式水口密封良好，中間包內(nèi)加雙層覆蓋劑，避免鋼水二次氧化。

4 實(shí)踐效果

采取上述控制措施，某鋼廠試生產(chǎn)6爐35MnBH約 500噸240mm*240mm斷面方坯，經(jīng)軋制成Φ60mm圓鋼。爐號為1#~6#，檢驗(yàn)中包熔煉成分如表1所示。

鋼中氣體N含量及T/Ti檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表1 中包熔煉成分[wt%]

表3 35MnBH檢測各項(xiàng)性能結(jié)果

表2 氣體N含量及Ti/N檢驗(yàn)結(jié)果

圖2所示鑄坯表面酸洗未發(fā)現(xiàn)因BN引起的裂紋等缺陷，圖3所示軋制圓鋼酸洗表面質(zhì)較好。

圖2 鑄坯表面酸洗

圖3 圓鋼表面酸洗

最終材上檢驗(yàn)35MnBH圓鋼端淬、脫碳層、晶粒度、低倍等各項(xiàng)性能檢測如表3所示。

35MnBH圓鋼中夾雜物如表4所示。

表4 35MnBH圓鋼中夾雜物檢測結(jié)果

首次試生產(chǎn)的500余噸35MnBH圓鋼材上各項(xiàng)性能檢驗(yàn)全部滿足協(xié)議要求。目前按上述控制措施已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)8000余噸，35MnBH所有爐次Ti/N全部控制在4.0-8.0之間，圓鋼各項(xiàng)性能合格率100%

5 結(jié)論

試制實(shí)踐證明，在轉(zhuǎn)爐、爐外精煉、真空脫氣處理、連鑄各工序采取3.2中的控制措施，可以使35MnBH鋼中Ti/N穩(wěn)定控制在4.0-8.0之間，完全滿足該鋼種的最佳設(shè)計(jì)要求。圓鋼各項(xiàng)性能均滿足客戶使用要求。