100t BOF-LF-RH-CC 流程生產(chǎn)彈性擋圈用鋼C67S的工藝實(shí)踐

馬兆紅

（南京鋼鐵股份有限公司特鋼事業(yè)部技術(shù)研發(fā)處，江蘇 南京 210000）

彈性擋圈用鋼要求具有穩(wěn)定的化學(xué)成分、較高的純凈度，細(xì)晶粒、良好的力學(xué)性能。2014 年以前彈性擋圈用鋼大部分依賴進(jìn)口。為了實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，2014 年11 月南鋼采用二火材工藝，即電爐連鑄320*480mm 大方坯-大棒廠開(kāi)坯-帶鋼熱軋，成功開(kāi)發(fā)出彈性擋圈用鋼C67S。并于2015 年6 月優(yōu)化工藝改為一火材工藝，即電爐連鑄150*150mm、150*220mm 小方坯-帶鋼熱軋，生產(chǎn)C67S。為進(jìn)一步提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，南鋼于2018 年5 月開(kāi)發(fā)出轉(zhuǎn)爐150*150mm、150*220mm 小方坯-帶鋼熱軋C67S。目前南鋼已具有批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐C67S 的能力，實(shí)物質(zhì)量達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，該品種市場(chǎng)占有率達(dá)80%。

1 C67S擋圈用鋼生產(chǎn)工藝

轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)C67S 工藝流程為：100 噸氧氣頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐冶煉→LF 爐精煉→RH 爐精煉→150*150mm、150*220mm 方坯連鑄→鑄坯檢驗(yàn)→鋼坯切割→驗(yàn)收→加熱→軋制→卷取→檢驗(yàn)→噴字→入庫(kù)。

1.1 轉(zhuǎn)爐冶煉

轉(zhuǎn)爐入爐鐵水要求P ≤0.15%、S ≤0.15%。采用高拉碳工藝，防止鋼水過(guò)氧化，終點(diǎn)[O]≤400ppm，C ≥0.08%，P ≤0.015%。冶煉過(guò)程中底吹A(chǔ)r 攪拌，促進(jìn)鋼渣平衡。采用滑板擋渣出鋼，出鋼至1/3 加入脫氧劑和合金脫氧合金化。C、Si、Mn、Cr 含量按判定下限調(diào)整。按噸鋼1.0kg 加入鋁塊沉淀脫氧，每爐加入改性精煉渣300kg 造渣。

1.2 LF 工藝

轉(zhuǎn)爐出鋼吹A(chǔ)r 攪拌3min 后，吊包到LF 精煉工位開(kāi)始爐外精煉處理。按噸鋼0.2kg 喂入鋁線沉淀脫氧，精煉過(guò)程中少量多批次加入高純碳化硅擴(kuò)散脫氧，每爐總加入量120kg 左右。為保證脫氧充分，鋼中Als 含量按0.015%～0.040%控制，渣系采用CaO-SiO2-Al2O3，二元堿度控制在2.0～3.0 水平（見(jiàn)表1）。精煉過(guò)程中根據(jù)爐渣堿度和流動(dòng)性適當(dāng)補(bǔ)加石灰和螢石，并按目標(biāo)成分調(diào)整合金成分。成分溫度合格后，吊包到真空位處理。

表1 LF 精煉終渣成分和堿度

1.3 RH 真空處理

鋼水經(jīng)RH 真空處理，能夠有效的去除鋼中的氫、氧、氮?dú)怏w，提高產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量。真空處理真空度1mbar 以內(nèi)，真空保持時(shí)間10min 以上。破真空后喂純鈣棒包心線100m，對(duì)夾雜物進(jìn)行變形處理。喂純鈣棒包心線后軟吹A(chǔ)r 時(shí)間20min 以上，保證夾雜物充分上浮去除。

1.4 連鑄工藝

連鑄中間包采用整體水口、長(zhǎng)水口Ar 封全保護(hù)澆鑄，同時(shí)大包開(kāi)澆前中間包吹A(chǔ)r 處理，防止鋼水二次氧化。使用高碳鋼保護(hù)渣，保護(hù)渣少量多批次向結(jié)晶器內(nèi)加入，保證結(jié)晶器保護(hù)渣渣面不見(jiàn)紅。中包過(guò)熱度10℃～30℃,150*150mm 連鑄拉速2.0m/min～2.2m/min、150*220mm 連鑄拉速1.3m/min～1.5m/min，采用恒拉速澆鑄工藝。使用結(jié)晶器和末端電磁攪拌，浸入式水口插入深度120-150mm。結(jié)晶器液面自動(dòng)控制，液面波動(dòng)≤±6mm。

1.5 連鑄坯質(zhì)量分析

1.5.1 連鑄坯化學(xué)成分分析

冶煉化學(xué)成分如表2 所示。由表可知，彈性擋圈用鋼C67S冶煉化學(xué)成分控制波動(dòng)小、有害元素含量低，有利于提高軋材加工熱處理后的性能穩(wěn)定性。

表2 C67S 冶煉化學(xué)成分/wt.%

1.5.2 鑄坯低倍質(zhì)量分析

（1）連鑄坯低倍宏觀檢測(cè)：

C67S 連鑄坯檢測(cè)情況如表3 所示。

表3 連鑄坯低倍檢測(cè)結(jié)果

（2）鑄坯低倍檢驗(yàn)見(jiàn)圖1。

圖1 鑄坯低倍

連鑄坯低倍酸洗檢驗(yàn)表明，鑄坯質(zhì)量良好，未發(fā)現(xiàn)角裂、皮下裂紋、皮下氣泡、夾雜、縮孔等缺陷，中心疏松、一般疏松、錠型偏析等低倍缺陷級(jí)別在1.0 級(jí)以內(nèi)，均滿足GB/T699-2015 標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.6 帶鋼軋制工藝

1.6.1 鋼坯加熱

加熱爐內(nèi)的氣氛按弱還原性控制，煙氣殘氧量控制在3%以內(nèi)。加熱爐加熱段控制在1060℃～1160℃，均熱段控制在1060℃～1150℃,保證鋼坯斷面溫差小于30℃。

1.6.2 軋制過(guò)程

鑄坯軋制時(shí)，采用AGC 自動(dòng)測(cè)量尺寸。初軋溫度1020℃～1130℃，終軋溫度890℃～960℃，終軋速度為6m/s。軋后鋼帶在平板鏈上空冷，卷取溫度控制630℃～710℃。鋼帶卷取前檢查表面質(zhì)量和尺寸控制，并取樣檢驗(yàn)。

2 半成品及軋材檢驗(yàn)

2.1 半成品檢驗(yàn)

見(jiàn)圖2。

圖2 半成品水浸探傷

為了解內(nèi)在質(zhì)量，取初軋半成品厚度33mm試樣，做水浸探傷檢驗(yàn)，未見(jiàn)裂紋和大顆粒夾雜物缺陷，表明鋼材內(nèi)在純凈度較高。

2.2 軋材成品檢驗(yàn)

（1）力學(xué)性能檢測(cè)見(jiàn)表4。

表4 力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果

（2）硬度檢驗(yàn)見(jiàn)表5。

表5 硬度檢驗(yàn)結(jié)果

（3）夾雜物級(jí)別檢測(cè)。

檢測(cè)結(jié)果夾雜物全部合格，如表6 所示。非金屬夾雜物主要有：D 類細(xì)系0.5 級(jí)和D 類粗系0.5 級(jí), B 類細(xì)系0～0.5 級(jí)，B 類粗系0 級(jí)；未發(fā)現(xiàn)A 類硫化物類、C 類硅酸鹽類和DS 類單顆粒類。

表6 夾雜物檢測(cè)結(jié)果

（4）脫碳層檢驗(yàn)見(jiàn)表7。

表7 脫碳層檢測(cè)結(jié)果

（5）氣體含量。

氣體含量檢測(cè)結(jié)果如表8 所示。經(jīng)RH 真空處理，彈性擋圈用鋼C67S 成品材氣體含量包括[H]在內(nèi)全部控制很好。

表8 氣體含量檢測(cè)結(jié)果

3 結(jié)論

（1）100t 轉(zhuǎn)爐-LF-RH-CC-熱軋工藝生產(chǎn)的彈性擋圈用鋼C67S，化學(xué)成分穩(wěn)定，殘余元素以及O、N、H 含量低，鑄坯未見(jiàn)縮孔、裂紋、氣泡和夾雜等缺陷。

（2）軋材組織細(xì)小均勻、內(nèi)在純凈度較高、夾雜物含量低、脫碳層控制好，硬度、力學(xué)性能達(dá)標(biāo)，表明轉(zhuǎn)爐一火材軋制C67S產(chǎn)品完全滿足加工彈性擋圈的技術(shù)要求。