180 t转炉开发高等级汽车锻件用钢42CrMo―1工艺

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　　摘  要：采用180 t转炉-LF-RH-350 mm×470 mm矩形坯连铸机开发高等级汽车锻件用钢42CrMo-1。化学成分利用窄带严格控制，使氧含量≤1.3×10-5，过热度≤22 ℃，并利用电磁搅拌、动态轻压下技术。结果统计的20炉成品汽车锻件用钢平均氧含量为1.1×10-5，晶粒度为7级，各项物理性能均达到高等级锻件用钢要求。
　　关键词：汽车锻件;转炉;锻件用钢;结晶器
　　中图分类号：U466                 文献标识码：A               DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.114
　　
　　 随着我国汽车行业的蓬勃发展，对汽车零部件的需求量越来越大。汽车锻件是汽车制造业中的基础安全件，有数据表明，一辆重型载货汽车需要1 t左右的锻件。人们对汽车锻件需求量的增多使得对汽车锻件用钢材料的需求量也日益增长，对产品的质量要求越来越高，氧含量作为影响钢材疲劳寿命的重要因素，越来越受到人们的重视。本钢转炉生产汽车锻件用钢过程中对氧含量、硬度、夹杂物、力学性能、组织和末端淬透性具有严格的要求，以42CrMo-1为代表的超低氧汽车锻件用钢生产工艺经过多年的摸索及研究，氧含量逐渐趋于稳定，控制在了1.3×10-5以内，大大延长了汽车锻件用钢的疲劳寿命。
　　1  生产工艺流程
　　 本钢42CrMo-1汽车锻件用钢品种工艺为：低P、S铁水→铁水脱S扒渣→180 t转炉脱P冶炼→LF电炉精炼→RH真空精炼→350 mm×470 mm大方坯连铸→加热炉加热→轧前高压水除鳞→粗轧机轧制→800连轧机组→保温→精整工序→超声波探伤→质检检验→入库发货。
　　2  炼钢工艺
　　2.1  转炉吹炼
　　 首先对汽车锻件用钢夹杂物生成机理进行热力学分析，确定夹杂物的生成和控制条件;然后根据转炉终点的碳、氧含量情况，在出钢过程确定该钢种的合金加入顺序及加入量，而且，铝的加入量根据钢水终点碳含量确定――碳含量高时，降低铝的加入量。确保在良好脱氧条件下，减少钢中夹杂物的生成量，以提高钢的洁净度。
　　 根据本钢的实际生产条件，一般42CrMo-1钢出钢加铝过程在加完增碳剂条件下进行，此时[O]≤0.05%.
　　 以铝脱氧可以获得较低的溶解氧水平，在现场实际生产条件下，钢中会有较多的Al2O3夹杂物生成，在精炼中要对Ca进行处理，对Al2O3夹杂物进行改性。
　　2.2  精炼工艺
　　 LF采用白渣操作，脱氧剂（铝粒、碳粉等）在石灰完全化开后根据炉渣的脱氧情况依次按比例加入，要产出还原性的渣系，确保生产出白渣。在保证渣流动性的条件下，控制渣碱度
　　和渣中的氧势。
　　 RH精炼过程采取抽真空脱气处理，脱出有害气体元素，较好的脱气处理能够促进夹杂物上浮，要求RH脱气循环25 min以上，使化学成分充分满足内控要求，之后进行吹氩搅拌，确保钢中的非金属夹杂物充分上浮进入渣系中。
　　 在进行钙处理时，从理论上讲，随着钙含量的增加，反应产物应该是按C・A6→C・A2→C・A→C12・A7的顺序变化。为得到理想的低熔点钙铝酸盐夹杂物，需严格控制加人钢水的钙量。钙量小，Al2O3无法转变为液态铝酸钙;钙量过大，则有可能生成CaO。
　　2.3  连铸工艺
　　 确保大包、中间包、水口等部位的隔热保温性能，减少因过度散热而导致钢水温降过快，造成死流现象;避免不同钢种连浇，导致过渡坯化学成分异常;要将过热度控制在22 ℃左右，选择拉速与过热度相适应的参数，将拉速调整在0.50 m/min波动。
　　 本钢通过上述的控氧措施，成品汽车锻件用钢保证氧含量在小于等于1.3×10-5的范围内，成品42CrMo-1钢统计20炉中，氧含量平均为1.1×10-5.
　　 在连铸过程中，为了保证铸坯钢液内部成分的均匀性，防止成分偏析，在结晶器中安装了电池搅拌（M-EMS）。在铸坯液心末端安装了末端电磁搅拌（F-EMS），以此来提高铸坯内部凝固时的等轴晶比例，并在铸坯安装上采用了动态轻压下技术，以此来减少铸坯内部的疏松，从而使铸坯的凝固组织产生一定的压下量来补偿铸坯的凝固收缩量，使组织更加均匀、致密，达到改善中心偏析和减少中心疏松的目的。
　　 本钢42CrMo-1汽车锻件用钢在2，3，4辊上都压下4 mm，总压下量12 mm，铸坯疏松、缩孔明显减轻，等轴晶率平均达到58%.
　　3  化学成分
　　 钢材的化学成分是保证钢材性能的首要条件，在保证工艺条件不变的前提下，化学成分窄带控制、稳定性、均匀性是保证钢材性能的前提条件。在实际生产中，要采用包内合金化与RH成分微调相结合的方法。
　　4  结论
　　 严格控制转炉冶炼、精炼过程操作，并对钙处理进行详细计算，矩形坯连铸过程中，严格控制过热度，并投入一系列的质量控制设备，保证成品成分、42CrMo-1汽车用钢铸坯的内部质量;铸坯经过加热、初轧及连轧机组后可得到表面质量好、内部组织均匀、氧含量低的细晶钢材;汽车锻件用钢化学成分实行窄带严格控制，确保了产品内部组织的均匀性和物理性能，得到了42CrMo-1汽车用钢铸坯，满足了高端市场的产品要求。
　　参考文献
　　[1]钟晓丹.矩形坯内部裂纹的分析及防止措施[J].本钢技术，2008（4）.
　　 〔编辑：王霞〕
　　
　　Development of Steel 42CrMo-1 for High Grade Automobile Forgings by 180 Tons Converter
　　Zhang Qun， Zhao Qianshui
　　Abstract： Development of high grade Automotive Forgings Using 180 tons steel mm * 470 -LF-RH-350 * mm steel 42CrMo-1. Chemical composition using narrowband strictly controlled， so that the oxygen content is less than or equal to 1.3 * 10-5， heat is less than or equal to 22 degrees centigrade， and the use of electromagnetic stirring， dynamic soft reduction technology. Results the average oxygen content of the steel in the 20 - furnace of the - furnace is 1.1 * 10-5， the grain size is 7， and the physical properties of the furnace are high - grade forgings.
　　Key words： automobile forging; converter; steel for forging; mold
　　文章编号：2095-6835（2015）14-0115-01
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