劉 營，楊建勇，康愛元，溫日春，翁躍鈞

1 前言

在高強度冷鐓鋼系列中，從合金成分來看有Cr、Cr-Mo、Cr-Ni、Ni、Ni-Cr-Mo、Mn、Mn-Cr等系列，Cr系冷鐓鋼以各項性能指標滿足10.9級以上高強度標準件技術要求。Cr是與碳親合力較強的碳化物形成元素，基本上是置換滲碳體內的鐵原子形成穩(wěn)定性較高的合金滲碳體，可增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，防止奧氏體晶粒的粗大，其冷鐓合格率達到97%以上?？紤]到鋼的冷鐓性能和強度、塑性、韌性匹配，化學成分設計依據GB／T 6478《冷鐓和冷擠壓用鋼》中的ML40Cr化學成分體系，在實際冶煉控制過程中，適當降低鋼中碳含量，同時減少鋼中P、S含量，提高鋼水純凈度，承鋼公司利用BOF—LF—CC工藝流程生產了高強度冷鐓鋼ML40Cr。鋼的成分控制穩(wěn)定，鋼中氮含量得到有效控制，產品質量完全能夠滿足客戶要求。

2 生產工藝

ML40Cr鋼種化學成分要求如表1所示。

表1 ML40Cr鋼種化學成分（質量分數(shù)）%

承鋼120 t煉鋼系統(tǒng)設備情況：鐵水脫硫、脫磷裝置各1套，3座120 t轉爐，兩座120 t雙工位LF精煉爐，1座120 t雙工位VD爐，兩臺八機八流小方坯（165 mm×165 mm），1臺四機四流板坯連鑄機。

工藝路線：鐵水預處理→轉爐→LF爐精煉→方坯連鑄大中包保護澆鑄。

2.1 轉爐冶煉

1）終點控制。轉爐嚴格控制終點C、P、S含量及溫度，采用造雙渣操作，石灰消耗（30～35）kg/t,實行1拉1吹操作工藝，終點C控制在0.15%～0.20%，P含量控制在0.008%～0.010%。入轉爐鐵水經過鐵水預處理后S，含量達到0.010%以內，轉爐終點S在0.015%以內。

2）擋渣出鋼。出鋼前提前吹氬3 min以上，出鋼過程中采用全程底吹氬，保證鋼液成分和溫度的均勻。出鋼后采用擋渣球擋渣，最大程度減少鋼包里的下渣量，確保在LF處理時迅速造渣及在精煉過程鋼水回Si、回P，鋼水增P控制在0.002%以內。

3）出鋼合金化。采用電石、臺鋁、低碳錳鐵脫氧［1-2］。在出鋼前或者出鋼 1/4前加人 CaC2，在高溫、高氧勢的鋼水中，在底吹氬攪拌下，CaC2完全可以和鋼水中的氧進行反應。若同時加入兩種脫氧劑勢必造成鋁的優(yōu)先反應，而CaC2則無法起到降低臺鋁消耗的作用。必須嚴格控制兩種脫氧劑的加入順序和時間間隔。在出鋼前或出鋼1/5后開始加入CaC2，出鋼1/2后加入臺鋁、低碳錳鐵，能夠保證足夠的時間發(fā)揮CaC2脫氧的作用，生成CO氣體不但可以加強鋼液攪拌，同時也減少鋼水增氮，而且生成CO氣體彌散在鋼液中，并帶動小顆粒A1203碰撞形成團簇狀大顆粒脫氧產物上浮，從而提高鋼水的潔凈度。

2.2 LF精煉

1）渣料配比。根據生產實際情況，為了保證爐渣有一定的堿度，使爐渣具有較強吸附夾雜的能力，同時為了加快精煉節(jié)奏，轉爐出鋼過程中加入頂渣低硅精煉渣和石灰均為4 kg/t。縮短精煉化渣時間長，縮短精煉造渣、成渣時間。鋼包車到加熱位后，加入的渣料一般為3～4 kg/t，螢石球可根據渣的流動性適當調整，降低爐渣的黏度。控制造渣料成分見表2。

表2 造渣料含硅物料成分 %

2）白渣操作。通電化渣后加人脫氧劑，精煉爐操作必須做到黃白渣出鋼。采用擴散脫氧的方法將鋁粒、電石粉等加入渣面進行脫氧，電石加入量：80 kg/爐，鋁粉為50～100 kg/爐。由于脫氧是在鋼渣面上進行，其產物進入爐氣，或被爐渣吸收，不會污染鋼液。其化學反應式為：

在精煉過程中，由于鋼液底吹氬攪拌，改善了氧在鋼中的擴散速度，使氧在渣鋼中的分配短時間內就能接近或達到平衡。

3）精煉終渣成分的控制。出鋼時加入精煉合成渣及石灰，與脫氧產物形成接近7Al2O3·12CaO的組分，熔點低［2］，易吸附脫氧產物Al2O3；堿度高又含鋁，有利于深脫氧脫硫；Al2O3和CaF2的加入能改善合成精煉渣的熔點和流動性；MgO的存在，在改善合成精煉渣的熔點同時還能夠減緩渣對鋼包包襯的侵蝕；燒堿（即碳酸根）進入鋼液后可分解出大量的CO2，對鋼液有攪拌作用，促進夾雜物碰撞、絮凝、長大和上浮。上浮產物基本上就是7Al2O3·12CaO，利用它可以顯著降低合成渣的熔點，提高鋼水潔凈度。表3為生產LF爐精煉終渣化學成分。

表3 LF爐終渣成分 %

4）鈣處理、軟吹。鈣處理鋁脫氧鋼液時，鈣鋁酸鹽夾雜物以液體上浮排除，或以球狀均勻存在鋼中，達到改善夾雜物的目的。為了使鋼中（A1203）夾雜達到變性處理的目的，在精煉處理時，喂入FeCa線200～400 m/爐，鈣鋁比為0.1～0.2，弱吹氬時間≥15 min。從實際情況看，通過以上鈣處理及軟吹，可以大幅度提高鋼水的純凈度。

2.3 方坯連鑄

保證大包100%自開，尤其澆鑄第1爐必須用氬氣排凈中包內腔空氣，防止鋼液被二次氧化；大包至中包使用鋁碳質長水口氬封保護澆注，并保證水口垂直，防止鋼水二次氧化，保證中間包鋼液面無裸露。氮的有害影響主要是造成淬火時效和應變時效，造成鋼的韌性下降，使鋼材變脆。

由于鋁能與氮結合成AlN，在加入足夠量的鋁時，就可以減弱或完全消除這兩種在較低溫度下發(fā)生的時效現(xiàn)象。經過生產實踐，從精煉起吊到連鑄開澆后，澆鋼過程Al燒損控制在≤0.006%以內，且從大包到中包鋼水增氮＜5×10-6，中包到結晶器鋼水增氮＜3×10-6。各個環(huán)節(jié)鋼水氮含量的變化如表4所示。

表4 鋼水氮含量（×10-6）

2.4 鑄坯質量檢測結果

對鑄坯低倍質量、外形及鑄坯內部質量進行檢驗，疏松、角裂等都符合客戶要求,無角裂、中間裂紋及針孔。

3 結論

3.1 轉爐采用造雙渣終點P控制在0.006%～0.010%，石灰消耗為30～35 kg/t，出鋼嚴禁下渣降低回磷以及減輕精煉擴散脫氧負擔。前期采用氬氣置換并采用電石預脫氧，減少臺鋁產生的脫氧產物以提高鋼水的純凈度，以及出鋼過程增氮。

3.2 控制好LF爐整個過程還原氣氛以及底吹氬氣流量，減少鋼水二次氧化，減少過程鋁燒損控制在≤0.01%范圍。減少鋼水吸氮，精煉結束后氮含量控制?。?5～55）×10-6，促進鋼中脫氧產物及時上浮。精煉結束后確保15 min的弱攪拌時間。

3.3 連鑄做好大包氬封及中包保護，防止鋼水的二次氧化，燒損控制在≤0.006%以內，且從大包到中包鋼水增氮＜5×10-6，中包到結晶器鋼水增氮＜3×10-6。

參考文獻：

［1］ 傅杰.鋼冶金過程動力學［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2001．

［2］ 張鑒.爐外精煉的理論與實踐［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1996．