高祥明

（1.東北大學(xué)，遼寧 沈陽 110000；2.山東鋼鐵股份有限公司，山東 萊蕪 271100）

近年來，在社會(huì)逐步發(fā)展的大背景下，我國鋼鐵行業(yè)呈現(xiàn)了快速的發(fā)展趨勢(shì)。而對(duì)于鋼材加工生產(chǎn)來說，為鋼鐵企業(yè)非常重要的工作內(nèi)容之一，在鋼材加工生產(chǎn)過程中，需確保加工工藝技術(shù)落實(shí)到位，進(jìn)而提高加工鋼材的性能及質(zhì)量。但是，實(shí)踐工作發(fā)現(xiàn)在2.25Cr-1Mo-0.25V材質(zhì)加氫鋼生產(chǎn)加工過程中存在氣性能不合格的問題，考慮到其性能的提升，進(jìn)而促進(jìn)其產(chǎn)品質(zhì)量的提升，因此本課題針對(duì)“2.25Cr-1Mo-0.25V材質(zhì)加氫鋼性能不合原因及解決措施”進(jìn)行分析研究具備顯著的價(jià)值意義。

1 加工工藝技術(shù)分析

本次研究以“承制的某加氫反應(yīng)器筒節(jié)鍛件，基于調(diào)質(zhì)之后引發(fā)批量性能不合格質(zhì)量隱患問題”作為主要的研究?jī)?nèi)容，所使用的加氫反應(yīng)器筒節(jié)鍛件尺寸及取樣要求如下圖1所示：

圖1 加氫反應(yīng)器筒節(jié)鍛件尺寸及取樣要求

在本次2.25Cr-1Mo-0.25V材質(zhì)加氫鋼生產(chǎn)加工過程中，涉及的加工工藝內(nèi)容如下：

（1）基于粗加工作業(yè)完成之后，以專用的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施超聲檢測(cè)操作，進(jìn)一步進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收；然后基于筒節(jié)上端周向?qū)ΨQ180°各焊上熱緩沖塊1塊，通過四周角焊縫焊接處理，將1個(gè)通氣孔留下。

（2）在調(diào)質(zhì)之后，根據(jù)取樣圖對(duì)性能試料割取，其中 試 料A和 試 料B軸 向 對(duì) 稱180° ；試 塊A-1（B-1）的尺 寸 為320mm×150mm×T；試 塊A-2（B-2）的 尺 寸 為390mm×150mm×T；其中T指的是壁厚，并且基于外表面印有顱卡號(hào)和相對(duì)應(yīng)試塊的字樣。

（3）對(duì) 試 塊A-1（B-1）朝 各 個(gè) 氣 割 面 均 勻 加 工 成290mm×120mm×T之后，然后根據(jù)筒節(jié)試樣分布圖進(jìn)行加工，加工為T/2及外表面試片。而對(duì)于試塊A-2（B-2），則朝各氣割面均勻加工為360mm×120mm×T之后，進(jìn)一步朝壁厚方向，在內(nèi)外表面均勻加工的基礎(chǔ)上，使其和T/2位置接近，其試片的尺寸為360mm×120mm×30mm。

（4）上述各試片在轉(zhuǎn)移印記之后，均進(jìn)行送檢，根據(jù)筒節(jié)試樣分布圖加工試驗(yàn)，并進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)工作。如下表1所示，為鍛件性能和金相組織的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求：

2 性能不合格問題及原因分析

2.1 性能不合格問題

本次在加氫反應(yīng)器筒節(jié)鍛件加工生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)調(diào)質(zhì)之后，均發(fā)生了沖擊性能不合格的問題，每組沖擊均呈現(xiàn)了性能不合格的問題，包括：常溫拉伸性能不合格、454℃拉伸性能不合格以及金相組織沒有達(dá)到＞90%貝氏體的標(biāo)準(zhǔn)要求等。

2.2 原因分析

通過進(jìn)一步的研究分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致性能不合格的主要原因包括：

2.2.1 基于沖擊性能層面的分析

在沖擊性能分析過程中，使用了電鏡檢測(cè)的方法，多沖擊斷口的形態(tài)進(jìn)行檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)夾雜缺陷為氧化鋁。而對(duì)于2.25Cr-1Mo-0.25V材質(zhì)加氫鋼來說，其材質(zhì)為鋁鎮(zhèn)靜鋼，基于脫氧及澆注期間，有大量的Al2O3夾雜生成，基于鋼錠開澆的情況下，對(duì)于被氧氣污染的鋼液來說，沒有徹底放干凈，在置入鋼錠膜之后，這部分鋼液存在大量的氧化物夾雜，特別是處于鋁鎮(zhèn)鋼液當(dāng)中，存在許多的Al2O3夾雜。在水口容積低的情況下，對(duì)于受到污染的鋼液，或處于鋼液中的夾雜易擴(kuò)散到錠身水口端，當(dāng)在鍛件上殘留，便會(huì)使超標(biāo)缺陷形成?；阡撳V澆注過程中，所產(chǎn)生的夾雜在受到流沖擊的影響以及擾動(dòng)的影響之下，易在模壁附近聚集，且這個(gè)位置鋼水流動(dòng)性不理想，易快速發(fā)生凝固，進(jìn)而使夾雜不易排出。此外，因鋼錠頂部落下的結(jié)晶雨和從側(cè)壁生長(zhǎng)出來的樹枝晶支臂熔斷及折斷所產(chǎn)生的自由晶，會(huì)讓鋼錠下部產(chǎn)生一個(gè)沉積堆；基于一定條件下，受高度偏高的影響，當(dāng)鍛造沖孔時(shí)難以將沉積堆徹底去除干凈。

表1·鍛件性能和金相組織的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求

2.2.2 基于金相組織層面的分析

在金相組織分析過程中，由于鍛件調(diào)質(zhì)之后，在金相組織當(dāng)中有鐵素體存在，因鐵素體所占比重提升，導(dǎo)致材料的基本性能受到了負(fù)面影響，進(jìn)一步易導(dǎo)致沖擊不合格問題的出現(xiàn)。同時(shí)，根據(jù)鐵素體的組織形貌特征以及分布規(guī)律發(fā)現(xiàn)，此種鐵素體組織主要是因?yàn)榇慊瓠h(huán)節(jié)冷速偏低所致，在使淬火冷卻速度提升的條件下，可以使這種鐵素體組織得到有效去除。

3 相關(guān)解決措施的實(shí)施

結(jié)合上述分析可知，對(duì)于本次研究出現(xiàn)的2.25Cr-1Mo-0.25V材質(zhì)加氫鋼性能不合格問題，其關(guān)鍵的原因體現(xiàn)在兩個(gè)方面：其一，Al2O3夾雜物存在；其二，調(diào)質(zhì)之后，金相組織不合格。結(jié)合這兩方面的原因，為了提高2.25Cr-1Mo-0.25V材質(zhì)加氫鋼的性能及質(zhì)量，有必要采取有效解決措施，具體解決措施如下：

（1）基于煉鋼期間，加強(qiáng)Al及Mg含量的控制，適當(dāng)將微量Ca添加進(jìn)去，并增加凈空的高度，確保結(jié)晶雨及受到污染的鋼液可以置入水口內(nèi)部；同時(shí)，對(duì)于沉積堆的高度需降低，確保錠身的清潔，讓這部分夾雜物于鍛造當(dāng)中可以完全清除干凈，進(jìn)一步使氧化鋁的產(chǎn)生得到有效降低。此外，處于澆注之前，需根據(jù)規(guī)范的工藝要求，完成氬氣的置換，并做好注流保護(hù)方面的工作，使鋼水二次氧化的發(fā)生得到有效防范。

（2）做好鍛造期間質(zhì)量控制的強(qiáng)化工作，對(duì)于水口切除量，需結(jié)合內(nèi)部控制規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，確保有150mm，避免水口端內(nèi)部缺陷附帶至鍛件本體，進(jìn)而避免質(zhì)量缺陷的出現(xiàn)。

（3）對(duì)相關(guān)熱處理工藝參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，并結(jié)合鍛件的性能，確保其他性能不受到影響的條件下，合理調(diào)整熱處理工藝回火溫度，即從之前的685℃～700℃調(diào)整到690℃～700℃，使回火溫度的下限得到有效提升，卻奧回火溫度能夠在690℃及以上，并將鍛件的具體料溫精確控制到695℃到700℃之間，進(jìn)一步確保沖擊值的提升。

（4）因此次鍛件的金相組織沒有＞90%貝氏體，所以基于后續(xù)調(diào)質(zhì)熱處理期間，確保淬火吊運(yùn)的時(shí)間從原工藝要求的≤10分鐘，降低至6分鐘及以下，確保淬火狀態(tài)下，基于出爐至入水時(shí)間盡可能地縮短，進(jìn)一步確保鍛件的溫度能夠少量流失。同時(shí)，在淬火過程中，需加強(qiáng)立噴的監(jiān)控應(yīng)用，在試水條件下加強(qiáng)對(duì)漏水點(diǎn)的檢查，并做好定期維修保養(yǎng)工作。

4 結(jié)語

綜上所述，2.25Cr-1Mo-0.25V材質(zhì)加氫鋼存在性能不合格的問題，通過原因分析，發(fā)現(xiàn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：其一為沒存在Al2O3夾雜物；其二，為調(diào)質(zhì)之后金相組織不合格。為了解決這些問題，便有必要做好相應(yīng)的解決工作，比如在煉鋼期間加強(qiáng)Al及Mg含量的控制，適當(dāng)添加微量Ca，并增加凈空的高度等；又比如，加強(qiáng)鍛造期間質(zhì)量控制，對(duì)相關(guān)熱處理工藝參數(shù)進(jìn)行微調(diào)處理等。相信做好以上處理工作，2.25Cr-1Mo-0.25V材質(zhì)加氫鋼的性能及質(zhì)量將能夠得到有效提升。