改进舵杆用碳锰钢质量的冶炼措施

胡建东　李金良　高建军(天津重型装备工程研究有限公司，天津300457)



改进舵杆用碳锰钢质量的冶炼措施

胡建东李金良高建军
(天津重型装备工程研究有限公司，天津300457)

摘要:针对舵杆用碳锰钢生产过程中存在的质量问题及碳锰钢检测标准的严格要求，提出了控制硫含量、微合金化及降低冶炼温度的一系列改进措施，有效改善了碳锰钢锭质量。

关键词:舵杆用碳锰钢;硫含量;冶炼

碳锰钢舵杆产品一直存在MnS夹杂物，而对舵杆产品的检测标准及性能要求越来越严格，导致舵杆产品的合格率较低。针对上述情况，对碳锰钢的生产过程进行了研究和探讨，主要从冶炼浇注方面提出了改进措施。

1　存在的问题

舵杆产品使用的碳锰钢的冶炼工艺采用:电炉冶炼→LF + VD精炼→真空浇注+塞棒吹氩。冶炼控制的化学成分见表1。表2给出了部分产品的检测结果。从表2可以看出，主要问题是A 类(硫化物)夹杂物超标。

2　原因分析

经高倍检验和扫描电镜断口分析，得出引起检测结果不合格的主要因素为MnS类夹杂物，如图1所示。

3　冶炼改进措施

针对出现的问题，公司使用了喂Si-Ca线变性处理，但是效果不明显。经过进一步的研究，公司在冶炼、锻造、热处理等方面提出了一系列的改进措施，冶炼方面主要从硫含量的控制、微合金化的控制和温度控制几方面进行了改进。

3．1硫含量的控制

MnS夹杂物按其形态和分布的不同分为三类，分别为I类夹杂物、II类夹杂物和III类夹杂［1］物。I类夹杂物为球状，无规则分布;Ⅱ类夹杂物沿晶界分布或呈扇状分布;Ⅲ类夹杂物呈块状，无规则分布。硫化锰的形态受钢中硫含量的影响，在钢中分别加入0．004%、0．01%、0．05%、0．10%、0．65%的［S］，得出:硫含量为0．004%～0．01%时，形成I类硫化物; S含量为0．05%时形成Ⅱ类硫化物，并且随着硫含量增高，Ⅱ类硫化物也随之增多。

为减少MnS对产品质量的影响，冶炼过程中采取在精炼炉中加入碳粉、铝粉的方法进行扩散脱氧，在精炼前期控制Al加入，形成稳定的还原

表1　舵杆用碳锰钢的化学成分(质量分数，%)Table 1　Chemical composition of carbon manganese steel for rudder stock ( mass fraction，%)

表2　舵杆用碳锰钢检测结果Table 2　Tested results of carbon manganese steel for rudder stock

图1　高倍检验及扫描电镜断口分析Figure 1　 Microstructure test and scanning electron microscope fracture analysis

图2　改进工艺后生产的碳锰钢中夹杂物金相照片Figure 2　The inclusion metallograph of carbon manganese steel after process improvement

性环境，利于脱［S］，控制［S］≤0．003%时方可调整合金元素。

3．2微合金化的控制

Nb是常用的微合金化元素之一，加入微量Nb能稳定奥氏体中的位错结构，阻止了新相组织的进一步长大。微量的Nb足可以使钢得到极好的综合性能。在低Nb浓度下，钢的屈服强度增长较快，并且和浓度成正比。当Nb含量大于0．03%时，强化效果就开始降低。有研究表明，当Nb含量大于0．06%时，多余的Nb对钢将不再有强化作用［2］。为提高钢的力学性能，控制夹杂物在晶界处的析出长大，在生产过程中控制加入0．035%的Nb。

3．3温度控制

钢中夹杂物的增加除了内生以外，大部分来源于外来夹杂物。特别是在真空处理过程中，由于钢液搅动剧烈，钢水对钢包的冲刷强烈，增加了钢水污染的几率。降低钢水进真空的温度是一个有效减轻冲刷作用的途径，将生产过程中钢水进真空的温度由原来的( 1 650±10)℃降低为( 1 640±10)℃。

凝固速度慢会增加S的偏析，硫化物颗粒大小也受凝固速度的影响，硫化物的平均直径随凝固时间的增加而增大。为有效控制MnS在晶界处的析出长大，降低了碳锰钢的浇注温度，浇注温度由( 1 570±10)℃调整到( 1 560±10)℃。

4　实施效果

对采用改进措施生产的一个钢锭进行了生产跟踪和取样分析，在检测过程中未发现可记录的缺陷。表3为其夹杂物检测结果，图2为其夹杂物金相照片。

表3　改进后生产的舵杆用碳锰钢检测结果Table 3　Tested results of carbon manganese steel for rudder stock after improvement

5　结论

为提高舵杆用碳锰钢的质量，达到舵杆产品的检测标准，提出了控制［S］≤0．003%、添加微合金［Nb］≈0．035%、钢水进真空的温度降低为( 1 640±10)℃及浇注温度调整到( 1 560±10)℃等一系列措施，有效改善了舵杆用碳锰钢锭质量。

参考文献

［1］李代钟．钢中硫化物夹杂物球化和对钢性能的影响［J］．钢铁研究学报，1992，4( 2) : 97－101．

［2］韩孝永．铌、钒、钛在微合金钢中的作用［J］．宽厚板，2006，12( 1) : 39－41．

编辑杜敏

专利

专利名称:中频淬火感应器大直径矩形铜管的弯圆装置

专利申请号: CN201220184281．7公开号: CN202610265U

申请日:2012．04．27公开日:2012．12．19

申请人:上海宝钢工业技术服务有限公司

本实用新型公开了一种中频淬火感应器大直径矩形铜管的弯圆装置，即在工作台上通过定位销设置旋转靠模，旋转靠模一侧设置定位模，前后固定铁墩分别设于所述工作台两侧，铁棒穿入前固定铁墩通孔后固定连接固定铁板，螺栓穿入定型模后通过连接环后连接铁棒，C形夹具设于旋转靠模周边，定滑轮设于后固定铁墩上，铁链围绕旋转靠轮外圈并一端通过卸扣连接C形夹具、另一端连接钢丝绳一端，钢丝绳另一端穿入定滑轮后连接牵拉部件。本弯圆装置降低了铜管弯圆的劳动强度，并使弯制成形后的矩形铜管四周外壁平整光洁，成形后的感应器平整度好，椭圆度小，从而提高了感应器的制作质量和工件表面淬火的效果。

专利名称:卧式离心铸造机大直径型筒清理刷杆

专利申请号: CN201210269039．4公开号: CN102836985A

申请日:2012．07．21公开日:2012．12．26

申请人:古朝雄

本发明公开了一种卧式离心铸造机大直径型筒清理刷杆，它包括刷杆、钢丝轮、风动头、风管。风管连接风动头，风动头连接钢丝轮，所述刷杆架设在清理车上，它还包括延长臂，所述延长臂始端连接刷杆末端，终端连接风动头，所述延长臂水平设置，并与刷杆垂直。该装置结构简单，使用方便，以机械工作代替了人工手动操作的弊端，减少了工人的劳动强度，提高了工作效率，缩短了生产周期。

专利名称:大型铸件消失模涂料及其制备方法

专利申请号: CN201210379149．6公开号: CN102836961A

申请日:2012．10．09公开日:2012．12．26

申请人:嘉禾巨人机床有限公司

本发明公开了一种大型铸件消失模涂料，其组成及其重量份为:石英粉18份、钾长石粉14份、棕刚玉8份、白刚玉5份、铝矾土15份、滑石粉20份、石墨粉20份、乳胶1．5份、硅溶胶2份、树脂粒1．5份、钠基膨润土1份、甲基纤维素0．5份、高锰酸钾0．2份、水50份。其制备方法包括如下步骤: ( 1)先将所述比例的乳胶、硅溶胶、树脂粒和水混合搅拌使充分溶解，静置10 min; ( 2)按所述比例加其余组分材料，边加边搅拌，搅拌4 h即可。使用本发明涂料的消失模强度高、耐高温性能好、溃散性好，能克服5 t以上大型铸件易变形、表面光洁度差的缺陷，适于5 t以上大型铸件的铸造。制备方法简单、可靠，成本低。

专利名称:一种改善大型锻件夹杂物缺陷的方法

专利申请号: CN201210341938．0公开号: CN102836940A

申请日:2012．08．31公开日:2012．12．26

申请人:太原重工股份有限公司

一种改善大型锻件夹杂物缺陷的方法，涉及大型锻件的生产。解决传统方法使钢锭补缩通道的夹杂物向锻件本体延伸，影响锻件内部质量的问题。本发明的方法步骤是: ( 1)钢锭浇注后，在模内冷至锭身钢水完全凝固、冒口钢水基本凝固时，热钢锭运至水压机车间; ( 2)热钢锭直接置于水压机上进行“压钳把”锻造，压钳把的位置要在钢锭冒口端上锭身100 mm处; ( 3)锻造钳把至要求尺寸，切齐钳把端部; ( 4)钢锭装入加热炉加热至锻造温度; ( 5)继续拔长锭身至工艺要求尺寸。本发明用于大型锻件的生产，锻造时，钢锭凝固补缩通道夹杂物向冒口端部移动，从而提高锻件本体的检测合格率，改善了大型锻件的内部质量，同时提高了钢锭的利用率。

专利名称:一种连铸大包保护套管

专利申请号: CN201220230651．6公开号: CN202621864U

申请日:2012．05．22公开日:2012．12．26

申请人:武汉钢铁(集团)公司

本实用新型公开了连铸设备领域的一种连铸大包保护套管，以解决目前钢液开浇二次氧化和水口溢钢的问题。保护套管内腔上部为直筒段，下部为直径较大的扩张段，上部和下部之间平滑过渡，在下部扩张段内壁附着有Ca合金层。本实用新型在不增添其他设备的前提下，由于开浇过程中Ca合金层逐步熔化并被带入钢液，可实现开浇中包钢液夹杂物钙处理功能，能有效防止二次氧化夹杂物对钢质和生产的危害;由于保护套管下部设有扩张段，钢液浇注更顺畅，下口可没入钢液开浇，不会造成水口溢钢，可有效防止开浇二次氧化和长水口卷渣。

专利名称:自由锻造油压机大通径卸压系统

专利申请号: CN201220287531．X公开号: CN202621804U

申请日:2012．06．19公开日:2012．12．26

申请人:通裕重工股份有限公司

一种自由锻造油压机大通径卸压系统，涉及一种油压机械。该系统设置在油压机上部，进口和油缸连接，出口直插上油箱。主阀上的单向节流阀是对一般插装阀的通径进行了加大。阀块结构中可调单向节流阀与比例先导阀之间连接有可反向流动的插装阀，插装阀其中一端连接可调压力的液控换向阀。该阀结构上不是由两个插装式比例阀并联，而是采用了一个独立的卸压阀。本实用新型采用的是先慢后快的三级卸压技术，能够迅速减小压力、不产生震动，压机运行平稳;采用一个独立的卸压阀，减小了体积。

专利名称:一种大型框架屏柜焊接垂直度保证装置

专利申请号: CN201420294844．7公开号: CN203853731U

申请日:2014．06．05公开日:2014．10．01

申请人:株洲南车时代电气股份有限公司

本实用新型公开了一种大型框架屏柜焊接垂直度保证装置。该装置包括的平台上装有至少两个压板和设置在压板一侧且竖向布置的框架，在框架与压板之间连接有至少两根长度可调节的拉杆。本实用新型使用方便易操作。

(金专提供)

栏目编辑杜敏

Quality Improvement Measures of Smelting Process of Carbon Manganese Steel for Rudder Stock

Hu Jiandong，Li Jinliang，Gao Jianjun

Abstract:Against the quality problem of carbon manganese steel for rudder stock existed in the production process and the strict requirements of testing standard of carbon manganese steel，a series of improvement measures，such as controlling the sulphur content，microalloying and reducing the smelting temperature have been presented，so as to effectively improve the quality of carbon manganese steel ingot．

Key words:carbon manganese steel for rudder stock; sulphur content; smelting

收稿日期:2015—03—03

文献标志码:B

中图分类号:TF03