矿山液压支柱用钢生产工艺研究

吉满刚

（天津荣程联合钢铁集团有限公司，天津 300352）

1 材料性能

27SiMn 的性能优于30Mn2 钢，淬透性较高，在水中临界淬透直径达8mm ～22mm，可切削性良好，冷变形塑性及焊接性中等；另外钢在热处理时韧性减低不多，但却有相当高的强度和耐磨性，特别是水淬时仍有较高的韧性；但是此钢对白点敏感性大，热处理时有回火脆性倾向及过热敏感性。这种钢主要在调质状态下使用，用于制造要求高韧性和耐磨性的热冲压件；也可在正火或热轧供应状态下使用

2 坯料及产品规格

坯料规格：300mm×350mm，330mm×400mm；坯料长度7m ～7.8m，重量：5500kg ～6500kg。

成品规格：φ45mm ～220mm 热轧圆钢。

坯料表面质量要求：连铸坯表面不得有目视可见的重接、翻皮、结疤、夹杂。

不得有深度大于1mm的裂纹；不得有深度或高于2mm的划痕、压痕、气孔、皱纹、凸块、凹坑、横向振痕；连铸坯横截面不得有影响使用的缩孔、皮下气泡、裂纹；连铸坯表面如存在上述不允许有或超出允许规定的缺陷，应进行清除。清除宽度不得小于深度的6倍，长度不得小于深度的10倍。整修后缺陷部位应圆滑、无棱角。整修深度不得大于连铸坯直径的5%，清除深度自实际尺寸算起。

3 技术要求

（1）化学成分。

表1 钢材料化学成分分析

（2）工艺路线。转炉-LF-VD-连铸-装炉（热轧）-轧制-入坑缓冷-精整-检验-入库。

（3）轧制及交货状态。钢材以热轧状态交货。

4 炼钢操作要点

4.1 转炉

（1）进料、通电、吹氮、助熔。转炉目标成分控制，C0.15% ～ 0.22%，Si0.9% ～ 1.1%，Mn1.1% ～ 1.25%，P ≤0.015%，S ≤0.025%。

（2）供氧制度，总管氧压不低于1.2MPa,采用恒压变枪操作，设定工作氧压0.9MPa，氧气流量11000m3/h ～13000m3/h，纯供氧时间控制在12min ～14min。吹炼过程氧枪控制范围距液面1.0m ～1.4m，基本枪位1.2m，拉碳枪位1.0m，重点拉碳前要有高枪位操作，同时配加适量萤石，确保化透炉渣，终点枪位控制要求有低枪位操作，而且不得低于30s。吹炼过程做到早化渣、化透渣、不返干、不喷溅、拉准碳。

（3）全熔清温度≥1560℃取样分析，并作为调整成分依据。

（4）出钢条件温度1610℃～1630℃，P ≤0.012%

（5）放钢1/3 时，钢包内加入合金Si-Mn500KG，加石灰一车，提前造渣。出钢操作采用挡渣出钢，出钢时间控制在2min ～3min，要求红包出钢，钢包清洁干净。

4.2 精炼

（1）出钢入LF 工位等待精炼，精炼前期和调整成分时采用大搅拌吹氩强度，强化脱硫和均匀成分。

（2）通电后补加石灰或精炼渣，调节渣量及流动性。

（3）飘碳粉还原白渣后取样分析，根据取样结果调整成分。强化精炼前中期成分调整操作，较少调整成分次数，提高调整成分命中率，保证钢水成分均匀、稳定。

（4）吊包前喂Ca-Si 线150m ～350m，结束后吹氩≥5min。

（5）正常连铸钢水吊包温度1580℃～1590℃，出钢温度1610℃～1620℃，第一炉开浇温度1605℃～1615℃。

4.3 连铸

（1）检查冷却水、电、气、液压，自动控制处于正常状态。钢水镇静时间≤3min。

（2）出钢前10min，做好引锭头，中间包水口烘烤温度＞1000℃，做好浇注前准备工作。

（3）钢包座包后，中包关闭烘枪，锁紧塞棒机构，开到浇注位中包对中。

（4）大包开浇后，中包钢水液面高度400mm 时中包开浇。

（5）起步拉速0.5m/min，目标拉速1.8m/min ～2.0m/min。

（6）液相线温度1498℃，中包过热度控制在25℃～40℃。

（7）比水量0.8L/kg。

（8）保护渣、覆盖剂要求干燥，结晶器保护渣厚度15mm。

（9）新包浇注时，温度适当提高10℃～20℃。

5 轧钢操作要点

（1）连铸钢坯入炉采用热装形式，入炉温度不得低于400℃。

（2）钢坯各段加热温度及总加热时间符合如下要求。

表2 钢坯入炉加热阶段分析

（3）热坯走预热炉出炉工艺要求。热坯可以进预热炉保温或待温，出炉温度≥500℃执行热装工艺；出炉温度≥400℃执行热装工艺，但应适当降低加热炉预热段温度50℃～100℃，适当延长在炉加热时间20min以上；禁止少数几支铸坯入炉保温或待温。

（4）为保证除磷效果，钢坯加热时控制加热炉内各段气氛，加一段为0.85 ～1.1，加二段为0.9 ～1.2，均热段为0.95 ～1.3，按强氧化气氛控制。

（5）高压水除磷压力≥20MPa。

（6）轧制温度控制。

钢坯开轧温度1100℃～1160℃，头尾温差≤50℃，阴阳面温差≤30℃；中轧入口温度≥950℃；终轧温度≥800℃；锯切温度≥750℃；上冷床温度≥700℃。

（7）轧线共采用9 架轧机。粗轧开坯采用Φ950 二辊可逆轧机，最多往复轧制9 个道次；中轧机组由6 架Φ750 短应力线轧机组成，精轧机组由2 架Φ550 短应力线轧机组成，中轧与精轧为连续无扭轧制。各架次参数设定严格按轧制参数表进行设定。

（8）缓冷工艺要求。

Ф ≤90mm，入坑温度≥400℃，缓冷时间≥18h；

Ф ≤120mm，入坑温度≥410℃，，缓冷时间≥24h；

Ф ≤150mm，入坑温度≥420℃，缓冷时间≥32h；

Ф ≤220mm，入坑温度≥450℃，缓冷时间≥36h。

（9）尺寸要求。产品尺寸精度满足GB/T 702-2017 标准第2组的要求。

Ф75.0mm ～Ф80.0mm，直径公差：±0.70mm；

＞Ф80.0mm ～Ф110.0mm，直径公差：±1.00mm；

＞Ф110.0mm ～Ф150.0mm，直径公差：±1.30mm；

＞Ф150.0mm ～Ф200.0mm，直径公差：±1.80mm；

＞Ф200.0mm ～Ф220.0mm，直径公差：±2.5mm。

棒材产品不圆度。

产品的不圆度满足GB/T 702-2017 标准的要求。

Ф75.0mm ～Ф80.0mm，不圆度不大于公称直径公差的65%；＞Ф80.0mm，不圆度不大于公称直径公差的70%。

棒材产品弯曲度。

棒材产品每米弯曲度≤4mm，总弯曲度≤0.4%。

6 理化检验要求

6.1 力学性能

用热处理钢材制成试样测定钢材的纵向力学性能和退火或高温回火状态的硬度，检验结果需符合如下要求：抗拉强度≥980MPa，屈服点≥830MPa，断面收缩率≥30%，断后伸长率≥10%，退火或高温回火布氏硬度≤217。

6.2 低倍

钢材横截面酸浸低倍组织试片上不得有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、白点、晶间裂纹。

6.3 晶粒度

圆钢按GB/T6394 进行奥氏体晶粒度检验及评级，奥氏体晶粒度≥5.0 级。

6.4 脱碳层

采用金相法检验每边脱碳层不大于直径的1.5%。

6.5 表面质量

成品表面不得有裂纹、结疤、折叠、夹杂，如有上述缺陷必须清除，清除宽度不小于深度的5 倍，同一截面最大清除深度不得大于一处，允许有个别细小划痕、压痕、麻点及深度不超过0.2mm 的细小裂纹存在。

7 结语

通过以上生产工艺及理化检验方法，严格按标准进行操作，强化各关键点位工艺控制，严格执行控轧控冷制度，进行小批量试轧，产品组织性能完全符合用户使用要求。