100t BOF-LF-RH-CC 流程生产弹性挡圈用钢C67S的工艺实践

马兆红

（南京钢铁股份有限公司特钢事业部技术研发处，江苏 南京 210000）

弹性挡圈用钢要求具有稳定的化学成分、较高的纯净度，细晶粒、良好的力学性能。2014 年以前弹性挡圈用钢大部分依赖进口。为了实现国产化，2014 年11 月南钢采用二火材工艺，即电炉连铸320*480mm 大方坯-大棒厂开坯-带钢热轧，成功开发出弹性挡圈用钢C67S。并于2015 年6 月优化工艺改为一火材工艺，即电炉连铸150*150mm、150*220mm 小方坯-带钢热轧，生产C67S。为进一步提高产品市场竞争力，南钢于2018 年5 月开发出转炉150*150mm、150*220mm 小方坯-带钢热轧C67S。目前南钢已具有批量生产转炉C67S 的能力，实物质量达到国内先进水平，该品种市场占有率达80%。

1 C67S挡圈用钢生产工艺

转炉生产C67S 工艺流程为：100 吨氧气顶底复合吹炼转炉冶炼→LF 炉精炼→RH 炉精炼→150*150mm、150*220mm 方坯连铸→铸坯检验→钢坯切割→验收→加热→轧制→卷取→检验→喷字→入库。

1.1 转炉冶炼

转炉入炉铁水要求P ≤0.15%、S ≤0.15%。采用高拉碳工艺，防止钢水过氧化，终点[O]≤400ppm，C ≥0.08%，P ≤0.015%。冶炼过程中底吹Ar 搅拌，促进钢渣平衡。采用滑板挡渣出钢，出钢至1/3 加入脱氧剂和合金脱氧合金化。C、Si、Mn、Cr 含量按判定下限调整。按吨钢1.0kg 加入铝块沉淀脱氧，每炉加入改性精炼渣300kg 造渣。

1.2 LF 工艺

转炉出钢吹Ar 搅拌3min 后，吊包到LF 精炼工位开始炉外精炼处理。按吨钢0.2kg 喂入铝线沉淀脱氧，精炼过程中少量多批次加入高纯碳化硅扩散脱氧，每炉总加入量120kg 左右。为保证脱氧充分，钢中Als 含量按0.015%～0.040%控制，渣系采用CaO-SiO2-Al2O3，二元碱度控制在2.0～3.0 水平（见表1）。精炼过程中根据炉渣碱度和流动性适当补加石灰和萤石，并按目标成分调整合金成分。成分温度合格后，吊包到真空位处理。

表1 LF 精炼终渣成分和碱度

1.3 RH 真空处理

钢水经RH 真空处理，能够有效的去除钢中的氢、氧、氮气体，提高产品实物质量。真空处理真空度1mbar 以内，真空保持时间10min 以上。破真空后喂纯钙棒包心线100m，对夹杂物进行变形处理。喂纯钙棒包心线后软吹Ar 时间20min 以上，保证夹杂物充分上浮去除。

1.4 连铸工艺

连铸中间包采用整体水口、长水口Ar 封全保护浇铸，同时大包开浇前中间包吹Ar 处理，防止钢水二次氧化。使用高碳钢保护渣，保护渣少量多批次向结晶器内加入，保证结晶器保护渣渣面不见红。中包过热度10℃～30℃,150*150mm 连铸拉速2.0m/min～2.2m/min、150*220mm 连铸拉速1.3m/min～1.5m/min，采用恒拉速浇铸工艺。使用结晶器和末端电磁搅拌，浸入式水口插入深度120-150mm。结晶器液面自动控制，液面波动≤±6mm。

1.5 连铸坯质量分析

1.5.1 连铸坯化学成分分析

冶炼化学成分如表2 所示。由表可知，弹性挡圈用钢C67S冶炼化学成分控制波动小、有害元素含量低，有利于提高轧材加工热处理后的性能稳定性。

表2 C67S 冶炼化学成分/wt.%

1.5.2 铸坯低倍质量分析

（1）连铸坯低倍宏观检测：

C67S 连铸坯检测情况如表3 所示。

表3 连铸坯低倍检测结果

（2）铸坯低倍检验见图1。

图1 铸坯低倍

连铸坯低倍酸洗检验表明，铸坯质量良好，未发现角裂、皮下裂纹、皮下气泡、夹杂、缩孔等缺陷，中心疏松、一般疏松、锭型偏析等低倍缺陷级别在1.0 级以内，均满足GB/T699-2015 标准要求。

1.6 带钢轧制工艺

1.6.1 钢坯加热

加热炉内的气氛按弱还原性控制，烟气残氧量控制在3%以内。加热炉加热段控制在1060℃～1160℃，均热段控制在1060℃～1150℃,保证钢坯断面温差小于30℃。

1.6.2 轧制过程

铸坯轧制时，采用AGC 自动测量尺寸。初轧温度1020℃～1130℃，终轧温度890℃～960℃，终轧速度为6m/s。轧后钢带在平板链上空冷，卷取温度控制630℃～710℃。钢带卷取前检查表面质量和尺寸控制，并取样检验。

2 半成品及轧材检验

2.1 半成品检验

见图2。

图2 半成品水浸探伤

为了解内在质量，取初轧半成品厚度33mm试样，做水浸探伤检验，未见裂纹和大颗粒夹杂物缺陷，表明钢材内在纯净度较高。

2.2 轧材成品检验

（1）力学性能检测见表4。

表4 力学性能检测结果

（2）硬度检验见表5。

表5 硬度检验结果

（3）夹杂物级别检测。

检测结果夹杂物全部合格，如表6 所示。非金属夹杂物主要有：D 类细系0.5 级和D 类粗系0.5 级, B 类细系0～0.5 级，B 类粗系0 级；未发现A 类硫化物类、C 类硅酸盐类和DS 类单颗粒类。

表6 夹杂物检测结果

（4）脱碳层检验见表7。

表7 脱碳层检测结果

（5）气体含量。

气体含量检测结果如表8 所示。经RH 真空处理，弹性挡圈用钢C67S 成品材气体含量包括[H]在内全部控制很好。

表8 气体含量检测结果

3 结论

（1）100t 转炉-LF-RH-CC-热轧工艺生产的弹性挡圈用钢C67S，化学成分稳定，残余元素以及O、N、H 含量低，铸坯未见缩孔、裂纹、气泡和夹杂等缺陷。

（2）轧材组织细小均匀、内在纯净度较高、夹杂物含量低、脱碳层控制好，硬度、力学性能达标，表明转炉一火材轧制C67S产品完全满足加工弹性挡圈的技术要求。