30Mn Si热轧盘条的开发应用

何 冲

（连云港亚新钢铁有限公司，江苏 连云港 222523）

1 化学成分的确定

目前市场上生产PC钢棒的厂家较多，对化学成分的控制要求也各有不同，根据市场调研报告以及各个用户的不同要求，并结合公司的实际情况制定出该钢种的化学成分：w（C）为0.29%～0.32%、w（Si）为0.90%～0.95%、w（Mn）为1.05%～1.10%、w（P）≤0.020%、w（S）≤0.020%、w（Cr）≤0.20%、w（Ni）≤0.20%、w（Cu）≤0.15%；30MnSi热轧圆盘条为优质碳素钢，对钢纯净度要求比较严格，要求钢中非金属夹杂物分别为A类≤1.0级、B类≤1.5级、C类≤1.5级、D类≤2.0级、DS类≤1.5级；力学性能：抗拉强度650～750 MPa、面缩率≥40%、延伸率≥25%。

2 工艺流程

基于30MnSi热轧圆盘条对钢的纯净度、化学成分及力学性能要求比较高，因此工艺流程：高炉铁水—顶底复吹转炉—LF钢包精炼—R=9 m弧形小方坯连铸机—连铸坯热检—加热炉—高速线材轧机组轧制—吐丝—风冷缓冷—成品检验—包装入库。

3 转炉冶炼

3.1 装入制度

转炉在不同的炉役期，有不同的装入量，连云港亚新钢铁有限公司（以下简称公司）150 t转炉要求总装入量150～160 t，铁水100～110 t，废钢40～50 t。

3.2 造渣制度

基于对磷含量要求较低，公司采用双渣法造渣工艺，提高转炉脱磷率，降低终点钢水中磷含量，控制渣中（FeO）含量，防止钢水过氧化，为下到工序创造条件。

3.3 终点控制以及脱氧合金化

终点w（C）≥0.12%，w（P）≤0.15%，终点温度控制在1620～1650℃。出钢采用红包出钢，钢包干净无杂物，新包前三次及小修包后第一次不得使用，出钢过程中严格控制下渣量采用挡渣锥挡渣。炉后采用硅铝钙钡对钢水进行脱氧，加入量为1.0 kg/t，脱氧剂可根据转炉终点控制酌情调整。出钢加入顶渣料，出钢过程全程吹氩搅拌，均匀成分，促使顶渣充分熔化。

4 炉外精炼

4.1 造渣

LF炉冶炼前期视炉渣流动性分批加入石灰和适量萤石；根据脱硫情况可适当调整。渣脱氧以硅铝钙钡脱氧为主，电石脱氧为辅、根据渣况可使用部分硅粉脱氧，及时调整渣况至造好还原性白渣，保证精炼渣良好的流动性和良好的脱硫效果，借助底吹氩气的充分搅拌，实现良好的脱S和去处夹杂物效果。

4.2 成分微调、夹杂物、温度控制

根据精炼炉在冶炼过程中取样分析结果，微调钢中碳、硅、锰等成分达到内控要求范围内；为了改变钢中夹杂物的形态，利于夹杂物上浮并去除，在精炼结束后喂硅钙线250 m/s炉喂线速度为3.5～4.5 m/s。钙处理后进行软吹，以钢水不裸露为标准软吹保持在10 min以上，保证夹杂物的充分上浮。

5 连铸浇铸

连铸浇铸过程中全程保护浇铸，大包水口氩封、中包水口使用密封垫，控制结晶器液面高度，保证侵入式水口侵入深度大于80 mm，结晶器漏水不得浇注此钢种；连铸中包做好中间包烘烤，中间包底部温度不小于1000℃；中包钢水液面达到300 mm时，加入中包覆盖剂，中包液面达到400 mm以上时方可开浇，二冷水比水量1.5 L/kg，自动配水；中包温度控制在1520～1530℃，拉速2.0～2.5 m/min。

6 轧制的温度制度

考虑到该钢种对脱碳的要求，合理的工艺制度尤为重要，具体的温度制度：加热段炉温为热装930～980℃，冷装840～870℃；均热段炉温为热装1060～1080℃，冷装1070～1090℃；开轧温度为980～1000℃；进精轧机温度850～880℃；吐丝温度为870～890℃。采用低温轧制，低温吐丝的工艺制度，采用斯太尔摩延迟型冷却方式，3号—9号保温罩全部关闭，根据实际情况决定1、2号以及10号以后保温罩的开启，从而获得颗粒细小的晶粒。

7 实物分析

7.1 铸坯进行成分分析

对铸坯进行成分分析以及氧含量测定，w（C）为0.30%～0.32%、w（Si）为0.90%～0.94%、w（Mn）为1.06%～1.10%、w（P）为0.01%～0.019%、w（S）为0.005%～0.017%、w（Cr）为0.008%～0.12%、w（Ni）为0.05%～0.11%、w（Cu）为0.06%～0.08%、w（O）为0.002%～0.003%。符合公司的要求。

7.2 低倍评级

对生产过程中一个浇次的20炉铸坯，进行取样做低倍，低倍检测结果显示无中心缩孔、内部裂纹等缺陷；在个别炉次的试样中发现存在有轻微的中心疏松，评级为0.5级，能够满足30MnSi的质量要求，说明连铸工序整体质量控制良好，能够满足30MnSi的生产要求。中心疏松低倍缺陷见图1。

图1 30Mn Si中心疏松低倍

7.3 非金属夹杂物评级

在成品光圆盘条上取样进行件杂物检测分析，非金属夹杂物评级情况：A类0～0.5级、B类0.5～1.5级、C类0～1.0级、D类0.5～1.0级、DS类0～1.0级。能够满足公司的要求。

7.4 圆盘条的质量和性能

连铸坯经过轧制后，盘条表面无裂纹，折叠、划伤、结疤、耳子、分层等缺陷，外形尺寸均控制在±0.25 mm范围内，不圆度≤0.3 mm。整体表面质量以及外形尺寸控制较好，对圆盘条取样进行表面脱碳层和金相组织进行检验，表面脱碳层厚度均在在0.02～0.06 mm，抗拉强度690～720 MPa；面缩率49%～57%；延伸率25%～28%；符合公司的标准要求，金相组织为铁素体+珠光体，未发现魏氏组织和淬火组织，晶粒度整体均匀细小，评级在8～10级。圆盘条金相组织如图2、图3。

图2 心部金相组织

图3 边部金相组织

8 结论

1）根据公司的实际情况制定合理的工艺，开发生产出PC钢棒用的30MnSi热轧盘条纯净度高、性能稳定，夹杂物含量低，完全能够满足客户的要求。30MnSi基本取得成功。

2）公司从2018年6月开发研制的30MnSi，到目前为止，已经实现批量生产，通过用户使用后，得到了用户的一致好评。

3）该品种的成功开发不仅解决了亚新钢铁线材品种单一的弊端，提高市场竞争力，又给公司创造了经济效益。按照年生产10万t，吨钢收益比普通线材增加100元计算，年创效益在1000万元以上。

4）需根据季节不同对成分以及轧制过程中的冷却强度进行适当调整。以求满足盘条性能的稳定性。

5）高线采用低温轧制、低吐丝温度以及延迟冷却可以获得理想的金相组织和性能。