工程机械用35MnBM零塔形发纹控制方法

摘要

本发明属于炼钢的技术领域，具体为工程机械用35MnBM零塔形发纹控制方法。本发明的目的在于解决工程机型用35MnBM的内部质量，以达到零塔形发纹的目的。炼钢过程采用钢水超纯净度控制技术，轧钢过程采用大压缩比和高温氢扩散缓冷技术，使得钢中夹杂物和气体含量达到预期的目的，从而实现了成品的零塔形发纹，确保了产品的加工性能。

说明书

技术领域

本发明属于炼钢的技术领域，具体为工程机械用35MnBM零塔形发纹控制方法。 

背景技术

塔形发纹主要是钢中A、C类夹杂物和疏松、气体含量（主要是H₂产生的氢脆）等在钢的加工变形过程中沿锻轧方向被延伸所致。 

工程机械用钢要求非常大的锻压比，最高可达1/4锻压，因此对所需钢材提出了非常严格的要求，而塔形发纹多少直接影响钢材的热锻造性能。发纹严重地危害着钢的力学性能，特别是疲劳强度等，用于制造重要机件的钢材对发纹的数量、大小和分布状态都有严格的限制。因此，针对塔形发纹的成因并通过优化工艺加以控制，以消除塔形发纹成为行业内研究的重点。 

发明内容

本发明的目的在于解决工程机型用35MnBM的内部质量，以达到零塔形发纹的目的。炼钢过程采用钢水超纯净度控制技术，轧钢过程采用大压缩比和高温氢扩散缓冷技术，使得钢中夹杂物和气体含量达到预期的目的，从而实现了成品的零塔形发纹，确保了产品的加工性能。 

    本发明的技术方案为： 

工程机械用35MnBM零塔形发纹控制方法，具体步骤如下：

（1）：充分做好原辅物料、铁合金的烘烤，降低外来氢源；

 对中间包进行烘烤，采用6-8小时的烘烤时间，烘烤温度1000-1200℃，确保中间包烘烤后温度控制在大于1100℃；采用箱式分层烘烤炉对覆盖剂和保护渣进行烘烤，烘烤温度为200-300℃，烘烤时间3-4小时；对于铁合金采用合金烘烤炉进行烘烤，烘烤温度控制在300-500℃，烘烤时间4-6小时；通过上述操作来达到去除水分的目的，从而有效降低外来氢源；

（2）：合理的LF造渣制度，配合充足的低吹氩气搅拌加上足够的软吹时间，确保夹杂物的充分上浮；VD真空精炼炉创造超负压环境，进一步进行脱气和去夹杂处理；

转炉炉后通过加入纯度≥99%的铝锭进行深脱氧；LF精炼过程采用4-6中高碱度渣系，1-1.2吨的大渣量操作进行脱氧、脱硫操作；低吹氩气搅拌加上软吹时间≥20分钟；

VD真空精炼过程真空度≤66.5Pa,并保持 10-15分钟的真空保持时间；

（3）：连铸过程全程保护浇注，低过热度、恒拉速浇铸，并配合首、末端电磁搅拌，降低铸坯柱状晶率，提高中心等轴晶率，以有效降低铸坯疏松和偏析；

连铸过程保护措施：采用大包长水口和浸入式水口进行保护浇铸；采用双层中间包覆盖剂和专用结晶器保护渣进行钢液覆盖保护，一方面可有效防止钢水的二次氧化，另一方面可起到进一步吸附夹杂物的作用；

    连铸过程控制合理的钢水过热度，将其控制在≤30℃的范围内，并配合恒拉速操作，减小钢液面的波动，稳定铸坯质量；通过采用M-EMS和F-EMS首末配合电磁搅拌，降低偏析的产生；

     （4）：炼钢、轧钢过程采用高温氢扩散缓冷技术，进一步降低气体含量；

根据氢扩散温度区间，及时保证铸坯、轧材在氢扩散温度之上入坑缓冷，确保氢气的充分扩散，铸坯和轧材的入坑缓冷温度应控制在450℃以上，并且当温度降低到100℃之前，不允许起坑。

本发明的特点还有： 

所述的步骤（2）中，软吹时间为20-40分钟，确保夹杂物的充分上浮。

所述的步骤（2）中，VD真空精炼过程真空度为66.5-20Pa, 并保持 10-15分钟的真空保持时间，来达到进一步脱气和去夹杂的目的。 

所述的步骤（3）中，连铸过程控制合理的钢水过热度，将其控制在15-30℃的范围内。 

所述的步骤（4）中，铸坯和轧材的入坑缓冷温度应控制在450-560℃；作为优选，铸坯和轧材的入坑缓冷温度应控制在500℃。 

所述的步骤（4）中，铸坯和轧材的入坑缓冷至温度降低到80-100℃开始起坑，作为优选，铸坯和轧材的入坑缓冷至温度降低到90℃开始起坑。 

本发明的有益效果为： 

（1）产品经过山推、济南吉隆锻造试用，并经过抽样磁粉探伤，产品无裂纹存在，产品合格率达100%。

（2）产品经国家钢铁产品质量监督检验中心、山推检验科检验，均无塔形发纹存在。 

下述为国家钢铁产品质量监督检验中心的部分检测数据 

牌号35MnBM，规格（直径）80mm。

1. 化学成分见表1。 

表1 

 

 2. 低倍组织

  一般疏松 0.5级，中心疏松1.0级，锭型偏析0.5级，一般点状偏析 0级，边缘点状偏析0级。

3. 塔形发纹 

3个阶梯为发现发纹。

4. 非金属夹杂物（级） 

  A类：细系  0.5

      粗系  0

B类：细系  1.0

      粗系  0

C类：细系  0

      粗系  0

D类：细系  1.0

      粗系  0

DS类：0。

5. 晶粒度（级） 7.0。 

6. 脱碳层深度  0.628mm。 

7. 淬透性（HRC） J1.5：55.5；J13：49.8；J19:39.6。淬透性热处理制度要求：正火900℃；端淬温度：870℃。 

最大氮化物尺寸（μm）11.17。 

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。 

实施例1

工程机械用35MnBM零塔形发纹控制方法，具体步骤如下：

（1）：充分做好原辅物料、铁合金的烘烤，降低外来氢源；

 对中间包进行烘烤，采用6小时的烘烤时间，烘烤温度1200℃，确保中间包烘烤后温度控制在大于1100℃；采用箱式分层烘烤炉对覆盖剂和保护渣进行烘烤，烘烤温度为200℃，烘烤时间4小时；对于铁合金采用合金烘烤炉进行烘烤，烘烤温度控制在300℃，烘烤时间6小时；通过上述操作来达到去除水分的目的，从而有效降低外来氢源；

（2）：合理的LF造渣制度，配合充足的低吹氩气搅拌加上足够的软吹时间，确保夹杂物的充分上浮；VD真空精炼炉创造超负压环境，进一步进行脱气和去夹杂处理；

转炉炉后通过加入足够的铝锭（纯度≥99%）进行深脱氧；LF精炼过程采用4-6中高碱度渣系，1-1.2吨的大渣量操作进行脱氧、脱硫操作；通过充足的软吹时间20分钟确保夹杂物的充分上浮；

VD真空精炼过程通过创造超负压环境，真空度20Pa,配合10-15分钟的真空保持时间，来达到进一步脱气和去夹杂的目的；

（3）：连铸过程全程保护浇注，低过热度、恒拉速浇铸，并配合首、末端电磁搅拌，降低铸坯柱状晶率，提高中心等轴晶率，以有效降低疏铸坯疏松和偏析；

连铸过程保护措施：采用大包长水口和浸入式水口进行保护浇铸；采用双层中间包覆盖剂和专用结晶器保护渣进行钢液覆盖保护，一方面可有效防止钢水的二次氧化，另一方面可起到进一步吸附夹杂物的作用。

    连铸过程控制合理的钢水过热度，将其控制在30℃的范围内，并配合恒拉速操作，减小钢液面的波动，稳定铸坯质量。通过采用M-EMS和F-EMS首末配合电磁搅拌，降低偏析的产生。 

     （4）：炼钢、轧钢过程采用高温氢扩散缓冷技术，进一步降低气体含量； 

根氢扩散温度区间，及时保证铸坯、轧材在氢扩散温度之上入坑缓冷，确保氢气的充分扩散。铸坯和成材的入坑缓冷温度应控制在560℃，并且当温度降低到80℃之前，不允许起坑。

实施例2

工程机械用35MnBM零塔形发纹控制方法，具体步骤如下：

（1）：充分做好原辅物料、铁合金的烘烤，降低外来氢源；

 对中间包进行烘烤，采用8小时的烘烤时间，烘烤温度1100℃，确保中间包烘烤后温度控制在大于1100℃；采用箱式分层烘烤炉对覆盖剂和保护渣进行烘烤，烘烤温度为300℃，烘烤时间3小时；对于铁合金采用合金烘烤炉进行烘烤，烘烤温度控制在500℃，烘烤时间4小时；通过上述操作来达到去除水分的目的，从而有效降低外来氢源；

（2）：合理的LF造渣制度，配合充足的低吹氩气搅拌加上足够的软吹时间，确保夹杂物的充分上浮；VD真空精炼炉创造超负压环境，进一步进行脱气和去夹杂处理；

转炉炉后通过加入足够的铝锭（纯度≥99%）进行深脱氧；LF精炼过程采用4-6中高碱度渣系，1-1.2吨的大渣量操作进行脱氧、脱硫操作；通过充足的软吹时间40分钟确保夹杂物的充分上浮；

VD真空精炼过程通过创造超负压环境，真空度66.5Pa,配合10-15分钟的真空保持时间，来达到进一步脱气和去夹杂的目的；

（3）：连铸过程全程保护浇注，低过热度、恒拉速浇铸，并配合首、末端电磁搅拌，降低铸坯柱状晶率，提高中心等轴晶率，以有效降低铸坯疏松和偏析；

连铸过程保护措施：采用大包长水口和浸入式水口进行保护浇铸；采用双层中间包覆盖剂和专用结晶器保护渣进行钢液覆盖保护，一方面可有效防止钢水的二次氧化，另一方面可起到进一步吸附夹杂物的作用。

    连铸过程控制合理的钢水过热度，将其控制在15℃的范围内，并配合恒拉速操作，减小钢液面的波动，稳定铸坯质量。通过采用M-EMS和F-EMS首末配合电磁搅拌，降低偏析的产生。 

     （4）：炼钢、轧钢过程采用高温氢扩散缓冷技术，进一步降低气体含量； 

根氢扩散温度区间，及时保证铸坯、轧材在氢扩散温度之上入坑缓冷，确保氢气的充分扩散。铸坯和成材的入坑缓冷温度应控制在450℃以上，并且当温度降低到100℃之前，不允许起坑。