150t轉(zhuǎn)爐冶煉風(fēng)電高強(qiáng)螺栓用鋼42CrMo的生產(chǎn)實(shí)踐

孫學(xué)剛，蘇磊，張懷忠，陳海軍,梅冰，張建春

（1.新疆八一鋼鐵股份有限公司；2.寶鋼集團(tuán)八鋼公司制造管理部；3.寶山鋼鐵股份有限公司）

150t轉(zhuǎn)爐冶煉風(fēng)電高強(qiáng)螺栓用鋼42CrMo的生產(chǎn)實(shí)踐

孫學(xué)剛1，蘇磊1，張懷忠1，陳海軍2,梅冰3，張建春3

（1.新疆八一鋼鐵股份有限公司；2.寶鋼集團(tuán)八鋼公司制造管理部；3.寶山鋼鐵股份有限公司）

八鋼在150t轉(zhuǎn)爐冶煉42CrMo高強(qiáng)螺栓用鋼過程中采取高拉碳、雙渣脫磷、精煉渣系優(yōu)化、連鑄強(qiáng)化保護(hù)澆注措施等工藝手段，生產(chǎn)出了質(zhì)量滿足用戶要求的風(fēng)電高強(qiáng)螺栓用42CrMo鋼。

終點(diǎn)控制；脫磷；LF渣系；連鑄保護(hù)澆注

2010年中國已成為世界上最大的風(fēng)能生產(chǎn)國，中國風(fēng)電2010年新增裝機(jī)容量達(dá)到18.928 MW,占全球新增裝機(jī)容量48%。風(fēng)電市場的發(fā)展帶動(dòng)了風(fēng)力發(fā)電裝備制造業(yè)的迅速發(fā)展。風(fēng)電用的高強(qiáng)度緊固件由于長期在野外服役，環(huán)境惡劣，維修條件差，在正常連續(xù)工作情況下，風(fēng)電緊固件要求必須保證15年以上的使用壽命。對于鋼鐵制造企業(yè)來說，風(fēng)電用緊固件用鋼無疑是一個(gè)潛在巨大的市場。八鋼公司根據(jù)市場需求，在150t轉(zhuǎn)爐產(chǎn)線上試制了42CrMo高強(qiáng)螺栓用鋼。

1　42CrMo高強(qiáng)螺栓用鋼工藝流程及要求

42CrMo高強(qiáng)螺栓用鋼生產(chǎn)工藝流程見圖1。42CrMo高強(qiáng)螺栓用鋼的化學(xué)成分見表1，力學(xué)性能見表2，非金屬夾雜物要求見表3。

表1　42CrMo高強(qiáng)螺栓用鋼化學(xué)成分

表2　42CrMo高強(qiáng)螺栓用鋼力學(xué)性能

表3　42CrMo高強(qiáng)螺栓用鋼非金屬夾雜物要求

圖1　42CrMo高強(qiáng)螺栓用鋼生產(chǎn)工藝流程圖

2　生產(chǎn)實(shí)績

2.1KR脫硫?qū)嵖?/p>

冶煉42CrMo入爐鐵水必須經(jīng)過KR脫硫處理，采用深脫硫模式，要求預(yù)處理后鐵水[S]≤0.010%，鐵水脫硫后扒渣要求大于3/4鐵水液面裸露，KR脫硫?qū)嵖円姳?。

表4　KR脫硫?qū)嵖?/p>

2.2轉(zhuǎn)爐冶煉實(shí)績

為降低轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼中游離氧含量，從而減少脫氧產(chǎn)物生成，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳控制采取了高拉補(bǔ)吹的操作模式，將終點(diǎn)[C]控制在0.15%～0.20%，但由于較高的轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳的操作工藝與轉(zhuǎn)爐脫磷工藝條件相矛盾，造成轉(zhuǎn)爐脫磷困難，由于此鋼種成品[P]要求小于0.012%，考慮合金中帶入鋼中的[P]，要求轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[P]必須小于0.008%,為了解決轉(zhuǎn)爐提高終點(diǎn)[C]與脫磷相矛盾的工藝難題，采用高拉補(bǔ)吹結(jié)合轉(zhuǎn)爐雙渣脫磷的操作模式，即在轉(zhuǎn)爐冶煉前期脫磷的有利時(shí)機(jī)完成整個(gè)冶煉過程60%的脫磷任務(wù)，一次倒?fàn)t倒掉前期脫磷渣后，重新配加渣料進(jìn)行高拉補(bǔ)吹操作，最終實(shí)現(xiàn)提高終點(diǎn)[C]及完成脫磷的冶煉目標(biāo)，轉(zhuǎn)爐冶煉實(shí)績見表5。

表5　轉(zhuǎn)爐冶煉實(shí)績

從表5可以看出轉(zhuǎn)爐采取高拉補(bǔ)吹結(jié)合雙渣脫磷操作后，終點(diǎn)[C]控制在0.15%，終點(diǎn)[P]分別為0.007%與0.008%，一次倒?fàn)t的脫磷率分別是64%及57%，全過程的脫磷率分別是89%及87%，取得了較好的冶煉效果。

2.3LF冶煉實(shí)績

LF爐使用堿度為3.5～4.0，渣中CaO/Al2O3為1.7～2.0的白渣進(jìn)行精煉，LF渣樣實(shí)績見表6。精煉過程采取微正壓操作，確保爐內(nèi)持續(xù)的還原氣氛。白渣形成后進(jìn)行5min的強(qiáng)攪拌，促進(jìn)鋼中的脫氧產(chǎn)物長大上浮，精煉后期禁止補(bǔ)加鋁鐵。根據(jù)鋼中的[Al]含量確定鈣線的喂入量，要求喂鈣線后鋼中的Ca/Al為0.009～0.011，確保鈣處理效果。喂絲后的軟吹時(shí)間≥15min，使得經(jīng)過變性處理后的復(fù)合夾雜物能有充分時(shí)間上浮去除。

表6　LF渣樣實(shí)績

2.4連鑄澆注實(shí)績

連鑄的澆注過程緊緊圍繞保護(hù)澆注開展工作，對中間包所有裸露處用陶瓷纖維氈進(jìn)行封堵，中間包沖擊區(qū)采用氬氣保護(hù)。具體措施為：鋼包到中間包采用長水口＋氬封的方式進(jìn)行保護(hù)澆注；中間包采用陶瓷纖維氈封堵＋氬氣＋覆蓋劑的保護(hù)方式；中間包到結(jié)晶器采用浸入水口＋陶瓷纖維墊＋保護(hù)渣的保護(hù)澆注方式，通過采取這些措施，使得連鑄澆注過程增氮得到了有效的控制，增氮量△[N]≤5×10-6。連鑄澆注實(shí)績見表7。

表7　連鑄澆注實(shí)績

3　軋材性能檢驗(yàn)結(jié)果

軋鋼小型機(jī)組軋制φ36mm42CrMo風(fēng)電高強(qiáng)螺栓用鋼2批，取樣加工成φ22mm標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行力學(xué)性能檢測，經(jīng)檢測軋材力學(xué)性能滿足用戶需求，控制實(shí)績見表8。軋材的低倍組織及非金屬夾雜物控制實(shí)績見表9。

表8　軋材力學(xué)性能

表9　軋材檢測項(xiàng)目

4　結(jié)束語

（1）轉(zhuǎn)爐在冶煉42CrMo高強(qiáng)螺栓用鋼，采取了高拉補(bǔ)吹結(jié)合雙渣脫磷的操作方法，取得了較好的冶金效果。

（2）通過控制精煉渣中的堿度在3.5～4.0，渣中CaO/Al2O3為1.7～2.0，可以將42CrMo鋼中的脆性夾雜物控制在1.5級以下。

（3）連鑄通過加強(qiáng)保護(hù)澆注，連鑄過程增氮控制在5×10-6以內(nèi)。

[1]何玉林，吳德俊等.42CrMo風(fēng)機(jī)塔筒法蘭高強(qiáng)度螺栓疲勞壽命分析[J].熱加工工藝，2012,41（4）：1～4.

[2]陳家祥編著.煉鋼常用圖表數(shù)據(jù)手冊（第2版）[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010,823～825.

Production Practice of 42CrMo Steel for High Strength Bolt Used in Wind Power with 150t Converter Process

SUNXue-gang1，SULei1，ZHANGHuai-zhong1，CHENHai-jun2，MEI Bing3，ZHANGJian-chun3
（1.XinjiangBayi Iron&Steel Co.,Ltd.;2.ManufacturingManagement Departmeng,Bayi Iron&Steel Co.,Baosteel Group;3.Baoshan Iron&Steel Co.,Ltd.）

The paper describes the production of 42CrMo steel for high strength bolt with 150t Converter process by takingprocess measures ofhigh carbon withdrawal and double slagdephosphorization in the process ofconverter melting, secondary refining slag system optimization and casting strengthen protection measures casting process,produce quality tomeet user requirements for wind power with 42CrMosteel for high-strength bolts.

endpoint control；dephosphorization；LF slagsystem；protective casting

TF761

B

1672—4224（2016）02—0010—03

聯(lián)系人：孫學(xué)剛，男，29歲，本科，工程師，烏魯木齊（830022）新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鋼廠E-mail:sunxg@bygt.com.cn.