銷軸套管用鋼40CrB的開發實踐
2021-06-30王明元1 張小華1 潘宇1 李旭友1 劉坤2
（1.鋼鐵研究總院華東分院，江蘇 淮安 222001；2.東方潤安集團有限公司，江蘇 常州 213151）
摘 要：介紹了對銷軸套管用鋼40CrB的性能要求、開發方案及生產工藝，并對產品實際性能進行了分析。
關鍵詞：套管用鋼；窄淬透性；40CrB
1 引言
本次開發的40CrB主要用于工程機械用鋼圖1，其要求是純凈度高、硬度均勻、淬透性窄。東方潤安集團有限公司根據客戶的要求，制定方案進行了試驗，成功開發出了銷軸套管用鋼圖2。
2 材料技術要求
2.1 鋼的化學成分及允許偏差
2.1.1化學成分（熔煉）
表1 熔煉化學成分/%
1.1.2 化學成分允許偏差
鋼材（或坯）的化學成分允許偏差應符合GB/T222的規定。
2.2 低倍組織
表2 低倍組織合格級別
2.3 非金屬夾雜物
表3 非金屬夾雜物合格級別
2.4奧氏體晶粒度不小于6級
2.5 末端淬透性
表4 末端淬透性/HRC
3 開發方案
3.1 生產工藝路線
由于本鋼種對鋼水純凈度及淬透性要求較高，因此采用的工藝路線：原料(優質鐵水) BOF LF CCM CR 入坑緩冷 檢查、出廠
3.2 化學成分設計
表5 內控熔煉化學成分/%
4 生產過程
4.1 BOF
由于轉爐初煉鋼水中碳氧積近似于一個常數，對轉爐終點碳與鋼水氧含量測量，平均后如圖3所示。
為了保證鋼中夾雜物的含量符合客戶要求，初煉鋼水中原始[O]含量越低越好；同時由于成本因素，初煉鋼水[C]實際控制范圍0.08%~0.20%。
為了保證轉爐出鋼時的脫氧效果，控制成本，出鋼后[Al] ≥0.008%；脫氧劑鋁塊加入量如表6所示。
表6 出鋼加入鋁塊
注：根據后吹情況，鋁塊加入量適當增加。
經過轉爐現場調節脫氧劑的加入量，[Al] ≥0.008%達到95%以上；轉爐出完鋼后，鋼中[O] ＜0.0060%；為精煉創造了良好冶煉條件。
4.2 LF
為了保證鋼水的低氧含量，采用高堿度渣操作；為了保證鋼水純凈度，需要爐渣有好的流動性，將渣中的Al2O3含量控制范圍25%~35%。
精煉爐的終渣化學成分和指標見表7。
表7 精煉爐渣化學指標
表8 爐渣物理指標
通過控制爐渣成分，保證了爐渣的流動性和堿度；保證白渣精煉20min以上，充分擴散脫氧，LF?煉結束后鋼中活性[O]：0.0006%~0.0012%。
4.3 CCM
采用低過熱度澆注和低拉速（過熱度20℃~30℃，拉速1.3m/min），保證鋼的內部質量；采用合適的結晶器電磁攪拌電流和頻率，減少偏析；使用專用的高堿度覆蓋劑和結晶器保護渣，提高鋼水的純凈度；采用普銳特公司的動態輕壓下技術圖4，壓下量達到8mm，保證鑄坯低倍質量。
4.4 CR
軋鋼時鋼坯加熱一段溫度≤850℃，加熱二段溫度1070~1170℃，均熱段溫度為1150~1200℃，開軋溫度為1050-1080℃，終軋溫度為950-980℃；優化加熱時間，減小碳偏析。
5 鋼材檢驗分析
5.1 化學成分
為了控制窄淬透帶，采用窄成分控制方案，縮小淬透性影響比較大的C、Mn、Cr等元素控制范圍；減輕了爐與爐之間化學成分的差異，保證在一定調質溫度范圍的連續性生產以及力學性能均勻；
表9 實際化學成分成分控制范圍/%
5.2鋼材低倍組織
通過低過熱度澆注、結晶器電磁攪拌以及動態輕壓下，降低了連鑄坯的偏析和縮孔等缺陷級別；軋鋼的軋制比達到10以上，鋼材的實際低倍組織評級結果見表10。
表10 鋼材的低倍組織評級
5.3非金屬夾雜物
鋼材的實際非金屬夾雜物控制級別見表11。
表11 鋼材的非金屬夾雜物評級
由于到LF爐，鋼水氧含量較低，鋼包爐渣流動性好，擴散脫氧充分，精煉時間較長，夾雜物有充分的時間上浮及大的壓縮比，總體實物夾雜物級別比較低。
5.4晶粒度
鋼材的奧氏體晶粒度6~7級。
5.5 淬透性值
試樣熱處理工藝，正火溫度（870±10）℃，端淬溫度（845±5）℃；淬透性值滿足窄淬透帶要求。
表12 實際的淬透性值
6 結論
（1）東方潤安集團有限公司采用轉爐長流程工藝，通過控制頂渣設計，連鑄采用動態輕壓下技術等措施，Z終成功開發出了高純凈度、組織均勻的鏈條套管用圓鋼，其各項性能指標滿足了用戶對材料要求。
（2）通過開發研究，調整合適的工藝參數，為批量化生產銷軸套管用鋼打下了堅實的基礎。
（來源：2019煉鋼生產新工藝新技術新產品研討會論文集）