为减少Q345B钢板边部气泡缺陷,改善现状,经分析研究后,制定了以下措施:
5.1 加强转炉终点出钢控制。严加关注转炉出钢碳的含量,杜绝出钢终期出现下渣现象,并根据出钢C含量的不同加入不等量的脱氧剂。具体脱氧方案如表4所示。
5.2 加强合金管理。严加管控合金的运输过程,提高合金现场存放期间的管理水平,启用合金烘烤装置,保证入炉合金干燥无潮湿。
5.3 优化精炼过程。精炼过程造好渣、造白渣,保证精炼炉渣流动性良好,确保白渣稳定时间≥20分钟,保证软吹时间≥8min,确保钢液中的夹杂物及气泡能够充分上浮。
5.4 严加关注钢包烘烤情况。加强全新备用钢包的烘烤管理,确保每次投入使用前的烘烤时间及烘烤温度满足生产工艺要求。
5.5 加强连铸过程保护浇注的控制。确保钢包浸入式长水口垂直无偏斜,确保中包液面始终保持黑面无露红,确保保温覆盖剂的加入次序。
5.6 定期抽检水分化验。定期抽检合金、中包覆盖剂及保护渣等物料的水份含量,一经发现水份**过工艺要求则立即采取有效控制措施或停用问题批次物料。
6 结论
6.1 边部气泡原因定论
通过分析发现,造成Q345B钢板边部气泡缺陷主要为转炉冶炼终点过氧化、出钢脱氧剂加入不足、全新备用钢包烘烤不良、出钢过程加入的合金受潮、高性能中包覆盖剂水份含量过多等原因所致。
6.2 结果
综合以上实验结果,通过加强对转炉冶炼终点及出钢过程的控制、加强合金存放及运输环节的管理、保证全新备用钢包的烘烤效果以及连铸过程保护浇注的控制,Q345B钢板边部气泡缺陷改善显著,缺陷比例从早期的0.616%降低至目前的0.07%,下降比例达0.609%。
随着国内钢铁形势持续低迷,钢材产能严重供大于求,下游用户对钢材的质量要求越来越高,迫使钢铁企业自我完善、提高产品质量。根据目前的市场形势,除了产品内在质量及力学性能的要求之外,表面质量及外观要求也越来越受到重视,尤其是具有用途的中厚板材,用户还要求在抛丸后进行喷漆处理。钢板表面质量在一定程度上决定用户的采购意向,因此中厚板表面氧化铁皮的控制获得国内各大钢铁企业的关注,成为改善中厚板材表面质量、提高市场竞争力的突破口。目前,唐钢中厚板公司生产中厚钢板表面存在的主要质量问题是氧化铁皮暴起、压入等缺陷。本文对钢板及连铸坯氧化铁皮结构进行分析,以期找出钢板表面氧化铁皮形成的主要原因和解决方法。
为了检测板材表面氧化铁皮情况,从唐钢中厚板公司生产的 Q345B 钢板截取试样,利用锯床将其从中间剖开,然后采用线切割方式对每个试样进行再切分,切割尺寸为 9 mm × 10 mm; 切割试样进行超声波清洗,去除表面油污; 试样进行镶样; 用砂纸将试样打磨后进行抛光、腐蚀; 通过 SEM 观察试样断面和表面形貌。
试样上表面呈暗红色,存在红色锈蚀,但锈蚀有部分脱落。观察微观形貌,未脱落部分凹凸不平,以细小球状均匀分布; 脱落部位比较致密,有细小的凹坑存在。
合金元素影响加热时奥氏体形成的速度和奥氏体晶粒的大小。
(1)对奥氏体形成速度的影响: Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳的亲合力大, 形成难溶于奥氏体的合金碳化物, 显著减慢奥氏体形成速度;Co、Ni等部分非碳化物形成元素, 因碳的扩散速度, 使奥氏体的形成速度加快;Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度影响不大。
(2)对奥氏体晶粒大小的影响:大多数合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的作用, 但影响程度不同。强烈阻碍晶粒长大的元素有:V、Ti、Nb、Zr等;中等阻碍晶粒长大的元素有:W、Mn、Cr等;对晶粒长大影响不大的元素有:Si、Ni、Cu等;促进晶粒长大的元素:Mn、P等。
主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮,内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。这类零件在工作中遭受强烈的摩擦磨损,同时又承受较大的交变载荷,特别是冲击载荷。
2. 性能要求
(1) 表面渗碳层硬度高,以保证优异的耐磨性和接触疲劳抗力,同时具有适当的塑性和韧性。
(2) 心部具有高的韧性和足够高的强度。心部韧性不足时,在冲击载荷或过载作用下容易断裂;强度不足时,则较脆的渗碳层易碎裂、剥落。
(3) 有良好的热处理工艺性能 在高的渗碳温度(900℃~950℃)下,奥氏体晶粒不易长大,并有良好的淬透性。
3. 成分特点
(1)低碳:碳含量一般为0.10%~0.25%,使零件心部有足够的塑性和韧性。
(2) 加入提高淬透性的合金元素:常加入Cr、Ni、Mn、B等。
(3) 加入阻碍奥氏体晶粒长大的元素:主要加入少量强碳化物形成元素Ti、V、W、Mo等,形成稳定的合金碳化物。
4.钢种及牌号
20Cr低淬透性合金渗碳钢。这类钢的淬透性低,心部强度较低。
20CrMnTi中淬透性合金渗碳钢。这类钢淬透性较高、过热敏感性较小,渗碳过渡层比较均匀,具有良好的机械性能和工艺性能。
18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A高淬透性合金渗碳钢。这类钢含有较多的Cr、Ni等元素,淬透性很高,且具有很好的韧性和低温冲击韧性。
5. 热处理和组织性能
合金渗碳钢的热处理工艺一般都是渗碳后直接淬火,再低温回火。 热处理后,表面渗碳层的组织为合金渗碳体+回火马氏体+少量残余奥氏体组织,硬度为60HRC~62HRC。心部组织与钢的淬透性及零件截面尺寸有关,完全淬透时为低碳回火马氏体,硬度为40HRC~48HRC;多数情况下是屈氏体、回火马氏体和少量铁素体,硬度为25HRC~40HRC。心部韧性一般都**700KJ/m2。
合金调质钢编辑
1. 用途
合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件,如齿轮、轴类件、连杆、螺栓等。
2. 性能要求
调质件大多承受多种工作载荷,受力情况比较复杂,要求高的综合机械性能,即具有高的强度和良好的塑性、韧性。合金调质钢还要求有很好的淬透性。但不同零件受力情况不同,对淬透性的要求不一样。
3. 成分特点
(1) 中碳:碳含量一般在0.25%~0.50%之间,以0.4%居多;
(2) 加入提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si等:这些合金元素除了提高淬透性外,还能形成合金铁素体,提高钢的强度。如调质处理后的40Cr钢的性能比45钢的性能高很多;
(3) 加入防止第二类回火脆性的元素:含Ni、Cr、Mn的合金调质钢,高温回火慢冷时易产生第二类回火脆性。在钢中加入Mo、W可以防止第二类回火脆性,其适宜含量约为0.15%~0.30%Mo或0.8%~1.2%的W。
45钢与40Cr钢调质后性能的对比
钢号及热处理状态 截面尺寸/ mm sb/ MPa ss/MPa d5/ % y/% ak/kJ/m2
45钢 850℃水淬, 550℃回火 f50 700 500 15 45 700
40Cr钢 850℃油淬, 570℃回火 f50 (心部) 850 670 16 58 1000
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