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行 业:建材 管材管件 无缝管
发布时间:2021-09-02
Q345B 钢的工艺路线:铁水→LD(100t 顶底复吹转炉)→LF(100t 精炼炉)→CCM(1600×180、220、250mm 2 板坯连铸机)。
气泡产生的原因
依据气泡所在的位置,将露出表面的称之为表面气泡,未露出表面的称之为皮下气泡。前者在未经清理的铸坯表面即可观察到,而后者只有在对铸坯表面进行火焰清理之后才可观察到。
中板厂轧材边部的气泡缺陷可分为两类:类气泡实际为皮下夹渣,主要与结晶器保护渣的卷入有关;一般零星出现的气泡缺陷有可能是此类原因导致的。第二类气泡缺陷主要是由钢水中的气体引起的;在钢水凝固过程中,钢液中所溶解的气体的分力大于钢水自身的静压力与大气压之和时就会产生气泡,若这些气泡不能从钢水中及时逸出,钢水凝固形成铸坯后就会造成皮下气泡缺陷。因我厂的Q345B生产过程中多表现为整炉出现气泡,而类气泡属零星出现,所以可排除类气泡,断定Q345B钢铸坯气泡为钢水中气体含量过高所致。
由于气体含量过高导致的板材气泡缺陷根源在于铸坯在浇注过程中已形成的宏观气泡,连铸过程铸坯产生气泡的主要原因有3 类:脱氧不良、过程吸气(空气、保护性气体)及水汽(潮湿的添加料和耐材),而炼钢工序出现上诉3种情况主要体现为终点状况差、强脱氧剂加入不足、钢水二次氧化、加入料潮湿、钢包等功能性耐材预准备使用把关不严等诸多环节问题均可归属于上述气泡产生的3大类原因之中。
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。心部韧性一般都高于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
当直接与钢水接触的耐火材料、保护渣、覆盖剂及合金等加入料受潮时,材料中的水份可在瞬间转变为蒸汽并在高温下迅速分解为[H]和[O]溶解于钢水之中,进而增加钢液中氢、氧元素的含量,从而促使铸坯皮下气泡的形成。
对连铸现场使用的辅料保护渣、高性能中包覆盖剂、低碳低硅中包覆盖剂、中包干式料等逐一多次进行抽检化验;结果表明连铸过程所用的辅料水份含量除高性能中包覆盖剂水份含量偶有超标现象外,其它辅料均维持在较低水平;为降低保温料高性能中包覆盖剂水汽含量高对铸坯气泡的影响,连铸工序保护浇注过程要求先加入水份含量较低的低碳低硅中包覆盖剂再加入水份含量偶有超标的高性能中包覆盖剂,避免其直接与中包内钢水接触,但生产Q345B钢时出现整炉铸坯气泡的现象仍未缓解。连铸辅料水份化验结果如表3所示。
为判断中间包及钢包的烘烤情况对铸坯气泡缺陷的影响,分析了大量的改尺数据发现,缺陷问题炉次均非连铸浇注的中包炉钢水,因此可排除中间包烘烤不良这一因素(中包烘烤开浇温度可维持在1200~1300℃之间)对铸坯气泡的影响;但通过统计发现,个别整炉气泡缺陷的炉次与炉前启用全新备用钢包有一定关系;由此可见,启用的全新备用钢包烘烤不良、钢包砖中水汽含量过高,对铸坯边部气泡影响较大。
对出钢过程加入的合金(硅铁、锰铁等)进行水份抽检化验发现,合金的水份含量时有超标现象(严格要求合金中不允许含有水份);因三钢地处我国东南一带,受季节性梅雨潮湿气候、储存不当及合金运输过程防雨布遮挡不良等原因的影响,常导致一部分合金出现受潮现象,而转炉未对受潮合金采取有效控制措施,出钢时将受潮合金直接加入钢水中,终造成Q345B钢铸坯出现整炉气泡的现象。为断定这一因素对连铸坯气泡缺陷的影响,转炉通过加强对现场合金存放的管理、杜绝直接使用运
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。