发热剂用量对27SiMn模铸钢点状偏析影响的工艺实践

来源：2018′第四届钢锭与锻件生产新工艺、新技术峰会论文集|浏览：次|评论：0条 [收藏] [评论]

发热剂用量对27SiMn模铸钢点状偏析影响的工艺实践李万顺卢春光邓伟张卫元张旭曹伟伟史文辉郭庆（西宁特殊钢股份有限公司西宁 810005）摘要：针对27SiMn钢在钢锭凝固过程…

发热剂用量对27SiMn模铸钢点状偏析影响的工艺实践

李万顺卢春光邓伟张卫元张旭曹伟伟史文辉郭庆

（西宁特殊钢股份有限公司西宁 810005）

摘要：针对27SiMn钢在钢锭凝固过程中容易出现点状偏析现象，在现有工装条件下，进行了在冒口端添加不同数量发热剂的试验。对钢锭产材后冒口端所取试片进行检验，试验结果表明：随着发热剂用量的增加，低倍试片上黑斑数量、面积减小，点状偏析程度有了明显改善。

关键词：发热剂；27SiMn钢；点状偏析；模铸

Technological Practice of Effect of the Amount of Exothermic Powder on Spot Segregation of 27SiMn Die Cast Steel

Li Wanshun，Lu Chunguang，Deng Wei，Zhang Weiyun，Zhang Xu，Cao Weiwei ，

Shi Wenhui，and Guo Qing

（Xining Special Steel Co., Ltd., Xining 810005）

Abstract：For the spot segregation of 27SiMn steel during the solidification of ingot, the experiment of adding different amount of exothermic powder at top of ingots under the condition of existing equipment. The test results show that with the increase of the amount of exothermic powder, the number of black spots on the low power test sheet is reduced and the area also reduced, the degree of sopt segregation is obviously improved.

Key words: Exothermic Powder, 27SiMn Steel, Spot Segregation, Die Cast

27SiMn钢是一种主要用于制造液压支柱的调质钢^[1]。液压支柱用热轧无缝钢管是液压设备缸、柱的母材，广泛应用于煤矿、大型机械等多种行业。其属专用钢材，要求钢管具有良好的机械性能、内外表面质量、壁厚均匀，有较高的强度和较高的韧性^[2]。

铸锭中的点状偏析和通道偏析是引起其质量问题的重要原因之一。为了在凝固过程中了解和控制点状偏析和通道偏析的形成，一些试验研究指出，由于钢液重力因素引起枝晶间液相流动导致了通道偏析的产生。点状偏析实际上属于重力偏析的一种，它是在合金液凝固结晶过程中，溶质元素偏析形成的上浮液流造成的^[3]。点状偏析实际上属于重力偏析的一种，它是在合金液凝固结晶过程中，溶质元素偏析形成的上浮液流造成的^[4]。

本文通过发热剂的加入对钢锭冒口端保温性能进行提升，利用低倍检验与C、S仪验证试验效果，为具体工艺的实施提供了借鉴与参考。

1 试验方法

1.1 工艺路线

试样取自钢厂经30t电炉—精炼炉—VD—模铸—锻钢。锭型为5t，每盘浇注5支，带冒口产￠300mm锻材。

1.2 试验内容

表1 试验用钢主要化学成分/%

Table 1 Main chemical composition of test steel/%

C	Si	Mn	P	S
0.27	1.19	1.25	0.016	0.002

表2 试验用发热剂主要理化指标/%

Table 2 Main chemical and physics index of test exothermic powder/%

Si	Al	C	H2O	发热值KJ/Kg
50.00	20.00	0.05	〈0.50	8500

该5t锭型冒容比为13%，冒口重量约为640kg，发热剂添加至冒口处将发生如下反应^[5]，所放出的热量对冒口钢液温降进行补偿，通过计算，1kg发热剂能够补偿冒口钢液温度约为30℃。

Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s）ΔG⁰=-907100+175.73T；（1）

2Al（s）+1.5O₂（g）=Al₂O₃（s）ΔG⁰=-1682927+323.24T；（2）

C（S）+0.5O₂（g）=CO（g）ΔG⁰=-114400-85.77T；（3）

钢锭在浇铸完毕后立即向冒口处加入发热剂，之后再覆盖一层保护渣以提升减少热量损失。添加量按照表3执行。

表3 发热剂用量/kg

Table 3 Application amount of exothermic powder/kg

钢锭编号	0#	1#	2#	3#	4#
发热剂用量	0	2	6	8	10
吨钢用量 Kg/t	0	0.4	1.2	1.6	2

表4 浇铸参数

Table 4 Casting parameters

炉号	锭型/t	浇铸温度/℃	液相线/℃	过热度/℃	锭身时间	帽口时间
Y17701955	5	1540	1503	37	9'40"	7'40"

试验现场见图1、2所示。

0.jpg.jpg

2 试验结果

2.1 低倍检验情况

钢锭浇铸完毕待冷却一段时间后红送至锻钢车间，带冒口产￠300mm棒材。按照1.6m锯切冒口后再取25mm试片，经1:1盐酸溶液中侵蚀2h，溶液温度约70℃，侵蚀后试片形貌如图2-图6所示。

0.jpg.jpg

2.2 点状偏析分析

表4 点状偏析评级

Table 4 Point segregation rating

编号	0#	1#	2#	3#	4#
级别	2	1.5	1.5	0	0

利用PhotoShop软件对低倍照片进行处理，并对照片中“黑斑”进行统计，得到以下结论，见表4。

表5 点状偏析分析

Table 5 Spot segregation analysis

钢锭编号	0	1	2	3	4
黑斑数量/个	561	422	432	325	259
黑斑面积/mm²	1.6x10⁴	1.1x10⁴	0.7x10⁴	0.4x10⁴	0.3x10⁴

0.jpg.jpg

2.3 C、S偏析研究

对低倍试片通过钻取铁屑进行 C、S偏析研究，钻头为￠5mm，取样按照图8执行。

0.jpg.jpg

利用C、S仪对所取铁屑进行检测，所得结果如表5所示。

表6 检验结果/%

Table6 Test results%

编号	0#		1#		2#		3#		4#
编号	C	S	C	S	C	S	C	S	C	S
1	0.275	0.0026	0.282	0.0023	0.277	0.0026	0.295	0.0023	0.285	0.0033
2	0.274	0.0028	0.281	0.0019	0.271	0.0019	0.291	0.0019	0.277	0.0022
3	0.274	0.0027	0.298	0.0022	0.289	0.002	0.294	0.0019	0.283	0.0023
4	0.271	0.0025	0.286	0.0022	0.283	0.0028	0.297	0.0018	0.284	0.0026
5	0.273	0.0027	0.294	0.0022	0.284	0.0031	0.300	0.0017	0.287	0.0025
6	0.298	0.0028	0.295	0.0023	0.293	0.0029	0.308	0.0022	0.301	0.0029
7	0.285	0.0028	0.303	0.002	0.301	0.0045	0.305	0.0021	0.295	0.0032
8	0.289	0.0033	0.304	0.0028	0.292	0.0041	0.314	0.0021	0.300	0.0031
9	0.275	0.0027	0.292	0.0019	0.296	0.0036	0.301	0.0026	0.29	0.0031
10	0.281	0.0028	0.282	0.0022	0.282	0.0027	0.299	0.0021	0.284	0.0026
11	0.275	0.0029	0.288	0.002	0.288	0.0021	0.287	0.002	0.285	0.0029
12	0.278	0.0035	0.287	0.0025	0.282	0.0025	0.293	0.0023	0.282	0.0028
13	0.272	0.004	0.285	0.0024	0.276	0.0039	0.294	0.0023	0.279	0.0029