销轴套管用钢40CrB的开发实践

销轴套管用钢40CrB的开发实践

王明元¹  张小华¹  潘宇¹  李旭友¹  刘坤²

（1.钢铁研究总院华东分院，江苏 淮安 222001；2.东方润安集团有限公司，江苏 常州 213151）

摘  要：介绍了对销轴套管用钢40CrB的性能要求、开发方案及生产工艺，并对产品实际性能进行了分析。

关键词：套管用钢；窄淬透性；40CrB

1 引言

本次开发的40CrB主要用于工程机械用钢图1，其要求是纯净度高、硬度均匀、淬透性窄。东方润安集团有限公司根据客户的要求，制定方案进行了试验，成功开发出了销轴套管用钢图2。

图1 工程机械车                      

   图2 销轴套管

2材料技术要求

2.1 钢的化学成分及允许偏差

2.1.1化学成分（熔炼）

表1  熔炼化学成分/%

1.1.2 化学成分允许偏差

钢材（或坯）的化学成分允许偏差应符合GB/T222的规定。

2.2  低倍组织

表2 低倍组织合格级别

2.3 非金属夹杂物

表3 非金属夹杂物合格级别

2.4奥氏体晶粒度不小于6级

2.5 末端淬透性

表4 末端淬透性/HRC

3 开发方案

3.1 生产工艺路线

3.2 化学成分设计

表5  内控熔炼化学成分/%

4 生产过程

4.1 BOF

由于转炉初炼钢水中碳氧积近似于一个常数，对转炉终点碳与钢水氧含量测量，平均后如图3所示。

图3 转炉终点平均碳含量与氧含量的关系

为了保证钢中夹杂物的含量符合客户要求，初炼钢水中原始[O]含量越低越好；同时由于成本因素，初炼钢水[C]实际控制范围0.08%~0.20%。

为了保证转炉出钢时的脱氧效果，控制成本，出钢后[Al] ≥0.008%；脱氧剂铝块加入量如表6所示。

表6  出钢加入铝块

注：根据后吹情况，铝块加入量适当增加。

经过转炉现场调节脱氧剂的加入量，[Al] ≥0.008%达到95%以上；转炉出完钢后，钢中[O] ＜0.0060%；为精炼创造了良好冶炼条件。

4.2  LF

为了保证钢水的低氧含量，采用高碱度渣操作；为了保证钢水纯净度，需要炉渣有好的流动性，将渣中的Al₂O₃含量控制范围25%~35%。

精炼炉的终渣化学成分和指标见表7。

表7  精炼炉渣化学指标

表8  炉渣物理指标

通过控制炉渣成分，保证了炉渣的流动性和碱度；保证白渣精炼20min以上，充分扩散脱氧，LF精炼结束后钢中活性[O]：0.0006%~0.0012%。

4.3 CCM

采用低过热度浇注和低拉速（过热度20℃~30℃，拉速1.3m/min），保证钢的内部质量；采用合适的结晶器电磁搅拌电流和频率，减少偏析；使用专用的高碱度覆盖剂和结晶器保护渣，提高钢水的纯净度；采用普锐特公司的动态轻压下技术图4，压下量达到8mm，保证铸坯低倍质量。

图4连铸动态轻压下

4.4 CR

   轧钢时钢坯加热一段温度≤850℃，加热二段温度1070~1170℃，均热段温度为1150~1200℃，开轧温度为1050-1080℃，终轧温度为950-980℃；优化加热时间，减小碳偏析。

5 钢材检验分析

5.1 化学成分

为了控制窄淬透带，采用窄成分控制方案，缩小淬透性影响比较大的C、Mn、Cr等元素控制范围；减轻了炉与炉之间化学成分的差异，保证在一定调质温度范围的连续性生产以及力学性能均匀；

表9 实际化学成分成分控制范围/%

5.2钢材低倍组织

通过低过热度浇注、结晶器电磁搅拌以及动态轻压下，降低了连铸坯的偏析和缩孔等缺陷级别；轧钢的轧制比达到10以上，钢材的实际低倍组织评级结果见表10.

表10  钢材的低倍组织评级

图5钢材酸洗低倍组织

5.3非金属夹杂物

钢材的实际非金属夹杂物控制级别见表11

表11 钢材的非金属夹杂物评级

由于到LF炉，钢水氧含量较低，钢包炉渣流动性好，扩散脱氧充分，精炼时间较长，夹杂物有充分的时间上浮及大的压缩比，总体实物夹杂物级别比较低。

5.4晶粒度

钢材的奥氏体晶粒度6~7级。

图6 显微组织

5.5 淬透性值

试样热处理工艺，正火温度（870±10）℃，端淬温度（845±5）℃；淬透性值满足窄淬透带要求。

表12 实际的淬透性值

（1）东方润安集团有限公司采用转炉长流程工艺，通过控制顶渣设计，连铸采用动态轻压下技术等措施，最终成功开发出了高纯净度、组织均匀的链条套管用圆钢，其各项性能指标满足了用户对材料要求。

（2）通过开发研究，调整合适的工艺参数，为批量化生产销轴套管用钢打下了坚实的基础。