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改善弹簧钢小方坯中心偏析及线材性能工艺优化
孙剑;李杰;张彩东;李杰;赵海涛;任刚
【期刊名称】《特殊钢》
【年(卷),期】2024(45)2
【摘要】针对某钢厂生产的55SiCr弹簧钢,用户加工后的油淬火钢丝断面收缩率在40%以下,影响后续卷簧过程和弹簧的使用寿命,通过低倍酸洗试验,拉伸试验,油淬火调质处理,钻屑试验等方法对铸坯和线材进行评价检测,发现铸坯中心偏析是导致拉拔性能差的主要原因,通过开展连铸工艺优化试验,研究结果表明:高过热度控制对铸坯偏析及线材拉拔性能有显著影响,过热度为35℃相较于过热度18℃,断面收缩率和伸长率分别提高2%和0.8%;结晶器电磁搅拌电流从150 A增加到320 A,中心等轴晶率由8%~8.5%增加到10.5%,但是中心碳平均偏析指数也随之增加;相同结晶器电磁搅拌工艺时,降低凝固末端电磁搅拌强度有利于改善中心偏析;铸坯中心碳平均偏析指数由1.10降低到1.02时,油淬火调质态线材断面收缩率由39%增加到47%。
【总页数】5页(P86-90)
【作者】孙剑;李杰;张彩东;李杰;赵海涛;任刚
【作者单位】河钢材料技术研究院;北京科技大学碳中和研究院;河钢集团邯钢公司【正文语种】中文
【中图分类】TF777.3
【相关文献】
1.改善弹簧钢小方坯中心碳偏析的实践
2.弹簧钢小方坯成分偏析改善实践
3.改善60Si2MnA弹簧钢小方坯中心碳偏析的研究
4.高碳钢小方坯连铸参数优化及铸坯中心偏析控制
5.改善弹簧钢连铸方坯中心碳偏析的试验
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小方坯凝固裂纹的影响因素与改善
铸坯从皮下到中心出现的裂纹都是内部裂纹，由于是在凝固过程中产生的裂纹，也叫凝固裂纹。
分析其影响因素有：
1、钢水的成分
1）碳含量
碳质量分数在0.16%以下时裂纹发生率最高，但碳质量分数大于0.16%时裂纹发生率明显降低。
因为碳质量分数在0.13-0.16%时正好处于包晶反应区，因此裂纹发生率高。
2）硫含量
随着钢中硫含量的增加，裂纹发生率迅速上升，当硫质量分数小于0.01%时，裂纹发生率为0，当硫质量分数大于0.02%时，裂纹发生率高达35%。
3）锰硫比
随着锰硫比的增加，裂纹发生率迅速下降，当锰硫比小于10时，裂纹发生率高达66.6 7%，当锰硫比大于30时，裂纹发生率降至15%。
2、过热度
降低过热度有利于降低裂纹发生率。
过热度控制在30℃以下时，裂纹发生率为5%左右，而当过热度超过30℃，裂纹发生率明显上升。
3、拉速
在工艺要求的范围内，拉速稳定于上限时，裂纹发生率最低。
根据以上分析，改善措施为：
1、碳含量按上限控制，避开包晶反应这一裂纹敏感区域；在各个工艺环节尽量降低硫含量，同时锰含量按工艺要求的上限控制，使锰硫比大于30。
2、控制过热度在20-30℃，采取低过热度的浇注方式防止坯壳薄而产生凹陷引起内裂。
3、拉速按上限控制，并尽量保持恒拉速，避免因拉速频繁变动引起的配水量和结晶器液面波动。
4、其他。
采用合理的结晶器倒锥度，优化水缝尺寸；根据不同的钢种，选择合适的保护渣；优化二冷水量，采用合理的弱冷制度；二冷区夹辊辊距要合适，要准确对弧，支撑辊间隙误差要符合技术要求。
第43卷第3期2021年5月上海金属SHANGHAI METALSVol.43,No.3May,202131高碳SWRH82B钢线材脆断原因及控制黄雁陶群南（芜湖新兴铸管有限责任公司，安徽芜湖241000）【摘要】某钢厂成分为0.80C-0.22Si-0.83Mn-0.22Cr-0.013P-0.005S（质量分数,％）的SWRH82B钢线材在放线剥皮过程中脆性断裂次数高达20次/百t。
研究发现，线材脆断频次高的主要原因是线材心部存在大块马氏体及残余应力较大。
为此进行了斯太尔摩线控冷工艺试验和时效工艺试验。
结果表明：斯太尔摩冷却作业线6-12号风机开口度从100%减小至60%，关闭7A-10B保温罩，辊道速比下降15%，可有效避免线材心部大块马氏体的形成，从而提高线材塑性、减小残余应力。
此外，线材自然时效时间从20天缩短至15天，可使线材的脆断次数从20次/百t降低至5次/百t以下，显著提高了生产效率。
【关键词】SWRH82B钢线材脆断控冷显微组织中图分类号:TU511.34；TG142.1文章编号：001-7208（2021）03-0031-05Cause and Control of Brittle Fracture of High-carbonSWRH82B Steel WireHUANG Yan TAO Qunnan(Wuhu Xinxing Casting Pipe Co.,Ltd.,Wuhu Anhui241000,China)【Abstract]Brittle fracture of SWRH82B steel wire containing0.80C-0.22Si-0.83Mn-0.22Cr-0.013P-0.005S(mass fraction,%)occurred20times per100tons during stringing and peeling in a steel factory.It was discovered from the investigation that the frequent brittle fracture of the wire was attributed largely to massive martensite present in the core and larger magnitude of residual stress.For this fact, controlled cooling test in the Stelmore line and aging process test were performed.The results showed that the formation of massive martensite in the core of wire could be effectively avoided by decrease in the opening degree of fans No.6to No.12in the Stelmore line from100%to60%,closing of7A-10B soaking hood and15%decrease in the roller speed ratio,thus improving plasticity of the wire and reducing residual stress.Furthermore,shorten of natural aging time for the wire from20days to15days would allow the brittle fracture of wire to decrease from20times to5times per100tons or less.As a result,the production efficiency was evidently increased.【Key Words]SWRH82B steel,wire rod,brittle fracture,controlled cooling,microstructure目前，高等级建筑、桥梁、铁路等领域对SWRH82B钢线材的需求量越来越大。
影响高碳钢连铸小方坯中心偏析的因素卢盛意(北京科技大学,北京100083)摘 要 介绍了英国4家钢厂为了减少高碳钢连铸小方坯中心偏析所采取的措施的试验结果。
Factors affecti n g cen tra l segrega ti on of h i gh carbon steel b illetsLU Shengyi(University of Science and Technol ogy Beijing,Beijing100083)ABSTRACT Experi m ental results in f our B ritish steel companies are intr oduced t o decrease the central segregati on of high carbon steel billets.Fact ors affecting the central segregati on of high carbon steel billets are analyzed.1 前言10年前,高碳钢很少用于连铸小方坯生产。
1997年以前轮胎钢丝等容易偏析的高碳钢几乎都用连铸大方坯来生产。
因为大方坯的浇注温度低,有利于形成等轴晶结构,又因为大方坯在轧制时的压缩量大,这二者都有利于减少偏析。
但用连铸小方坯来生产高碳钢时,生产成本低。
1997年英国4家钢厂(Scunthor pe,Sidenor,Is pat-HS W,I Jmuiden)共同研究了影响连铸小方坯高碳钢中心偏析的因素。
这些因素包括:钢水过热温度、二次冷却强度、电磁搅拌(E MS)、热轻压缩(TSR)、机械轻压缩(MSR)、浇注方法、小方坯尺寸、拉速等[1]。
2 钢水过热温度过热度低,使等轴晶结构百分比高,对减少偏析有利。
过热度高,在铸坯内产生“一个个小钢锭”(m ini-ingotis m)的结构,使机械性能不一致,在拔丝时容易断头。
减少方坯中心偏析的冶金手段陈超1,阎朝红2,康复2（宝钢股份公司1.技术部；2.炼钢部，上海200941）摘要：讨论了连铸方坯中心偏析的成因，介绍了电磁搅拌、机械应力压下和二冷强冷模式等减少中心偏析的冶金技术，分析了铸坯断面大小对中心偏析的影响，并对宝钢拟建中的方坯连铸机的设备配置提出了几点建议。
关键词：连铸方坯；中心偏析；电磁搅拌；软压下；热应力压下中图分类号：TF777文献标识码：B文章编号：1008－0716（2001）04－0053－05Metallurgical Means of Minimizing Central Segregation for Continuous Cast Bloom and Billet1.CHEN Chao2.YAN Chao-hong 2.KANG Fu1.Baosteel Technical Department，2.Baosteel Steelmaking Department，ShanghaiChina，200941)Abstract: The cause of central segregation for continuously cast bloom and billet is described in the paper. Some metallurgical techniques are introduced, such aselectromagnetic stiring(EMS),mechanical soft reduction and thermal soft reduction.In the meantime, the influence of sectional size of bloom and billet on central segregation is discussed, some proposals on equipment configuration of bloom caster which is going to be built at Baosteel are put forward.key Words: Continuously cast bloom and billet; Central segregation；EMS; Soft reduction; Thermal soft reduction1 引言连铸方坯中心偏析是指铸坯中心区域C，Mn，P和S等溶质元素的不均匀分布，在铸坯横剖面上表现为铸坯中心处溶质元素的浓度出现峰值，而在两边浓度最低；在铸坯纵剖面上则以Ｖ形偏析、Ｕ形偏析、点状偏析、线状偏析以及缩孔等表观形态存在，溶质元素沿中心线呈近似周期性波动。
改善弹簧钢小方坯中心碳偏析的实践孙光涛;桂仲林;王向红【摘要】结合中天钢铁第三炼钢厂3#连铸机的生产实际,分析二冷比水量和结晶器电磁搅拌电流强度对60Si2MnA弹簧钢160 mm×160 mm方坯中心碳偏析的影响,结果表明:二冷比水量增加,中心碳偏析指数先降低后增加;结晶器电磁搅拌强度增加,铸坯中心碳偏析指数降低.比水量为1.0 L/kg、结晶器电磁搅拌强度为300 A/3 Hz时,中心碳偏析指数达到最小值1.04,且铸坯的中心偏析指数波动更小.【期刊名称】《山东冶金》【年(卷),期】2017(039)003【总页数】2页(P16-17)【关键词】弹簧钢;60Si2MnA钢;小方坯;中心碳偏析;结晶器电磁搅拌;二冷比水量【作者】孙光涛;桂仲林;王向红【作者单位】中天钢铁第三炼钢厂,江苏常州213011;中天钢铁第三炼钢厂,江苏常州213011;中天钢铁第三炼钢厂,江苏常州213011【正文语种】中文【中图分类】TF777.360Si2MnA钢是应用于汽车悬架弹簧的高档弹簧用钢，悬架弹簧在汽车行驶过程中，承受高频往复压缩运动，工作环境恶劣，对所用弹簧钢质量要求很高。
由于60Si2MnA钢碳含量高，具有液相和固相间的温度区间较大、糊状区宽的特点，在小方坯连铸过程中铸坯中心易形成严重的碳偏析，且在后期的加热、轧制过程中难以消除，会对热轧盘条的机械性能产生不利影响，导致线材在拉拔过程中产生杯锥状断裂［1］。
利用结晶器电磁搅拌和提高二冷比水量等方式是目前改善小方坯铸坯中心碳偏析的重要手段［2］。
目前中天钢铁生产的160 mm×160 mm的60Si2MnA弹簧钢方坯中心碳偏析控制1.08～1.17，用户在拉拔过程中出现了杯锥状断裂。
针对此情况，通过现场试验分析了结晶器电磁搅拌工艺参数及二冷比水量对铸坯中心碳偏析的影响，确定了最佳工艺参数，改善了弹簧钢小方坯心部质量。
中天钢铁第三炼钢厂生产60Si2MnA弹簧钢线材工艺流程：KR→120 t转炉→LF 精炼→RH真空处理→CCM连铸→线材轧制。
高强钢连铸板坯中心偏析的分析及改善措施摘要：高强度钢一般含有高碳含量和锰质量分数。
连铸坯在凝固过程中容易形成碳、锰等元素的枝晶偏析，导致中厚板中心出现严重的带状组织缺陷。
带钢结构对钢板的力学性能、成形性和断裂性能有着重要的影响。
对于冷轧钢板，带钢结构的存在会使材料表现出很强的各向异性能，导致材料在深加工过程中发生不均匀变形，即沿板宽方向的纵向纤维拉伸不一致，导致二次变形。
即使是在应力集中时裂纹的萌生也会影响最终产品的性能。
如何减少和消除连铸坯在凝固过程中产生的偏析，是连铸生产亟待解决的问题。
基于此，本文对高强钢连铸板坯中心偏析的分析及改善措施进行分析。
关键词：连铸坯；中心偏析；改善措施1连铸坯中心偏析的成因导致连铸坯出现中心偏析的原因主要包括两个方面，一方面是枝晶搭桥形成了小钢锭，另一方面是发生了铸坯鼓肚的问题。
在连铸坯凝固过程中，液芯末端会存在一个固液两相混合组成的糊状区。
凝固过程中，钢液会收缩向坯壳和拉坯方向，最终形成小孔。
位于弯月面的钢液受到地心引力会注入到收缩形成的孔洞当中，通过这种方式可以有效防止疏松和偏析问题的出现。
上述为理想状态，但是在实际铸造过程中，由于出现了小钢锭，钢液难以及时形成収缩孔或者难以注入收缩控制红，最终导致偏析问题出现在铸坯中心部位。
通过偏析问题出现的过程分析可知，拉坯方向液芯中心线附近的钢液会在钢液凝固过程中出现一定的变化，前沿温度梯度不同是造成凝固波动的主要原因。
2板坯中心偏析的形成机制及控制措施对板坯偏析的形成机理进行了大量的研究。
可以看出，板坯的中心偏析是由凝固过程中溶质元素的分离和结晶和凝固结束附近富集的偏析元素的液流引起的。
凝固结束时的钢液流动是由壳体的鼓包和凝固过程中钢液的体积收缩引起的。
板坯的中心偏析与钢成分、热性能、几何形状、工艺参数和设备条件密切相关。
不同冷却条件下坯料枝晶间的应力对坯料的中心偏析也有重要影响。
因此，根据不同的情况，我们需要分析中心偏析的原因。
