45Mn工業鏈條用熱軋鋼帶的試制

吳德桂

（天津天鋼聯合特鋼有限公司，天津300301）

0 引言

工業鏈條是機械行業傳動和牽引的重要元部件[1]，主要用于制作刮板運輸機、斗式提升機、螺旋輸送機等牽引鏈。45Mn熱軋帶鋼作為制作工業鏈條材料的一種，具有強度高、塑、韌性好，高耐磨、抗疲勞等特點。天津天鋼聯合特鋼有限公司以市場為導向，積極試制、生產高性價比、暢銷對路的產品，從而滿足機械鏈條行業與戰略性客戶的需要。技術人員在600 mm帶鋼生產線，克服沒有軋后控冷的困難，采用“高壓水除鱗+粗軋+高壓水除鱗+精軋+冷卻+卷取+堆冷”的生產工藝，成功試制出45Mn工業鏈條用鋼帶。試制結果表明，產品實物質量良好，各項性能指標完全達到技術協議及國家標準的要求。

1 產品技術要求

45Mn屬于中碳含錳鋼，其帶鋼產品在硬度、脫碳層、金相組織、表面質量及尺寸等方面要求嚴格。

1.1 化學成分

該鋼種化學成分需要滿足GB/T699-2015標準要求，為保證硬度波動小，C、Mn元素應進行窄范圍控制，殘余元素 P、S≤0.035%，Cr、Cu≤0.25%，Ni≤0.3%。

1.2 產品性能

該產品根據客戶協議要求，鋼帶厚度為4.5 mm，需要檢測脫碳層和硬度指標，45Mn容易脫碳，協議要求總脫碳層≤0.10 mm。GB/T8749-2008《優質碳素結構鋼熱軋鋼帶》國家標準要求總脫碳層深度不大于實際厚度的2.5%，即0.1125 mm，協議要求要嚴于國家標準，這就要從加熱工藝上著重控制[2]。

為保證后續冷加工成型，要求產品交貨硬度HRB＜90。硬度偏高易造成冷加工開裂。因此要以控制化學成分、加熱、軋制、卷取溫度制度為研究重點[3]，保證硬度合格。

1.3 表面及尺寸

鋼帶表面應良好，不應有氣泡、結疤、裂紋、折疊、夾雜和壓入氧化鐵皮，不允許有分層存在。鋼帶規格：4.5 mm×234 mm，鋼帶厚度公差±0.20 mm，厚度三點差≤0.15 mm，寬度公差（+3.0，-1.0）mm，鐮刀彎每5 m不大于20 mm，滿足GB/T8749-2008《優質碳素結構鋼熱軋鋼帶》。

2 生產試制情況

2.1 產品工藝流程

45Mn熱軋帶鋼主要工藝流程為：鋼坯加熱→高壓水粗除鱗→粗軋軋制（CL、CP）→熱剪機切頭→高壓水精除鱗→精軋軋制（二立九平）→冷卻→卷取→打包→入庫。

2.2 化學成分設計

該鋼種按照鐵碳相圖在亞共析鋼范圍內，隨著碳含量增加，抗拉強度不斷提高。隨著碳含量逐漸升高，易在連鑄坯中形成中心偏析。錳溶于鐵素體而引起固溶強化，使鋼在軋制后冷卻時得到比較細且強度高的珠光體。為保證該產品硬度合格，同時保證后續冷加工性能，化學成分的設計思路在國家標準的范圍內采用低碳高猛的思路。C含量設計為國家標準下限，Mn含量設計為國家標準中上限。P、S屬于有害元素，容易造成加工開裂，金相組織不良，因此要求 P控制在0.025%以下，S控制在0.010%，具體化學成分見表1。

表1 45Mn熱軋帶鋼化學成分/%

2.3 加熱工藝

加熱工藝是45Mn生產工藝的重要控制環節，該鋼種雖然為中碳含錳鋼，但是容易脫碳，C、Mn元素也容易偏析，甚至產生帶狀組織，因此既要保證脫碳指標，又要保證合金元素充分溶解，結合鋼坯斷面尺寸，應著重控制各段加熱氣氛、加熱溫度和加熱時間。

45Mn使用的鋼坯尺寸為165 mm×225 mm×6 000 mm，工藝要點控制一加熱段爐溫為850～1 100℃，二加熱段爐溫為1 100～1 250℃，均熱段爐溫為1 150～1 250 ℃。加熱時間 2.5 h（冷坯）。爐內氣氛控制為加熱工藝的關鍵環節：爐內氣氛控制不好，會造成鋼坯嚴重脫碳，甚至出現異常金相組織。加熱過程中采用微正壓弱氧化性氣氛，壓力控制在10～40Pa，控制加熱爐煤氣、空氣配比，空燃比按0.70～0.80 控制。

2.4 軋制工藝

粗軋是在鋼的奧氏體再結晶區軋制，通過反復變形及再結晶細化奧氏體晶粒。粗軋由CL（立輥）、CP（平輥）組成的可逆粗軋機組軋制，可逆軋制5道次，奇道次形成連軋關系，CP采用二輥可逆軋機。粗軋機組CL設置AWC（自動寬度控制）、SSC（短行程控制）系統，可以補償頭尾端寬度變化程度，縮短異常變形的長度，減小溫度造成的寬度偏差。粗軋機組CL為液壓壓下，可快速調整立輥開度，CP軋機的輥縫設有電動APC系統（自動位置控制系統），實現對軋機工作輥輥縫的精確控制。

粗軋前進行除鱗，除鱗壓力18～22MPa，粗軋開軋溫度1140～1180℃。由于該鋼種軋制變形抗力較大，對CP軋機線速度要求≤3.5 m/s。制定粗軋壓下工藝見表2。

表2 粗軋壓下工藝表

精軋機組由二架立輥和九架平輥軋機組成。JP1至JP9精軋機架間設有8臺電動活套裝置，可實現微張力、恒張力狀態下軋制。精軋機組JP1～JP9平軋機壓下系統為液壓壓下，設置液壓AGC厚度自動控制系統。

精軋前進行除鱗，除鱗壓力≥15 MPa，精軋開軋溫度大于1 050℃，終軋溫度850～950℃，中間坯尺寸36 mm×258 mm，制定精軋壓下工藝見表3。

表3 精軋壓下工藝表

2.5 卷取

帶鋼的卷取溫度對金相組織、力學性能、內應力、氧化鐵皮、卷形等有較大的影響。為保證各指標合格，制定帶鋼卷取溫度為650～700℃，卷取后鋼帶緩慢堆冷，進一步消除內應力，穩定卷形。

3 試制結果

3.1 脫碳層

統計12批45Mn帶鋼總脫碳層深度，總脫碳層深度平均值為 0.075 mm，最大值為 0.09 mm，滿足技術協議和國家標準的要求。鋼帶脫碳金相照片見圖1。

圖1 鋼帶脫碳層

3.2 硬度

統計12批45Mn鋼帶硬度，硬度平均值為HRB88.7，最大值為 HRB89.3，能夠滿足技術協議要求，鋼帶硬度檢測值見表4。

3.3 表面質量及尺寸

45Mn帶鋼表面光潔，質量良好，未發現氣泡、結疤、裂紋、折疊、夾雜、壓入氧化鐵皮和分層的缺陷。

45Mn鋼帶尺寸及偏差實測見表5，尺寸及偏差完全滿足國家標準GB/T 8749-2008要求。

另外鋼帶厚度三點差、通條差及其他要求全部滿足標準要求。

表4 45Mn鋼帶硬度檢測值（HRB）

表5 45Mn待崗尺寸控制/mm

4 結論

通過對45Mn帶鋼的技術分析，采用“高壓水除鱗+粗軋+高壓水除鱗+精軋+冷卻+卷取+堆冷”的生產工藝，制定合理工藝參數，成功試制出45Mn工業鏈條用鋼帶產品。通過對各段爐溫和加熱氣氛的控制，一加熱段爐溫為850～1 100℃，二加熱段爐溫為1 100～1 250℃，均熱段爐溫為1 150～1 250℃，加熱時間 2.5h，爐壓 10～0Pa，空燃比 0.70～0.80，保證帶鋼脫碳合格。試制的45Mn帶鋼總脫碳層指標0.09 mm以下，硬度HRB指標 89.3以下，表面質量和尺寸滿足技術協議和國家標準的要求。該產品成功試制，為開發更高等級高附加值產品奠定了良好的基礎。