100t BOF-LF-RH-CC 流程生產彈性擋圈用鋼C67S的工藝實踐

馬兆紅

（南京鋼鐵股份有限公司特鋼事業部技術研發處，江蘇 南京 210000）

彈性擋圈用鋼要求具有穩定的化學成分、較高的純凈度，細晶粒、良好的力學性能。2014 年以前彈性擋圈用鋼大部分依賴進口。為了實現國產化，2014 年11 月南鋼采用二火材工藝，即電爐連鑄320*480mm 大方坯-大棒廠開坯-帶鋼熱軋，成功開發出彈性擋圈用鋼C67S。并于2015 年6 月優化工藝改為一火材工藝，即電爐連鑄150*150mm、150*220mm 小方坯-帶鋼熱軋，生產C67S。為進一步提高產品市場競爭力，南鋼于2018 年5 月開發出轉爐150*150mm、150*220mm 小方坯-帶鋼熱軋C67S。目前南鋼已具有批量生產轉爐C67S 的能力，實物質量達到國內先進水平，該品種市場占有率達80%。

1 C67S擋圈用鋼生產工藝

轉爐生產C67S 工藝流程為：100 噸氧氣頂底復合吹煉轉爐冶煉→LF 爐精煉→RH 爐精煉→150*150mm、150*220mm 方坯連鑄→鑄坯檢驗→鋼坯切割→驗收→加熱→軋制→卷取→檢驗→噴字→入庫。

1.1 轉爐冶煉

轉爐入爐鐵水要求P ≤0.15%、S ≤0.15%。采用高拉碳工藝，防止鋼水過氧化，終點[O]≤400ppm，C ≥0.08%，P ≤0.015%。冶煉過程中底吹Ar 攪拌，促進鋼渣平衡。采用滑板擋渣出鋼，出鋼至1/3 加入脫氧劑和合金脫氧合金化。C、Si、Mn、Cr 含量按判定下限調整。按噸鋼1.0kg 加入鋁塊沉淀脫氧，每爐加入改性精煉渣300kg 造渣。

1.2 LF 工藝

轉爐出鋼吹Ar 攪拌3min 后，吊包到LF 精煉工位開始爐外精煉處理。按噸鋼0.2kg 喂入鋁線沉淀脫氧，精煉過程中少量多批次加入高純碳化硅擴散脫氧，每爐總加入量120kg 左右。為保證脫氧充分，鋼中Als 含量按0.015%～0.040%控制，渣系采用CaO-SiO2-Al2O3，二元堿度控制在2.0～3.0 水平（見表1）。精煉過程中根據爐渣堿度和流動性適當補加石灰和螢石，并按目標成分調整合金成分。成分溫度合格后，吊包到真空位處理。

表1 LF 精煉終渣成分和堿度

1.3 RH 真空處理

鋼水經RH 真空處理，能夠有效的去除鋼中的氫、氧、氮氣體，提高產品實物質量。真空處理真空度1mbar 以內，真空保持時間10min 以上。破真空后喂純鈣棒包心線100m，對夾雜物進行變形處理。喂純鈣棒包心線后軟吹Ar 時間20min 以上，保證夾雜物充分上浮去除。

1.4 連鑄工藝

連鑄中間包采用整體水口、長水口Ar 封全保護澆鑄，同時大包開澆前中間包吹Ar 處理，防止鋼水二次氧化。使用高碳鋼保護渣，保護渣少量多批次向結晶器內加入，保證結晶器保護渣渣面不見紅。中包過熱度10℃～30℃,150*150mm 連鑄拉速2.0m/min～2.2m/min、150*220mm 連鑄拉速1.3m/min～1.5m/min，采用恒拉速澆鑄工藝。使用結晶器和末端電磁攪拌，浸入式水口插入深度120-150mm。結晶器液面自動控制，液面波動≤±6mm。

1.5 連鑄坯質量分析

1.5.1 連鑄坯化學成分分析

冶煉化學成分如表2 所示。由表可知，彈性擋圈用鋼C67S冶煉化學成分控制波動小、有害元素含量低，有利于提高軋材加工熱處理后的性能穩定性。

表2 C67S 冶煉化學成分/wt.%

1.5.2 鑄坯低倍質量分析

（1）連鑄坯低倍宏觀檢測：

C67S 連鑄坯檢測情況如表3 所示。

表3 連鑄坯低倍檢測結果

（2）鑄坯低倍檢驗見圖1。

圖1 鑄坯低倍

連鑄坯低倍酸洗檢驗表明，鑄坯質量良好，未發現角裂、皮下裂紋、皮下氣泡、夾雜、縮孔等缺陷，中心疏松、一般疏松、錠型偏析等低倍缺陷級別在1.0 級以內，均滿足GB/T699-2015 標準要求。

1.6 帶鋼軋制工藝

1.6.1 鋼坯加熱

加熱爐內的氣氛按弱還原性控制，煙氣殘氧量控制在3%以內。加熱爐加熱段控制在1060℃～1160℃，均熱段控制在1060℃～1150℃,保證鋼坯斷面溫差小于30℃。

1.6.2 軋制過程

鑄坯軋制時，采用AGC 自動測量尺寸。初軋溫度1020℃～1130℃，終軋溫度890℃～960℃，終軋速度為6m/s。軋后鋼帶在平板鏈上空冷，卷取溫度控制630℃～710℃。鋼帶卷取前檢查表面質量和尺寸控制，并取樣檢驗。

2 半成品及軋材檢驗

2.1 半成品檢驗

見圖2。

圖2 半成品水浸探傷

為了解內在質量，取初軋半成品厚度33mm試樣，做水浸探傷檢驗，未見裂紋和大顆粒夾雜物缺陷，表明鋼材內在純凈度較高。

2.2 軋材成品檢驗

（1）力學性能檢測見表4。

表4 力學性能檢測結果

（2）硬度檢驗見表5。

表5 硬度檢驗結果

（3）夾雜物級別檢測。

檢測結果夾雜物全部合格，如表6 所示。非金屬夾雜物主要有：D 類細系0.5 級和D 類粗系0.5 級, B 類細系0～0.5 級，B 類粗系0 級；未發現A 類硫化物類、C 類硅酸鹽類和DS 類單顆粒類。

表6 夾雜物檢測結果

（4）脫碳層檢驗見表7。

表7 脫碳層檢測結果

（5）氣體含量。

氣體含量檢測結果如表8 所示。經RH 真空處理，彈性擋圈用鋼C67S 成品材氣體含量包括[H]在內全部控制很好。

表8 氣體含量檢測結果

3 結論

（1）100t 轉爐-LF-RH-CC-熱軋工藝生產的彈性擋圈用鋼C67S，化學成分穩定，殘余元素以及O、N、H 含量低，鑄坯未見縮孔、裂紋、氣泡和夾雜等缺陷。

（2）軋材組織細小均勻、內在純凈度較高、夾雜物含量低、脫碳層控制好，硬度、力學性能達標，表明轉爐一火材軋制C67S產品完全滿足加工彈性擋圈的技術要求。