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冷镦钢钙处理工艺研究

吴建鹏  
【摘要】:冷镦钢是一种在室温条件下,利用金属塑性成型工艺,生产互换性较高的标准件用钢。在加工过程中,冷镦钢坯变形量很大(约60%~70%),所承受的变形速度也很高,因此要求冷镦钢必须具有良好的冷镦加工性能,尤其是冲击韧性和变形率。所以,国内外钢铁企业对生产冷镦钢,都给予了高度重视,在某种程度上说,该产品质量好坏,也体现了一个企业生产水平的高低。 目前我国标准件厂家所使用的冷镦钢原料大部分由美国、日本、韩国等国家进口。据2001年统计,目前我国年需螺钉用盘条100万吨以上,而且年需求量呈上升趋势。正是在这种情况下,国内钢铁企业开展了冷镦钢的研发和生产,以替代进口,并已取得了一定的进展。但我国高牌号冷镦钢(如CH6A)的产品质量与国际先进水平相比仍有一定差距,主要表现在:冷冲压加工过程中表面开裂比较严重,其力学和工艺性能也不够稳定,严重地影响了产品质量和冷镦成品率。综合各个厂家的生产经验,我们认为造成这一现象的主要原因是:对钢中残余夹杂物的控制还不到位。由于冷镦钢多为铝镇静钢,因此在用铝脱氧的过程中不可避免地会生成Al_2O_3夹杂,残留在钢中的簇状Al_2O_3夹杂会大大降低钢的塑性、韧性、疲劳强度、抗腐蚀能力,特别是破坏了钢基体的连续性,在静荷载和动荷载的作用下,往往成为冷镦开裂的起点,从而造成冷镦开裂,降低冷镦成品率和产品质量。随着钙处理技术的广泛应用与发展,为这一问题的解决提供了良好的思路。 由于钙是一种非常活泼的元素,其与氧、硫的结合能力很强,因此钙可以降低钢中有害元素氧与硫含量,而且还可以把高熔点的簇状Al_2O_3夹杂物变成低熔点的球状钙铝酸盐夹杂物,既有利于其碰撞、长大、上浮排除以减少钢中夹杂物含量,又可使残存夹杂物变成球状,从而降低甚至消除Al_2O_3夹杂对钢的冷镦性能的影响。 目前,武钢—炼钢厂已能生产一般牌号的冷镦钢,但对CH6A这一类高牌号的钢种,尚在开发之中,其高的冷镦裂纹、低的冷镦件成品率,都迫切要求进一步改善冶炼工艺。因此本文通过实验室研究,并结合武钢第一炼钢现场生产实际,对低碳低硅冷镦钢的钙处理工艺进行了研究,并得出了以下结论: 1、通过实验室研究,得出了实验室冶炼条件下,最佳加钙量应为:0.7721g/kg钢,Ca—Fe合金的最佳配比为:18%Ca—82%Fe。 2、通过建立传热模型和数值模拟,得到了在1600℃时,20%Ca—80%Fe线的熔化时间为0.97s,并结合现场生产实际计算得出了合理的喂线速度为:am/s。 3、通过热力学计算和对现场数据的分析结果表明:当T=1600℃、[Al]=0.02~0.05%时,若要获得较为理想的钙处理效果,钢水中的溶解氧应≤3.4×10~(-6),残钙量应在40×10~(-6)以上。同时为避免在钙处理过程中先生成CaS,钢水中[S]要低于0.009%。 4、通过对现场钙处理后钢样的金相观察和电子探针分析发现:在现场钙后样中有大颗粒球型夹杂物,并在大多数球型夹杂物表面发现了壳状或块状的CaS。同时在现场钙后


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