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王际桂
[摘 要]为拓展产品领域，增强产品多样化以提高市场竞争力，型钢部开发试制了美国20CuNi铁道垫板钢。本文主要讲述了试验过程各工序的操作工艺和注意事项。
中图分类号：U214 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）06-0002-01
前言
由于此钢种属含铜、镍耐候钢，主要难点是防止坯壳与结晶器粘结漏钢和连铸坯在加热炉长时间加热过程出现裂纹。为此经过生产准备会讨论，连铸采用保护套管加密封圈加氩封保护浇注，控制冷却强度和稳定拉坯速度，严格控制加热炉加热温度和时间，防止过烧、过高温。为降低生产成本，采用与Q420B钢连浇，全浇次共8炉，20CuNi浇注次序为第7、8炉。铜板、镍板随废钢加入转炉，参考铜板加入量2.52 kg/t，镍板1.4kg/t，为考察不发生裂纹的铜含量范围，第7炉加铜板2.5kg/t，第8炉加铜板3.0 kg/t。
1 生产工艺流程
其主要工艺流程为：高炉铁水-钢包炉-铁水预处理-120t转炉-LF精炼-矩形坯连铸机-加热炉-轧机
2 转炉冶炼
2.1 吹炼控制
转炉采用高拉补吹工艺，提高终点命中率。转炉终点成分ω（C）控制0.06%-0.15%，ω（P）控制≤0.014%，温度控制1610℃-1680℃，氧活度控制在500ppm以下。出钢过程采用滑板挡渣档位使用高档模式，严格控制下渣量。
2.2 脱氧工艺
转炉采用铝脱氧工艺，在出钢约1/4开始加料，加料顺序：顶渣（300kg石灰）→碳粉→硅锰合金→钢砂铝（根据氧活度0.8-1.5kg/t）保证LF精炼第一次取样钢水中Als含量在50ppm，减少精炼喂线，提高钢水纯净度。
3 LF精煉
3.1 白渣精炼
20CuNi采用的白渣精炼，是LF采用石灰、萤石，复合脱氧剂等造渣料调配的一种碱性动态渣，冷却后呈白色，要求其碱度大于3.5。[1]
3.2 底吹工艺
精炼加热时氩气压力使用0.4-0.5MPa，脱硫时使用强搅拌，氩气压力1.0-1.2MPa，强搅拌以脱硫均匀成分为主；软吹前氩气压力调整为0.20MPa，软吹5min后气眼控制在200mm以内。必保软吹时间≥8min。[2]
4 连铸工艺
4.1 连铸准备
为保证钢水质量，减少铸坯缺陷，必须保证中间包、保护渣等烘烤合格。
4.2 浇注过程控制
连铸全程保护浇注，中间包采用挡渣墙，开浇前进行中包氩气排空操作，中间包加入碱性覆盖剂，全程黑液面操作，引锭杆脱锭后投入结晶器液面自动控制，保证结晶器液面平稳。采用Q420B矩形坯保护渣，设定拉速1m/min，二冷采用气雾冷却，比水量0.25L/KG，结晶器电磁搅拌电流300A，频率3Hz，结晶器正弦振动，振幅±3.5mm；末端电磁搅拌380A，频率8 Hz。，结晶器和末端电磁搅拌投入使用，可以提高铸坯等轴晶比例，减少铸坯内部疏松缩孔和Cu元素的偏析，保证铸坯内部质量。
4.3 铸坯冷却
由于型钢部四号机不具备热送条件，为避免连铸坯在冷却过程中热应力和组织应力造成裂纹，把20CuNi连铸坯装入缓冷坑，缓冷48小时。
5 加热炉加热工艺
由于Cu在热加工时容易产生热脆，在铸坯表面形成网裂，从而形成钢材的表面缺陷。含铜钢研究表明1080-1100℃是含铜钢产生表面裂纹的危险温度区，含铜钢加热温度应低于1080℃或高于1100℃。
同时连铸坯在加热炉内加热时，会产生很粘的氧化铁皮，如果在轧制时不能去除，就会残留在钢材表面，造成氧化铁皮压入缺陷。
为此20CuNi钢加热采取高温、快烧加热制度，在保证钢坯加热质量的前提下，尽可能缩短加热时间，并保证加热过程为还原性气氛。控制加热段温度1200℃以上，均热段温度1160-1180℃。[3]
6 轧制
型钢部轧线装备为2架粗轧（BD1、BD2），2架精轧（F1、F2），在加热炉出口、BD1轧机前设置一套高压水除鳞机，去除钢坯表面的氧化铁皮，保证最终成品的表面质量。粗轧机组采用双机架二辊可逆式开坯轧机，两架串列式脱头布置的粗轧BD轧机，坯料在开坯轧机上可轧制多个道次，这样可轧制的成品规格将有较大的灵活性。精轧机组采用一架可逆水平二辊精轧机（F1）和一架水平/万能可转换精轧机（F2）。
轧制前先采用Q235连铸坯试轧铁道垫板形状以确定相关参数，试轧形状符合标准后再轧20CuNi垫板。为避免轧钢出现边裂现象，轧制过程需注意轧材边部保温以控制边部温度急剧下降。
7 实验结果
20CuNi垫板型钢成分合格，轧制宽度、肩高、轨座等截面尺寸符合技术协议要求。直径小于型钢厚度的弯芯直径90。弯曲后，弯曲部位没有产生裂纹。
参考文献
[1] 成国光，萧忠敏.新编钢水精炼及铁水预处理1500问[M]。北京：中国科学技术出版社，2007，3.
[2] 乐可襄，周兰聚，李杰09CuPTiRE耐候钢冶炼技术研究[J].安徽工业大学学报，炼钢，2003，20（4）：322-325.
[3] 崔忠圻.金属学与热处理[M].北京：机械工业出版社，1989.
