發熱劑用量對27SiMn模鑄鋼點狀偏析影響的工藝實踐

來源：2018′第四屆鋼錠與鍛件生產新工藝、新技術峰會論文集|瀏覽：次|評論：0條 [收藏] [評論]

發熱劑用量對27SiMn模鑄鋼點狀偏析影響的工藝實踐李萬順盧春光鄧偉張衛元張旭曹偉偉史文輝郭慶（西寧特殊鋼股份有限公司西寧 810005）摘要：針對27SiMn鋼在鋼錠凝固過程…

發熱劑用量對27SiMn模鑄鋼點狀偏析影響的工藝實踐

李萬順盧春光鄧偉張衛元張旭曹偉偉史文輝郭慶

（西寧特殊鋼股份有限公司西寧 810005）

摘要：針對27SiMn鋼在鋼錠凝固過程中容易出現點狀偏析現象，在現有工裝條件下，進行了在冒口端添加不同數量發熱劑的試驗。對鋼錠產材后冒口端所取試片進行檢驗，試驗結果表明：隨著發熱劑用量的增加，低倍試片上黑斑數量、面積減小，點狀偏析程度有了明顯改善。

關鍵詞：發熱劑；27SiMn鋼；點狀偏析；模鑄

Technological Practice of Effect of the Amount of Exothermic Powder on Spot Segregation of 27SiMn Die Cast Steel

Li Wanshun，Lu Chunguang，Deng Wei，Zhang Weiyun，Zhang Xu，Cao Weiwei ，

Shi Wenhui，and Guo Qing

（Xining Special Steel Co., Ltd., Xining 810005）

Abstract：For the spot segregation of 27SiMn steel during the solidification of ingot, the experiment of adding different amount of exothermic powder at top of ingots under the condition of existing equipment. The test results show that with the increase of the amount of exothermic powder, the number of black spots on the low power test sheet is reduced and the area also reduced, the degree of sopt segregation is obviously improved.

Key words: Exothermic Powder, 27SiMn Steel, Spot Segregation, Die Cast

27SiMn鋼是一種主要用于制造液壓支柱的調質鋼^[1]。液壓支柱用熱軋無縫鋼管是液壓設備缸、柱的母材，廣泛應用于煤礦、大型機械等多種行業。其屬專用鋼材，要求鋼管具有良好的機械性能、內外表面質量、壁厚均勻，有較高的強度和較高的韌性^[2]。

鑄錠中的點狀偏析和通道偏析是引起其質量問題的重要原因之一。為了在凝固過程中了解和控制點狀偏析和通道偏析的形成，一些試驗研究指出，由于鋼液重力因素引起枝晶間液相流動導致了通道偏析的產生。點狀偏析實際上屬于重力偏析的一種，它是在合金液凝固結晶過程中，溶質元素偏析形成的上浮液流造成的^[3]。點狀偏析實際上屬于重力偏析的一種，它是在合金液凝固結晶過程中，溶質元素偏析形成的上浮液流造成的^[4]。

本文通過發熱劑的加入對鋼錠冒口端保溫性能進行提升，利用低倍檢驗與C、S儀驗證試驗效果，為具體工藝的實施提供了借鑒與參考。

1 試驗方法

1.1 工藝路線

試樣取自鋼廠經30t電爐—精煉爐—VD—模鑄—鍛鋼。錠型為5t，每盤澆注5支，帶冒口產￠300mm鍛材。

1.2 試驗內容

表1 試驗用鋼主要化學成分/%

Table 1 Main chemical composition of test steel/%

C	Si	Mn	P	S
0.27	1.19	1.25	0.016	0.002

表2 試驗用發熱劑主要理化指標/%

Table 2 Main chemical and physics index of test exothermic powder/%

Si	Al	C	H2O	發熱值KJ/Kg
50.00	20.00	0.05	〈0.50	8500

該5t錠型冒容比為13%，冒口重量約為640kg，發熱劑添加至冒口處將發生如下反應^[5]，所放出的熱量對冒口鋼液溫降進行補償，通過計算，1kg發熱劑能夠補償冒口鋼液溫度約為30℃。

Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s）ΔG⁰=-907100+175.73T；（1）

2Al（s）+1.5O₂（g）=Al₂O₃（s）ΔG⁰=-1682927+323.24T；（2）

C（S）+0.5O₂（g）=CO（g）ΔG⁰=-114400-85.77T；（3）

鋼錠在澆鑄完畢后立即向冒口處加入發熱劑，之后再覆蓋一層保護渣以提升減少熱量損失。添加量按照表3執行。

表3 發熱劑用量/kg

Table 3 Application amount of exothermic powder/kg

鋼錠編號	0#	1#	2#	3#	4#
發熱劑用量	0	2	6	8	10
噸鋼用量 Kg/t	0	0.4	1.2	1.6	2

表4 澆鑄參數

Table 4 Casting parameters

爐號	錠型/t	澆鑄溫度/℃	液相線/℃	過熱度/℃	錠身時間	帽口時間
Y17701955	5	1540	1503	37	9'40"	7'40"

試驗現場見圖1、2所示。

0.jpg.jpg

2 試驗結果

2.1 低倍檢驗情況

鋼錠澆鑄完畢待冷卻一段時間后紅送至鍛鋼車間，帶冒口產￠300mm棒材。按照1.6m鋸切冒口后再取25mm試片，經1:1鹽酸溶液中侵蝕2h，溶液溫度約70℃，侵蝕后試片形貌如圖2-圖6所示。

0.jpg.jpg

2.2 點狀偏析分析

表4 點狀偏析評級

Table 4 Point segregation rating

編號	0#	1#	2#	3#	4#
級別	2	1.5	1.5	0	0

利用PhotoShop軟件對低倍照片進行處理，并對照片中“黑斑”進行統計，得到以下結論，見表4。

表5 點狀偏析分析

Table 5 Spot segregation analysis

鋼錠編號	0	1	2	3	4
黑斑數量/個	561	422	432	325	259
黑斑面積/mm²	1.6x10⁴	1.1x10⁴	0.7x10⁴	0.4x10⁴	0.3x10⁴

0.jpg.jpg

2.3 C、S偏析研究

對低倍試片通過鉆取鐵屑進行 C、S偏析研究，鉆頭為￠5mm，取樣按照圖8執行。

0.jpg.jpg

利用C、S儀對所取鐵屑進行檢測，所得結果如表5所示。

表6 檢驗結果/%

Table6 Test results%

編號	0#		1#		2#		3#		4#
編號	C	S	C	S	C	S	C	S	C	S
1	0.275	0.0026	0.282	0.0023	0.277	0.0026	0.295	0.0023	0.285	0.0033
2	0.274	0.0028	0.281	0.0019	0.271	0.0019	0.291	0.0019	0.277	0.0022
3	0.274	0.0027	0.298	0.0022	0.289	0.002	0.294	0.0019	0.283	0.0023
4	0.271	0.0025	0.286	0.0022	0.283	0.0028	0.297	0.0018	0.284	0.0026
5	0.273	0.0027	0.294	0.0022	0.284	0.0031	0.300	0.0017	0.287	0.0025
6	0.298	0.0028	0.295	0.0023	0.293	0.0029	0.308	0.0022	0.301	0.0029
7	0.285	0.0028	0.303	0.002	0.301	0.0045	0.305	0.0021	0.295	0.0032
8	0.289	0.0033	0.304	0.0028	0.292	0.0041	0.314	0.0021	0.300	0.0031
9	0.275	0.0027	0.292	0.0019	0.296	0.0036	0.301	0.0026	0.29	0.0031
10	0.281	0.0028	0.282	0.0022	0.282	0.0027	0.299	0.0021	0.284	0.0026
11	0.275	0.0029	0.288	0.002	0.288	0.0021	0.287	0.002	0.285	0.0029
12	0.278	0.0035	0.287	0.0025	0.282	0.0025	0.293	0.0023	0.282	0.0028
13	0.272	0.004	0.285	0.0024	0.276	0.0039	0.294	0.0023	0.279	0.0029