[发明专利]一种控制非调质钢大尺寸夹杂物的制造方法

说明书

本发明涉及一种S含量0.050‑0.065%，N含量0.010‑0.018%，Ti含量0.008‑0.025%控硫控氮非调质钢的大尺寸（大于50um但尺寸＜1mm的)夹杂物冶炼控制技术的制造方法。本发明通过控制钢中的Al含量、钙含量，降低含Al、含Ca脆性夹杂物形成数量，通过控制结晶器保护渣选用、浇铸过程中结晶器液面波动、水口塞棒曲线波动来确保浇铸过程的稳定顺行，从而抑制了在钢中形成>50‑200um左右的大尺寸团簇状夹杂物，提高了曲轴使用疲劳寿命。

技术领域

本发明属于特殊钢类技术领域，尤其是涉及一种含硫非调质钢的大尺寸夹杂物控制的冶炼制造方法。

背景技术

随着国内汽车使用寿命要求的越来越高，汽车曲轴用钢对钢内部质量要求也提高，主要是通过圆钢超声波探伤对夹杂物进行把关，夹杂物尺寸较大时会导致超声波探伤不合格，导致圆钢质量不合格，增加生产成本。目前，国内曲轴越来越多使用非调质钢，非调质钢含有较高的硫，在冶炼过程中容易产生较多的硫化物，细长的硫化物实际并不会降低钢的内部质量，反而提高了切削性能。含硫的非调质钢在冶炼过程容易产生大量的50-200um左右的大尺寸团簇状夹杂物，连铸生产时引起浇铸过程液面非稳态，水口塞棒曲线波动厉害，在水口内壁富集并导致部分脱落进入钢水中，最终轧成圆钢超声波探伤不合格；同时，大尺寸团簇状夹杂物容易在水口内壁富集，钢水可浇性变差，甚至会引起停浇，因此连浇炉数难以超过4炉，影响生产效率。

对非调质钢探伤不合格的夹杂物进行分析，夹杂物主要是含Al、Ca、O、S的复合型夹杂物，外形尺寸为宽度或直径在50um—200um左右的团簇状夹杂物，其中团簇状里的大颗粒夹杂物尺寸较小，都是＜19um(相当于DS类0.5级)的细小夹杂物。由于钢中产生较多这些团簇状夹杂物，导致圆钢探伤合格率不足70%。

当前钢材的冶炼生产对大尺寸夹杂物控制措施主要是针对毫米级的宏观夹杂物，这类夹杂物主要是连铸过程中的二次氧化或卷渣而形成的。文献《锻造圆钢中大颗粒夹杂的成因分析》，介绍了圆钢超声波探伤缺陷不合格进行定位，发现主要缺陷是大于Φ4mm的大颗粒夹杂物，夹杂物主要是Ca-Al-O复合型夹杂。大颗粒夹杂物主要是外来的Al2O3类氧化物，来源于浇铸时大包耐材侵蚀和锭模浇铸初期工艺操作不当产生的。文献主要是针对较大尺寸的夹杂物，是由外生夹杂物进行控制，不能满足尺寸＜1mm以下大尺寸夹杂物的控制。

目前控制钢中的微米级别的大颗粒夹杂物，主要是研究如何控制钢中的单颗粒球状夹杂物。文献《减少轴承钢和齿轮钢中大颗粒点状氧化物夹杂（Ds）的工艺实践》，介绍了轴承钢、齿轮钢为了控制尺寸>13um的球状大颗粒夹杂物（相当于DS类0.5级），采取了控制电炉精炼重点C含量≥0.10%，控制精炼渣碱度为2.5-3.5，吹氩强度为40-80L/min，Als控制在0.011-0.020%，过热度控制在30℃，浇铸过程全程保护浇铸等措施，从而使轴承钢Ds≥1.5级（直径为≥27um）所占比例由1.46%降低到0.82%。该控制技术只是针对控硫的低硫钢进行分析，对含硫达到0.050%以上的非调质钢大尺寸夹杂物控制没有可类比性。

综上所述，目前对于含硫≥0.050%的非调质钢的大尺寸夹杂物控制严重影响到了汽车曲轴用钢的质量，同时，大尺寸团簇状夹杂物容易在水口内壁富集，钢水可浇性变差，甚至会引起停浇，因此连浇炉数难以超过4炉，影响生产效率。。

发明内容

为克服以上技术难点，本发明的目的是提供一种S含量0.050-0.065%，N含量0.010-0.018%，Ti含量0.008-0.025%控硫控氮非调质钢的大尺寸（大于50um但尺寸＜1mm的)夹杂物冶炼控制技术。通过对冶炼工艺、连铸工艺的控制，控制了钢中存在的大于50um但尺寸＜1mm的大尺寸团簇状夹杂物含量，特别是控制了50-200um左右的大尺寸团簇状夹杂物含量，从而提高曲轴的疲劳使用寿命，确保了浇铸的稳态顺行，连浇炉数可稳定控制在6炉以上。