一种控制含铝含硫非调质钢皮下夹渣的方法与流程

本发明涉及炼钢工艺，尤其涉及一种控制含铝含硫非调质钢皮下夹渣的方法。

背景技术：

1、曲轴是内燃机五大核心零部件(缸体、缸盖、曲轴、连杆、凸轮轴)之一，并被形象地称之为“内燃机的心脏”。

2、发动机工作时，曲轴受力复杂，不但承受气体压力还要承受惯性力及惯性力矩的作用，由于发动机气缸内压力不断变化，曲轴还要承受交变负荷的冲击作用，曲轴是一个形状复杂的零件，其横断面沿轴线方向急剧变化，因而应力分布极不均匀，尤其在曲柄臂和连杆颈，主轴颈的过渡圆角处应力集中最为严重，如果此处存在裂纹或者皮下夹渣等缺陷，曲轴易出现疲劳断裂，统计表明，此类疲劳断裂是曲轴的主要破坏形式，约占曲轴失效的95％以上。

3、传统的曲轴使用45s、40cr、42crmoa等合金结构钢材料，并通过热处理后来生产制造，但是该方法能耗高，且工序复杂，加工效率低。近年来汽车行业已经普遍使用非调质钢生产制造发动机曲轴，可以省去一道高能耗的调质热处理工序，有利于降本减排。

4、用非调质钢代替调质钢生产汽车发动机曲轴，虽然有很多优越性，但是为了提高材料的切削性能，通常添加一定量的s元素，而同时汽车钢中为细化晶粒会添加一定的al元素，钢中同时含有一定量的al和s元素，会极大的增加钢水的可浇性，并出现的异常现象，最终为导致圆钢材料出现皮下夹渣缺陷，尤其是近表面的皮下夹渣，属于探伤盲区范围，很难被发现，一旦流入至下游，用户在锻造过程将会沿着皮下夹渣处出现开裂，最终影响用户的使用性能，因此如何提高汽车零部件用含铝含硫非调质钢的材料纯净度，减少皮下夹渣出现率已经成为行业的一大难点。

技术实现思路

1、针对现有方法的不足，本发明解决含铝含硫非调质钢皮下夹渣的问题。

2、本发明所采用的技术方案是：一种控制含铝含硫非调质钢皮下夹渣的方法，包括以下工序：

3、(1)转炉冶炼

4、转炉进行常规冶炼，转炉出钢温度1600-1640℃、出钢碳含量0.05-0.30％、出钢p含量≤0.015％；出钢过程依次加入铝块120千克、sic 180千克进行钢水预脱氧，加入合金进行成分初调，加入渣料：石灰500千克+护炉剂600千克进行脱硫，不使用使用寿命超过60炉的钢包，防止钢包耐材剥落污染钢水。

5、(2)lf炉精炼

6、lf炉进行炉渣的脱氧及流动性调节，整个精炼过程用铝粒20-50千克，及碳化硅60-120千克进行渣面脱氧，不得用电石、石灰等提高炉渣碱度的材料，控制整个精炼过程炉渣二元碱度2.0～3.0，确保脱氧的同时提高炉渣的流动性，为吸附钢中夹渣、夹杂物创造良好动力学条件；lf出钢前调整v、n元素外的其他元素符合控制要求，但是lf过程不进行v、n元素含量的调整，精炼后期不得使用大流量氩气进行搅拌，控制后期氩气流量不超过150l/min。

7、(2)rh真空处理

8、rh进行脱气、去夹杂常规处理，rh高真空(≤67pa)处理时间≥12min；rh处理后再加入钒氮合金，进行v和n元素的调整，控制v含量0.05％～0.10％、n含量120～180ppm，如果真空处理前加入钒氮合金，会导致加入的n真空处理过程n被脱除，真空处理后还需喂入大量的氮锰线来增氮，而氮锰线喂入时会造成钢水的剧烈翻滚，从而增加钢水二次氧化及卷进钢包渣的风险，加钒氮合金5分钟成分均匀后，再喂入硅钙线进行夹杂物的变性处理，然后软吹10分钟，最后进行钢水的静置处理，要求静置处理时间20～35分钟，以充分吸附去除钢水中的夹渣、夹杂物。

9、(4)连铸浇注

10、连铸选用300×325mm2断面进行保护浇注、水口对中等常规操作。为防止结晶器内出现卷保护渣，增加水口插入深度，确保水口插入深度15-18mm，且生产过程不得出现变渣线操作；同时为防止结晶器液面出现过大搅动，从而出现卷渣等异常，降低结晶器电磁搅拌电流强度，将结晶器电磁搅拌电流由300a降低至200a；连铸过程实现恒拉速操作，确保整个浇注过程拉速波动范围不超过0.05m/min，防止频繁变动拉速出现卷渣；慢拉速浇注，拉速在同类钢种基础上降低20～30％，控制拉速0.6m/min～0.65m/min，使夹渣、夹杂物在结晶器内有足够时间上浮；加强结晶器液面波动控制，对液面波动超过±3mm所对应的铸坯进行判废处理，对液面波动±2.3～±3mm的铸坯进行扒皮处理后再轧制，要求铸坯每面扒皮深度3mm；浇注实行留钢操作，每包留钢量6～7t。

11、(5)加热轧制

12、轧制过程实行常规操作，加热温度1150-1220℃，加热炉空燃比0.40-0.80，轧制温度1030-1120℃，圆钢尺寸偏差控制±1.0mm，得到φ85～φ100mm规格圆钢。

13、(6)精整探伤

14、探伤及精整：常规探伤为采用漏磁探表伤加超声直探头探内伤(表面往里1mm处为直探头盲区)，因此圆钢表层未开口的且深度不超1mm的皮下缺陷，属于探伤盲区。该钢种加严探伤，除开启超声直探头外，开启超声斜探头并将斜探头灵敏度设为0.3mm(斜探头可对表面及往里1mm深处进行探伤)，从而实现漏磁与超声同时对圆钢表面进行探伤，实现全截面探伤，对漏磁与超声同时报警的判定为表伤，进行表面修磨再复探处理；对漏磁不报伤，但是超声报伤的判定为内伤做整体滚磨处理，并再复探，如仍不合格，做判废处理，减少有皮下夹渣的材料出厂，降低用户使用缺陷率。

15、进一步地，所述含铝含硫非调质钢指钢中al含量：0.025％～0.035％；s含量：0.030％～0.070％；v 0.05％～0.15％；n 100～200ppm。

16、本发明的有益效果是：考虑到含铝含硫非调质钢钢水可浇性差，皮下夹渣出现率高，用户曲轴探伤表面裂纹出现频率高等缺点，本发明做了如下工作：

17、①、转炉出钢不得使用后期钢包，防止后期钢包耐材剥落污染钢水。

18、②、lf精炼过程用铝粒及碳化硅进行渣面脱氧，不用电石、石灰等提高炉渣碱度的材料进行脱氧与造渣，从而防止炉渣碱度过高，在确保脱氧的同时提高炉渣的流动性，为吸附钢水中夹渣、夹杂物创造良好的动力学条件，同时为防止卷渣，精炼后期对氩气流量进行控制，不使用大流量搅拌。

19、③、lf精炼过程不进行v和n的调整，将v和n元素含量的调整移至rh真空破空后，如果真空处理前加入钒氮合金造成真空处理过程n被脱除，真空处理后还需要喂入大量的氮锰线来增氮，而氮锰线喂入时会造成钢水的剧烈翻滚，造成钢水二次氧化与卷渣并增加制造成本。

20、④、rh真空结束后确保钢水一定的静置时间，促进夹渣、夹杂物充分上浮。

21、⑤、连铸过程为防止结晶器内出现卷保护渣，增加水口插入深度、降低结晶器电磁搅拌强度；实现慢、恒拉速操作，以促进结晶器内钢水中夹渣、夹杂物的上浮；为防止大包下渣，增加大包留钢量(常规留钢量为3-5吨)；为防止液面波动带来结晶器卷渣，对液面波动坯进行单独加严管控。

22、⑥、加严探伤，使用超声波斜探头与漏磁探伤联合进行近表面皮下缺陷的检测，防止有皮下缺陷的材料漏检并流至用户处。

23、通过上述努力，提高了钢水的纯净度，防止了皮下夹渣缺陷的产生，并降低了用户曲轴零件表面裂纹出现率。