链轨节用35MnBH钢中Ti/N的控制实践

彭光健，花含平，徐瑞军，张会龙

（华菱湘潭钢铁有限公司，湖南 湘潭 411101）

35MnBH为中碳含硼履带链轨节用钢，是挖掘机、推土机等的行走链接件，易磨损，开裂，要求链轨节有良好的耐磨性能和较高的强度性能。因此，35MnBH必须有较好的淬透性。采取合适的炼钢工艺，稳定控制钢中Ti/N是35MnBH钢种具有良好淬透性的保障。

1 硼元素在35MnBH中的作用机理

相关文献报道表明，硼元素加入钢中有两个目的：①提高钢材的淬透性；②提高低碳钢的冷加工性能。国内外有很多文献研究了硼元素对提高钢的淬透性，韧性及冷加工性的影响，文献指出钢中的硼要以有效硼即酸溶硼的形式存在才能既提高钢的淬透性，又提高钢的冷加工性[1，2]。但硼的性质极为活泼，在炼钢至用户加工成品过程中，硼的经历会很复杂，在钢中硼能与残留的氧、氮及碳化合形成稳定的夹杂物而失去作用[3]。35MnBH钢中加入硼的目的是为了提高的淬透性，为保障有效硼的存在首先需控制钢中气体N含量，此外根据钛元素与非合金元素的亲和能力氧＞氮＞硫＞碳，稳定性的递减顺序为：Ti2O3→TiN→Ti4C2S2→Ti(CN) →TC。因此,炼钢过程中先加铝脱氧，减少钢中的氧含量，然后再加Ti固N，再加硼铁，最后进行钙处理来保证钢中有效硼的存在。

2 Ti/N在35MnBH中的作用机理

钢中随Ti含量的增加，钢的抗拉强度和屈服强度增加，但当超过0.12%的Ti的含量时，强度增加已趋于平缓。继续增加钢中的Ti含量，对强度无任何贡献，并可能使粗大Ti(C,N)颗粒增加，损害钢的成形性能。既浪费Ti合金成本，又影响钢的性能，因而必须控制Ti含量的上限要求[4]。

此外，为了改善钢的塑性，在钢中添加Ti元素时，一定要合理控制钢的化学成分。中低碳钢中Ti、N的比值会影响钢的高温塑性。N、Ti之比较高时，例如Ti:N=4.0:1时，奥氏体晶界处通常析出小于10nm的TiN颗粒，而当Ti、N之比较低时，例如Ti:N=2:1时，奥氏体晶界处则析出尺寸一般超过50nm的TiN粗大颗粒。研究指出：当颗粒尺寸大于50nm时，颗粒就会降低钢的塑性，当颗粒尺寸大于10nm左右时，也会引发钢中出现横向裂纹。因此，降低Ti、N之比，会破坏钢的塑性。研究表明，如图1所示[5]，硼钢淬透性首先随Ti/N的增加而升高,然后随Ti/N的增加趋于平稳，最后随Ti/N的增加而下降。因此，35MnBH钢中Ti元素最佳加入量以保证4.0

图1 Ti/N对淬透性深度的影响

3 Ti/N在35MnBH中控制实践

3.1 工艺流程

高炉铁水→转炉冶炼→LF炉精炼→VD炉真空脱气处理→连铸机→铸坯检查→棒材厂轧制→检验入库

3.2 控制措施

在冶炼过程中，转炉做好终点控制，要求终点碳≥0.06%，避免钢水过氧化。出钢时采用滑板挡渣，避免钢包下渣；

LF炉外精炼过程应采取快速造白渣工艺，保持精炼过程中白渣精炼时间≥20min，以保证脱硫和脱氧效果。待脱氧完全后加入TiFe30合金，考虑VD炉真空过程中会有0.003%左右Ti含量的损失，因此控制LF炉出站Ti含量为0.030%-0.035%，同时生产过程保持LF炉内微正压，避免钢水吸气增N；

VD炉真空处理过程中要求真空度67Pa以下，保真空时间10±1min，以有效控制破真空后钢中的气体N含量，同时也能有效促进大尺寸夹杂物的上浮；

连铸工序采用全程保护浇注，确保长水口氩封，并使用长水口密封垫、浸入式水口密封良好，中间包内加双层覆盖剂，避免钢水二次氧化。

4 实践效果

采取上述控制措施，某钢厂试生产6炉35MnBH约 500吨240mm*240mm断面方坯，经轧制成Φ60mm圆钢。炉号为1#~6#，检验中包熔炼成分如表1所示。

钢中气体N含量及T/Ti检验结果如表2所示。

表1 中包熔炼成分[wt%]

表3 35MnBH检测各项性能结果

表2 气体N含量及Ti/N检验结果

图2所示铸坯表面酸洗未发现因BN引起的裂纹等缺陷，图3所示轧制圆钢酸洗表面质较好。

图2 铸坯表面酸洗

图3 圆钢表面酸洗

最终材上检验35MnBH圆钢端淬、脱碳层、晶粒度、低倍等各项性能检测如表3所示。

35MnBH圆钢中夹杂物如表4所示。

表4 35MnBH圆钢中夹杂物检测结果

首次试生产的500余吨35MnBH圆钢材上各项性能检验全部满足协议要求。目前按上述控制措施已实现批量生产8000余吨，35MnBH所有炉次Ti/N全部控制在4.0-8.0之间，圆钢各项性能合格率100%

5 结论

试制实践证明，在转炉、炉外精炼、真空脱气处理、连铸各工序采取3.2中的控制措施，可以使35MnBH钢中Ti/N稳定控制在4.0-8.0之间，完全满足该钢种的最佳设计要求。圆钢各项性能均满足客户使用要求。