叉车门架用钢10V27MA冶炼生产实践

张克成　李凯

摘要：本文研究了采用“Consteel电炉-LF钢包精炼炉-VD真空处理-连铸”生产10V27MA钢的冶炼工艺过程，通过采取电炉终点控[C]、白渣精炼、VD真空处理、全程保护浇注和缓冷等工艺，实现了冶炼的稳定和顺行。用户对10V27MA钢的化学成分、外观尺寸、表面质量、低倍组织非常满意，开发获得成功。

关键字：[H]的控制、熔炼成分、冶炼工艺

10V27MA是一种合金结构钢，它利用Mn、V元素在钢中的强化作用，使钢材具有良好的强度和韧性，可用于制造叉车门架。由于叉车门架在使用过程中经常受到应力的作用，容易产生疲劳断裂，因此要求材料具有良好的强度、韧性、抗疲劳性能，避免裂纹存在。根据市场需求，通钢电炉线在2015年1月开始试生产10V27MA叉车门架用钢。技术人员根据产品工作特点和用户提供的质量要求，参考同类产品的过程控制要点，结合产线实际确定了冶炼工艺，生产出让用户满意的高品质10V27MA钢坯。

1、工艺要求及工艺流程

1.1 10V27MA钢工艺要求

为保证产品性能的均匀稳定，化学成分在用户要求的基础上实行窄区间控制，主要元素均按中线控制，适当增加V的含量确保产品强度和韧性满足使用的要求。同时，钢坯要求夹杂物、气体氧和氢含量低，需要采取VD真空工艺和缓冷工艺。铸坯内部和表面质量执行YB/T2011-2004《连续铸钢方坯和矩形坯》标准规定。

1.2冶炼工艺流程

10V27MA钢的生产工艺流程为：

70tConsteel电炉（EAF）→钢包精炼（LF）→真空处理（VD）→连铸（CC）→收集→缓冷→检验→出库

2、工艺控制

2.1 Consteel电炉工艺

电炉冶炼采用了全铁水冶炼工艺、终点控碳工艺和流渣除磷工艺等。铁水中含碳比较高，全铁水冶炼有利于升温和终点控制。由于钢水平衡态下[C]和[O]的浓度积为常数，所以需要控制电炉冶炼终点C≥0.12%。这样就可以避免钢中[O]含量过高，减少精炼脱氧压力。P是钢中的有害元素，需要在冶炼过程中维持流动性良好的泡沫渣，以便于除P。由于10V27MA钢需要加入的合金量比较大，所以电炉出钢要保证一定的出钢温度，以免加入合金后钢水温度降低太多，合金难以熔化。综合以上情况考虑，电炉终点实际控制参数。

2.2 LF精炼工艺控制

LF精炼采用了白渣精炼工艺、真空处理工艺、底吹氩搅拌工艺和夹杂物变质处理工艺。进精炼先加入石灰、铝矾土、预熔渣等造渣剂造白渣，同时加入脱氧剂去除氧，保持白渣效果和还原性气氛十分钟以上，充分去除杂质元素。整个精炼过程底吹氩搅拌，按精炼不同的时期调节不同的氩气流量，加快精炼炉内反应，均匀钢中的成分和温度。成分和温度调整完毕后，对钢液进行钙处理，将钢中的脱氧夹杂物（主要是Al2O3）变质成液态化合物溶于渣中。扒掉部分渣后，对钢液进行VD真空处理，利用真空的环境对钢液进行渣洗，充分去除钢中的气体、杂质。

2.3连铸工艺控制

连铸工序采用了全程保护浇注、恒温恒拉速和结晶器电磁搅拌等工艺。经过了真空处理的钢液，纯净度非常高，稍微接触空气就会吸收空气中的氮和氧，所以连铸工序重点就是全程保护浇注，包括大包和中包使用足够厚的覆盖剂、大包套管氩封、浸入式水口密封和结晶器内使用专用的保护渣等措施。为了确保铸坯质量，浇注采取恒温恒拉速控制，确保过热度在20-40℃之间，拉速保持恒定，并且使用结晶器电磁搅拌均匀铸坯内部的成分和性能。

铸坯收集后进行缓冷，为提高入缓冷坑温度，采用夹钳提前吊运，保证铸坯入缓冷坑温度在630—660℃之间，缓冷時间48小时。

3、试制结果

3.1熔炼成分

10V27MA熔炼成分如表3所示，冶炼工艺按内控的窄成分控制，化学成分一次命中率为100%。

3.2 低倍

每炉取一支低倍样，检测结果实测值。铸坯低倍情况良好，无裂纹、皮下气泡和内夹，缩孔控制在1.0级以下。

3.3钢中气体

抽查5炉铸坯，每炉分别在缓冷前后各取一支气体样，检测铸坯中的N、H气体含量，检测结果的平均值如。从缓冷前后钢中N、H气体含量可以看出，缓冷工艺对去除钢中的H效果明显。

4用户反馈

坯料发至用户后，轧制过程顺利，终端成品为叉车门架。抽检一炉进行机械性能检测，检测结果见表6。从结果上看，轧材的各项机械性能均合格。用户表示对本批次坯料相当满意，外观尺寸、成分、发货速度均满足要求。

5 结论

1、电炉终点控C、白渣精炼、VD真空处理、全程保护浇注和缓冷工艺的采用，可有效控制钢中的气体夹杂含量，其中缓冷工艺对去除钢中的[H]效果明显。

2、钢水窄成分控制、连铸过热度控制和电磁搅拌等工艺的采用，可有效减少铸坯偏析，提高铸坯的质量。

3、经取样检验，10V27MA铸坯的成分、夹杂和低倍均满足用户要求。用户轧制后的终端产品的机械性能也完全符合使用要求，产品得到用户的认可。本生产工艺能够满足此钢种的生产要求。

参考文献：

[1]冯凌超，张立华.叉车门架断裂原因分析[J].理化检验：物理分册，2011，47（9）：579-582.