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1、ML08AlML08Al 钢种冶炼工艺路线确定钢种冶炼工艺路线确定专业：冶金技术（通用方向）专业：冶金技术（通用方向）班级：班级：20102010级冶金技术级冶金技术2 2班班姓名：姓名：学号：学号：一、钢种用途及性能分析ML08Al 属低碳冷镦钢，是生产4.8级以下标准件及各类复杂外形非标零件的主要钢种，产品具有成分稳定、有害元素低、钢质纯净度高、尺寸精度高、表面缺陷少、冷镦开裂率低 ，冷镦钢成型用钢,冷镦是在室温下采用一次或多次冲击加载,广泛用于生产螺钉,销订,螺母等标准件.冷镦工艺可节省原料,降成本,而且通过冷作硬化提高工作的抗拉强度,改善性能,冷镦用钢必须其有良好的冷顶锻性能,钢中 S
2、 和 P 等杂质含量减少,对刚才的表面质量要求严格,经常采用优质碳钢,若钢的含碳钢大于0.25%,应进行球化退火热处理,以改善钢的冷镦性能.。冷镦性能是冷镦钢的重要性能之一。冷镦钢应具备的主要性能是，具有良好的冷成形性；对于冷镦钢变形要具有尽可能小的阻力和可能高的变形能力。为此，一般要求冷镦钢的屈强比为0.50.65，断面收缩率大于50%。此外，为避免在冷镦时表面开裂，要求钢材表面质量良好，同时钢材的表面脱碳要尽可能小，采用冷镦工艺制造紧固件，不但效率高、质量好，而且用料省、成本低。但是冷镦工艺对原材料的质量要求较高。可用于交通、机械和运输等行业应用，适用于生产各种4.8级以下的标准和非标件等
3、优点，通常使用时不需要热处理. 如制造铆钉、垫圈等。 （一） 、力学性能要求1 屈服强度 s 及变形抗力尺可能的小，这样可使单位变形力相应减小，以延长模具寿命。2 钢材的冷变形性能要好，即材料应有较好的塑性，较低的硬度，能在较大的变形程度下不致引起产品开裂。3 钢材的加工硬化敏感性可能的低，这样不致使冷镦变形过程中的变形力太大。（二） 、化学成份要求1 碳（C） 碳是影响钢材冷塑性变形的最主要元素。含碳量越高，钢的强度越高，而塑性越低。实践证明，含碳量每提高0.1%，其屈服强度 s 约提高27.4Mpa；抗拉强度 b 提高58.878.4Mpa；而伸长率 则降低4.3%，断面收缩率 降低7.3
4、%。由此可见，钢中含碳量对于钢材的冷塑性变形性能的影响是很大的。在生产实际中，冷镦，冷挤用钢的含碳量大于0.25%时，要求钢材在拉拔前要进行球化退火。对于变形程度为65%80%的冷镦件，不经过中间退火而进行三次镦锻变形时，其含碳量不应超过0.4%。2 锰（Mn） 锰在钢的冶炼中与氧化铁作用（Mn+FeOMnO+Fe）,主要是为钢脱氧而加入。锰在钢中硫化铁作用（Mn+FeSMnS+Fe）,能减少硫对钢的有害作用。所形成的硫化锰，可改善钢的切削性能。锰使钢的抗拉强度 b 和屈服强度 s 有所提高，塑性有所降低，对于钢的冷塑性变形是不利的。但是锰对变形力的影响仅为碳的1/4左右。所以，除特殊要求外，
5、碳钢的含锰量，不宜超过0.9%。3 硅（Si） 硅是钢在冶炼时脱氧剂的残余物。当钢中含硅量增加0.1%时，抗拉强度 b 提高13.7Mpa。经验表明，含硅量超过0.17%且含碳量较高时，对钢材的塑性降低有很大的影响。在钢中适当增加硅的含量，对钢材的综合力学性能，特别是弹性极限有利，还可增加钢的耐蚀性。但是钢中含硅量超过0.15%时，使钢急剧形成非金属夹杂物。高硅钢即使退火，也不会软化，降低钢的冷塑性变形性能。因此，除了产品有高强度性能要求外，冷镦钢总是尽量要求减少硅的含量。4 硫（S） 硫是有害杂质。钢中的硫在冷镦时会使金属的结晶颗粒彼此分离引起裂纹，硫的存在还促使钢产生热脆和生锈，因此，含硫
6、量应小于0.055%。优质钢应小于0.04%，由于硫、磷和锰的化合物能改善切削性能、冷镦螺母用钢的含硫量可放宽到0.080.12%，以有利于攻螺纹。但一般没有专为螺母顺利攻螺纹而冶炼的高硫钢材供应。5 磷（P） 磷的固容强化及加工硬化作用极强，在钢中偏析严重，增加了钢的冷脆性，使钢容易受酸的侵蚀，钢中的磷还会恶化冷塑性变形能力，在拉拔时会使线材断裂，冷镦时使产品开裂，钢中的磷含量应控制在0.045%以下。6 其它合金元素 碳钢中其它合金元素，如铬（Cr） ，钼（Mo） ，镍（Ni） ，等，都作为杂质存在，对钢的影响远不及碳那样大，含量也极其微小。用途用冷镦加工方法制造紧固件、连接件(如螺栓、螺
7、母、螺钉、铆钉等)用的钢称为冷镦钢，俗称铆螺钢。通常使用的有调质型合金钢、低温回火型合金结构钢、低碳低合金高强度钢、铁素体-马氏体双相钢等。冷镦是在常温下利用金属塑性成形的。采用冷镦工艺制造紧固件，不但效率高、质量好，而且用料省、成本低。但是冷镦工艺对原材料的质量要求较高。冷镦性能是冷镦钢的重要性能之一。冷镦钢应具备的主要性能是，具有良好的冷成形性；对于冷镦钢变形要具有尽可能小的阻力和可能高的变形能力。为此，一般要求冷镦钢的屈强比为0.50.65，断面收缩率大于50%。此外，为避免在冷镦时表面开裂，要求钢材表面质量良好，同时钢材的表面脱碳要尽可能小。标准规定钢材应进行冷顶试验。要求试样冷顶锻后
8、冷顶锻前高度之比为高级；1/4；较高及；1/3；普通级；1/2。一般标准规定为1/2。冷镦钢因冷成型性能良好，在机械加工行业用冷拔代替热轧材冷切削机加工，这种工艺的优点是在节约大量工时的同时，金属消耗可以降低10%30%，而且产品尺寸精度高，表面光洁度好，生产率高，是近年来兴起的较先进的机加工工艺。冷镦钢盘条一般为低、中碳优质碳素结构钢和优质合金结构钢，用来冷镦成型制造各种机械标准件和紧固件。因冷镦工艺要求该钢具有高的洁净度，控制钢中的 Si、Al 的含量，采用控制轧制和控制冷却工艺，避免出现马氏体、贝氏体和魏氏体组织，使钢材具有细晶和碳化物球化组织，以提高钢材的塑性和冷顶锻性能。介绍了国内外
9、冷镦钢的开发和生产情况，化学成分对冷镦性能的影响，冷镦钢的生产工艺特长。冷镦钢盘条的钢种一般为低、中碳优质碳素结构钢和合金结构钢。冷镦钢产品主要用于汽车、造船、设备制造、电子、家电、自行车、工具、轻钢结构、建筑等行业。冷镦钢因冷成型性能良好，在机械加工行业用冷拔代替热轧材冷切削机加工，这种工艺的优点是在节约大量工时的同时，金属消耗可以降低10%30%，而且产品尺寸精度高，表面光洁度好，生产率高，是近年来兴起的较先进的机加工工艺。二、成分控制（一）铁水条件C%Si%MnPST4.20.200.800.30.150.41250（二）牌号及要求牌号ML08Al成分CSiMnPSAl.sAlt（%）0
10、.050.100.10.300.600.0150.0250.0180.0480.020.06目标0.050.080.80.350.500.0200.0150.0180.040.020.05三、冶炼工艺路线ML08Al 冷镦钢的生产工艺流程为：150吨转炉冶炼钢包炉精炼、钢包吹氩 Ar 并用 MnAl、FeMn、SiCaBa 合金和喂 CaFe 线、CAAl 线进行脱氧和合金化135mm135mm 小方坯连铸高速线材轧制成品盘条。Ml08Al 冷镦钢成分（质量成分%）：C0.050.100,Si0.10,Mn0.300.60,P0.015,S0.025,Al0.020,Al.s0.018.实验共
11、选取8炉次有代表性的连铸坯式样，对连铸坯的凝固组织、铸坯的气孔和非金属夹杂物进行检验分析。取样炉次的工艺参数见表1.表1 取样炉次工艺参数试验编号12345678吹氩时间55544667大包aO/10-65029446783587448大包T/16631630166316181611167016371627平均拉速/(m.min-1)1.902.352.501.952.352.312.43平均浇铸温度/1586155415501570157215601575C0.070.080.070.050.060.060.060.05成分（M00000000n.48.48.48.53.45.43.47.5
12、0Si0.0200.0230.0230.0220.0230.0160.0190.022P0.0220.0200.0210.0140.0120.0220.0160.013质量分数）%S0.0210.0240.021000120.0060.0110.0110.014剔坯率%10014.420.04.39.60（1） 转炉和精炼铁水条件要求：铁水温度1250、C4.2%、Si0.20%0.08%、P0.15%、Mn0.3%、S0.4%吹炼过程要求：以脱磷为主要目标，要求全程化渣，炉温平稳上升；终点成分要求:C%0.04,以便降低钢中初始氧含量，S、P 含量0.020%;杜绝过吹、后吹或重吹，严格挡渣
13、，控制转炉下渣量，控制钢包渣厚50mm。降低钢中原始氧含量，控制(【O】)8010-6。采用复合脱氧技术，出钢温度控制在16251645。钢包炉精炼要求造好白渣，炉渣碱度 R=34，W（CaO）Z 在60%左右，终渣W(feO)+W(MnO)1%,确保炉渣有良好的流动性和还原能力及精炼效果。含 Al 钢水通过钙处理，可以较好地防止水口堵塞。实践表明含 Al 钢水钙处理时钢水中的钙铝比大于0.1时，可使钢中高熔点的 Al2O3与 CaO 变性生成低熔点低密度的12CaO.7Al2O3（熔点1445、密度2.83g/cm3）,从而消除水口结瘤。如果钙加入量不足，则容易生成高熔点的铝酸钙 CaO.6
14、Al2O3、CaO.2Al2O3（熔点1750以上），会导致水口堵塞，因此钙的加入量要适当，才能达到所需要的效果。确保钢水的钙化处理，并有适量的游离钙存在于钢水中，使 Al2O3改制为铝酸钙，以减少夹杂物的危害。理论计算表明1873K 时，在12CaO.7Al2O3状态下,加钙时应避免生成 CaS,钢水中 W(S)要低于0.017%，为此加钙前要控制钢中的 TO含量和硫含量，钢水还原良好，保证钢中的 W(S)要低于0.015%。此外钢中酸溶铝也会直接影响钙处理钙处理的效果。钢中酸溶铝过高或过低，都会引起夹杂物含量增加从而影响钢的质量甚至造成水口结瘤。资料表明，钢中酸溶铝含量控制过低会增加钢中氧
15、的含量，使氧化物夹杂增加，而钢中酸溶铝含量控制过高，又容易导致与渣中的氧结合，还原渣中的 SiO2和 MnO 等化合物，使钢液中聚集的 Al2O3增加。因此要合理地控制酸溶铝的含量。实验结果表明，钢中酸溶铝的含量控制在0.02%0.04%为宜。2005年10月在生产 ML08AL 冷镦钢的初期，在3 个浇次3炉钢由于中间包水口频繁结瘤堵塞，导致连铸机停浇，主要是由于钙和铝的含量控制不当造成的，表2为中间包水口铝含量与中间包水口结瘤的关系。表3为发生中间包水口堵塞的 ML08Al 钢的化学成分。由表2和表3可看出只有铝和钙的加入量适当使生产顺利进行。表2 中间包钢水铝含量与中间包水口结瘤关系W(
16、Al)% 中间包水口结瘤率%0.020.043.20.050.0512.60.050.0638.2表3 发生中间包水口堵塞的 M;08Al 钢的化学成分（质量分数，%）炉号CSiMnPSAltCa51051250.090.0300.420.0150.0210.0420.00351051820.060.0230.450.0130.0060.0310.00251051960.060.0160.430.0220.0110.490.004在吹氩站铁钙线进行钙处理的同时应进行吹氩搅拌，吹氩压力控制在0.61.0Mpa,喂铁钙线的速度是喂线工艺的关键参数，喂线过快或过慢都将影响钙处理结果。经实践检验，最佳的喂入速度为3.05.0m/s.喂线处理后，将氩气流量调小，保证钢水在包内轻微运动，弱吹时间控制在35min。（2）精炼钙处理低碳铝镇静钢从 LF 精炼终点,直至板坯钢中 TO 的变化情况,根据理论分析与
