本發(fā)明屬于直條圓鋼生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種熱軋直條圓棒的生產(chǎn)工藝，尤其是涉及一種礦用圓環(huán)鏈鋼的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
20MnV、25MnV圓棒是用于制造礦用圓環(huán)鏈的原料，礦用圓環(huán)鏈主要用于煤礦井下刮板輸送機(jī)、刨煤機(jī)、滾筒采煤機(jī)及其它機(jī)械的牽引鏈，其質(zhì)量的好壞直接影響著煤礦設(shè)備的使用壽命。生產(chǎn)實(shí)踐中，通常要求鏈條有足夠的強(qiáng)度、載荷能力，有一定的韌性，防止脆斷，還要求有耐疲勞、耐磨損、耐腐蝕等性能。對(duì)礦用圓環(huán)鏈鋼的要求是：熱處理能在水中淬火；鏈環(huán)整個(gè)斷面完全淬透；良好的冷彎性能適于冷編鏈；可焊性良好。但我國對(duì)于高強(qiáng)度礦用圓環(huán)鏈的研究起步較晚，強(qiáng)度級(jí)別低。
水鋼生產(chǎn)的φ18mm和φ20mm的20MnV、25MnV直條圓棒是制造高強(qiáng)度圓環(huán)鏈的原料，而高強(qiáng)度圓環(huán)鏈被廣泛用于煤礦機(jī)械中。根據(jù)目前采礦設(shè)備行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，急需得到足夠強(qiáng)度的圓環(huán)鏈鋼，以滿足安全生產(chǎn)的需要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種圓環(huán)鏈鋼的生產(chǎn)工藝，從而獲得了高強(qiáng)度級(jí)別的礦用圓環(huán)鏈鋼，為礦用機(jī)械的安全生產(chǎn)提供了有力的保障。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。
一種礦用圓環(huán)鏈鋼的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：
(1)轉(zhuǎn)爐冶煉
a.向轉(zhuǎn)爐中兌入鐵水，兌入的鐵水中成分包括：Si＝0.20～0.80mass％，Mn＝0.30～0.80mass％，P≤0.140mass％，S≤0.040mass％；鐵水溫度≥1250℃；
吹煉過程中加入的主要造渣材料石灰中成分包括：CaO＞90mass％，SiO2≤1.5mass％，S＜0.15mass％；石灰活性度＞310ml；
b.根據(jù)鐵水中P的含量選擇操作方法，若鐵水成分中P＜0.120mass％，采用單渣法操作；若鐵水成分中P≥0.120mass％，則采用雙渣法操作；終渣堿度控制在3.2～3.6；
c.采用高拉碳補(bǔ)吹氧氣，避免多次后吹，確保鋼水不過氧化，力爭(zhēng)一次拉碳成功，提高鋼水中的碳含量；
d.為保證出鋼口狀況良好，采用擋渣棒擋渣出鋼；出鋼時(shí)確保C≥0.06mass％、P≤0.015mass％；
e.鋼包要求：紅包出鋼，即出鋼前的空鋼包溫度≥900℃，鋼包底吹磚暢通，鋼包潔凈，不得有包沿，確保連鑄時(shí)鋼包水口自動(dòng)打開；
f.采用硅錳鐵配硅，不足錳用錳鐵補(bǔ)齊，釩鐵配釩；用SiAlCaBa或SiCaBa復(fù)合脫氧劑進(jìn)行終脫氧，加入量為120kg/爐。
(2)LF爐精煉
a.采用電石、SiFe粉造白渣，盡可能減少Al的用量在供電8min內(nèi)形成液態(tài)白渣，并保持白渣時(shí)間不小于10min；
b.精煉結(jié)束，喂鈣線30米/爐進(jìn)行鋼水鈣處理，喂線后，軟吹氬時(shí)間大于8min，軟吹氬時(shí)，鋼包渣面微微涌動(dòng)不裸露鋼水；
(3)連鑄：在連鑄過程中，采用全保護(hù)澆注，避免鋼水接觸空氣，并采用結(jié)晶器電攪；連鑄澆注時(shí)保證滿中間包操作。
(4)軋鋼
a.軋鋼前加熱爐溫度控制：加熱段1100-1200℃，均熱段1080-1130℃，開軋溫度980-1030℃，目標(biāo)值1000℃。
b.軋制控制：軋制速度8-15米/秒，軋件入精軋機(jī)溫度900-970℃，軋制后不穿水冷卻，上空冷床空冷，上空冷冷床時(shí)的溫度：880-930℃。
(5)打捆堆放：鋼材打捆后及時(shí)吊運(yùn)堆垛，避風(fēng)堆冷，堆冷時(shí)間≥8h。
進(jìn)一步地，所述(1)轉(zhuǎn)爐冶煉b步驟中，若選擇雙渣操作，則吹煉4-6分鐘時(shí)，倒初期渣。
進(jìn)一步地，所述(1)轉(zhuǎn)爐冶煉d步驟中，若出鋼時(shí)C＜0.06mass％或轉(zhuǎn)爐后吹次數(shù)大于2次，則改煉普通鋼種。
進(jìn)一步地，所述(1)轉(zhuǎn)爐冶煉f步驟中，若終點(diǎn)鋼水氧化性強(qiáng)，則增加SiAlCaBa或SiCaBa復(fù)合脫氧劑的用量至121～130kg/爐。
進(jìn)一步地，所述(2)LF爐精煉a步驟中，所采用的SiFe粉粒度≤3mm。
進(jìn)一步地，所述步驟(3)中，中間包鋼水液面高度為600-700mm，中間包連澆過程液面不得低于400mm；結(jié)晶器電磁攪拌電流200A、頻率4Hz；拉坯速度1.90m±0.02m/min，二冷段比水量為0.90-1.25L/kg(即每千克鋼0.90-1.25升水)；鑄坯矯直溫度≥900℃。
進(jìn)一步地，所述(4)軋鋼a步驟中，鋼坯加熱時(shí)應(yīng)均勻，鋼坯頭、中、尾溫差≤30℃。
本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明所述的一種礦用圓環(huán)鏈鋼的生產(chǎn)工藝，通過轉(zhuǎn)爐冶煉、LF爐精煉、連鑄、軋鋼等工序，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，轉(zhuǎn)爐造渣去磷、LF爐白渣精煉和連鑄全保護(hù)澆注使鋼質(zhì)潔凈，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良。連鑄結(jié)晶器電磁攪拌，減輕了鑄坯中心的成分偏析、縮孔、疏松缺陷，鑄坯矯直時(shí)避開矯直裂紋敏感溫度范圍，保證了鑄坯質(zhì)量。軋鋼通過控軋控冷、鋼材打捆后避風(fēng)堆冷數(shù)小時(shí)，生產(chǎn)出了性能優(yōu)良的20MnV、25MnV圓鋼。
具體實(shí)施方式
下面進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但要求保護(hù)的范圍并不局限于所述。
本發(fā)明所述的一種礦用圓環(huán)鏈鋼的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：
(1)轉(zhuǎn)爐冶煉
a.向轉(zhuǎn)爐中兌入鐵水，兌入的鐵水中成分包括：Si＝0.20～0.80mass％，Mn＝0.30～0.80mass％，P≤0.140mass％，S≤0.040mass％；鐵水溫度≥1250℃；
吹煉過程中加入的主要造渣材料石灰中成分包括：CaO＞90mass％，SiO2≤1.5mass％，S＜0.15mass％；石灰活性度＞310ml；
b.根據(jù)鐵水中P的含量選擇操作方法，若鐵水成分中P＜0.120mass％，采用單渣法操作；若鐵水成分中P≥0.120mass％，則采用雙渣法操作；終渣堿度控制在3.2～3.6；若選擇雙渣操作，則吹煉4-6分鐘時(shí)，倒初期渣。
c.采用高拉碳補(bǔ)吹氧氣，避免多次后吹，確保鋼水不過氧化，力爭(zhēng)一次拉碳成功，提高鋼水中的碳含量；
d.為保證出鋼口狀況良好，采用擋渣棒擋渣出鋼；出鋼時(shí)確保C≥0.06mass％、P≤0.015mass％；若出鋼時(shí)C＜0.06mass％或轉(zhuǎn)爐后吹次數(shù)大于2次，則改煉普通鋼種。
e.鋼包要求：紅包出鋼，即出鋼前的空鋼包溫度≥900℃，鋼包底吹磚暢通，鋼包潔凈，不得有包沿，確保連鑄時(shí)鋼包水口自動(dòng)打開；
f.采用硅錳鐵配硅，不足錳用錳鐵補(bǔ)齊，釩鐵配釩；用SiAlCaBa或SiCaBa復(fù)合脫氧劑進(jìn)行終脫氧，加入量為120kg/爐。若終點(diǎn)鋼水氧化性強(qiáng)，則適當(dāng)增加SiAlCaBa或SiCaBa復(fù)合脫氧劑的用量，可增至121～130kg/爐。
(2)LF爐精煉
a.采用電石、SiFe粉造白渣，盡可能減少Al的用量在供電8min內(nèi)形成液態(tài)白渣，并保持白渣時(shí)間不小于10min；所采用的SiFe粉粒度≤3mm。
b.精煉結(jié)束，喂鈣線30米/爐進(jìn)行鋼水鈣處理，喂線后，軟吹氬時(shí)間大于8min，軟吹氬時(shí)，鋼包渣面微微涌動(dòng)不裸露鋼水；
(3)連鑄：在連鑄過程中，采用全保護(hù)澆注，避免鋼水接觸空氣，并采用結(jié)晶器電攪；連鑄澆注時(shí)保證滿中間包操作。中間包鋼水液面高度為600-700mm，中間包連澆過程液面不得低于400mm；結(jié)晶器電磁攪拌電流200A、頻率4Hz，以減輕鑄坯中心的成分偏析、縮孔、疏松缺陷；拉坯速度1.90m±0.02m/min，二冷段比水量為0.90-1.25L/kg，即每千克鋼0.90-1.25升水；鑄坯矯直溫度≥900℃，避開矯直裂紋敏感溫度范圍，此時(shí)鑄坯受到矯直外力后，不容易開裂。
(4)軋鋼
a.軋鋼前加熱爐溫度控制：加熱段1100-1200℃，均熱段1080-1130℃，開軋溫度980-1030℃，目標(biāo)值1000℃。鋼坯加熱時(shí)應(yīng)均勻，鋼坯頭、中、尾溫差≤30℃。
b.軋制控制：軋制速度8-15米/秒，軋件入精軋機(jī)溫度900-970℃，軋制后不穿水冷卻，上空冷床空冷，上空冷冷床時(shí)的溫度：880-930℃。
(5)打捆堆放：鋼材打捆后及時(shí)吊運(yùn)堆垛，避風(fēng)堆冷，堆冷時(shí)間≥8h。
實(shí)施例
下面以水鋼20MnV、25MnV圓鋼的生產(chǎn)方法為例，進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案。下述實(shí)施例中未進(jìn)行詳述的步驟，采用常規(guī)的方法進(jìn)行處理。
根據(jù)GB/T 10560-2008《礦用高強(qiáng)度圓環(huán)鏈用鋼》國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的20MnV、25MnV鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能，制定了化學(xué)成分力學(xué)性能的內(nèi)控目標(biāo)要求。GB/T 10560-2008標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)控目標(biāo)規(guī)定的20MnV、25MnV鋼的化學(xué)成分見表1，力學(xué)性能見表2。
20MnV、25MnV圓鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差應(yīng)符合GB/T 702-2008《熱軋圓鋼和方鋼尺寸外形重量及允許偏差》的規(guī)定。
表1 GB/T 10560-2008標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)控目標(biāo)規(guī)定的20MnV、25MnV鋼的化學(xué)成分(mass％)
注：鋼中殘余元素Cu不大于0.25mass％，Cr、Ni各不大于0.30mass％。
表2 GB/T 702-2008標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)控目標(biāo)規(guī)定的20MnV、25MnV鋼的力學(xué)性能
注：力學(xué)性能需按標(biāo)準(zhǔn)GB/T10560-2008的規(guī)定進(jìn)行熱處理后檢驗(yàn)。
水鋼煤礦用圓環(huán)鏈鋼20MnV、25MnV的生產(chǎn)工藝，其工藝流程為：鐵水、廢鋼—100t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉—擋渣出鋼—脫氧合金化—LF精煉—連鑄—加熱—棒材軋制—冷卻—打捆。
包括如下操作步驟：
1)轉(zhuǎn)爐冶煉：原料要求：
鐵水中包括如下組分：Si＝0.20～0.80mass％，Mn＝0.30-0.80mass％，P≤0.140mass％，S≤0.040mass％，鐵水溫度≥1250℃。
吹煉過程中加入的主要造渣材料石灰：CaO＞90mass％，SiO2≤1.5mass％，S＜0.15mass％，活性度＞310ml。
2)冶煉操作
(1)根據(jù)鐵水中P的含量選擇操作方法，若鐵水成分中P＜0.120mass％，采用單渣法操作，若鐵水成分中P≥0.120mass％，則采用雙渣法操作；早化渣早去P。若采用雙渣操作，則吹煉4～6min時(shí)，倒初期渣。終渣堿度按3.2～3.6控制，盡可能降低終點(diǎn)鋼水的P、S含量。
(2)采用高拉碳補(bǔ)吹氧氣，避免多次后吹，確保鋼水不過氧化。力爭(zhēng)一次拉碳成功，提高鋼水中的碳含量。
(3)保證出鋼口狀況良好，采用擋渣棒擋渣出鋼；出鋼時(shí)確保C≥0.06mass％、P≤0.015mass％；若出鋼C＜0.06mass％或轉(zhuǎn)爐后吹次數(shù)大于2次，則改煉普通鋼種。
(4)鋼包要求：要求紅包出鋼，即出鋼前的鋼包溫度≥900℃，鋼包底吹磚暢通，鋼包潔凈，不得有包沿，確保連鑄時(shí)鋼包水口自動(dòng)打開。
(5)脫氧合金化制度
采用硅錳鐵配硅，不足錳用錳鐵補(bǔ)齊，釩鐵配釩；用SiAlCaBa或SiCaBa復(fù)合脫氧劑進(jìn)行終脫氧，加入量為120kg/爐，若終點(diǎn)鋼水氧化性強(qiáng)，則適當(dāng)增加復(fù)合脫氧劑的用量至121～130kg/爐。
(6)過程鋼水溫度控制見表3。
表3 過程鋼水溫度
3)LF爐精煉
(1)LF爐精煉工藝流程：鋼水進(jìn)精煉站→底吹A(chǔ)r、測(cè)溫、取樣→入位(進(jìn)入精煉位置)→送電、破渣殼→加熱、造白渣→測(cè)溫→調(diào)溫度、調(diào)成分→測(cè)溫→出位→喂絲、取樣→軟吹A(chǔ)r→加保溫劑→連鑄。
(2)進(jìn)精煉站鋼水成分
在轉(zhuǎn)爐冶煉的出鋼過程中，通過脫氧合金化，使鋼水的成分達(dá)到鋼種規(guī)定的中下限值，減少LF爐精煉過程中的合金加入量，進(jìn)LF精煉站的鋼水成分及溫度目標(biāo)值見表4。
表4 進(jìn)LF精煉站的鋼水成分及溫度目標(biāo)值
(3)精煉操作
①鋼水到站，強(qiáng)底吹氬破渣殼，測(cè)溫。
②在相應(yīng)的到站溫度下，采用相應(yīng)的電極檔位化渣，加入第一批渣料(白灰、精煉渣、鋁礬土等)，使用螢石稀渣，在供電8min內(nèi)形成液態(tài)白渣，并保持白渣時(shí)間不小于10min。采用電石、SiFe粉(粒度≤3mm)造白渣，盡可能減少Al的用量。精煉過程調(diào)節(jié)底吹氬氣流量，防止精煉大翻溢渣，并調(diào)節(jié)除塵風(fēng)機(jī)風(fēng)量，保證精煉爐微正壓操作。
③精煉結(jié)束，喂鈣線30米/爐進(jìn)行鋼水鈣處理，喂線后，軟吹氬時(shí)間大于8分鐘，軟吹氬時(shí)，鋼包渣面微微涌動(dòng)不裸露鋼水。
④精煉周期按42±1min控制。
(4)出精煉站鋼水成分
在精煉過程中，通過微調(diào)鋼水成分，使之達(dá)到成品要求，出LF精煉站的鋼水成分見表5。
表5 出LF精煉站的鋼水成分
4)連鑄
(1)在連鑄過程中，避免鋼水接觸空氣，即全保護(hù)澆注，并采用結(jié)晶器電磁攪拌。
(2)鑄坯斷面為150mm×150mm。
(3)計(jì)算得出的液相線溫度：20MnV是1509℃，25MnV是1507℃。中包鋼水溫度控制見表6。
表6 中間包鋼水溫度
(4)連鑄澆注時(shí)保證滿中間包操作，即中間包鋼水液面高度為600-700mm，中間包連澆過程液面不得低于400mm。
(5)結(jié)晶器電磁攪拌電流200A、頻率4Hz。
(6)拉坯速度1.90m±0.02m/min，二冷段比水量為0.90-1.25L/kg(即每千克鋼0.90-1.25升水)。
(7)鑄坯矯直溫度≥900℃，避開矯直裂紋敏感溫度范圍。
(8)每爐鋼取1塊鑄坯試樣進(jìn)行低倍檢驗(yàn)，鑄坯低倍檢驗(yàn)質(zhì)量目標(biāo)要求：中心疏松≤1.0級(jí)，縮孔≤0.5級(jí)，非金屬夾雜物≤0.5級(jí)，中心裂紋≤1.0級(jí)，中間裂紋≤1.0級(jí)，所有檢驗(yàn)結(jié)果的級(jí)別之和不超過3.0級(jí)。
(9)鑄坯標(biāo)明爐號(hào)、鋼種，鑄坯堆垛在其它熱坯上，避風(fēng)堆冷，時(shí)間≥8h，集中組織軋制。鋼坯標(biāo)識(shí)：20MnV標(biāo)識(shí)2V、25MnV標(biāo)識(shí)5V。
5)軋鋼
(1)加熱溫度
加熱爐溫度控制：加熱段1100-1200℃，均熱段1080-1130℃，開軋溫度980-1030℃，目標(biāo)值1000℃，控制好爐內(nèi)氣氛，減少氧化鐵皮。鋼坯加熱應(yīng)均勻，鋼坯頭、中、尾溫差≤30℃，加熱過程中，防止鋼坯出現(xiàn)過熱、過燒等現(xiàn)象。
(2)軋制控制
①軋制規(guī)格：φ18mm、φ20mm。
②軋制速度：8～15米/秒。
③軋制前對(duì)各機(jī)架軋機(jī)進(jìn)出口導(dǎo)衛(wèi)、軋槽及輥道的使用狀況和水冷系統(tǒng)進(jìn)行檢查確認(rèn)，確保滿足生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量要求。
④軋件入精軋機(jī)溫度：900～970℃。
⑤軋制后不穿水冷卻。
⑥上空冷冷床時(shí)的溫度：880～930℃。
⑦鋼材打捆后及時(shí)吊運(yùn)堆垛，避風(fēng)堆冷，堆冷時(shí)間≥8h。
6)尺寸控制及檢驗(yàn)要求
生產(chǎn)過程加大在線取樣與尺寸測(cè)量頻次，開軋或軋制過程異常時(shí)應(yīng)增加取樣次數(shù)，外形尺寸按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 702-2008標(biāo)準(zhǔn)和用戶要求進(jìn)行控制、檢驗(yàn)。