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S34MnV曲軸鍛用鋼的夾雜物控制
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-09-09
曲軸工作過程中承受交變應力（扭轉力、彎曲力和壓縮力），易產生應力集中。S34MnV曲軸鍛用鋼中的非金屬夾雜物破壞了金屬的連續性，會成為疲勞裂紋源，引發曲軸折斷等事故。因此，減少鋼中的夾雜物含量，減小夾雜物尺寸是提高船用曲軸疲勞壽命的主要途徑。
曲軸工作過程中承受交變應力（扭轉力、彎曲力和壓縮力），易產生應力集中。S34MnV曲軸鍛用鋼中的非金屬夾雜物破壞了金屬的連續性，會成為疲勞裂紋源，引發曲軸折斷等事故。因此，減少鋼中的夾雜物含量，減小夾雜物尺寸是提高船用曲軸疲勞壽命的主要途徑。
S34MnV曲軸鍛用鋼的工藝流程為：100tEBT→120tLF→成分微調、控溫→120tVD→控溫→氬氣保護、大氣下鑄。100tEBT爐出鋼時采用鋁錠預脫氧、爐外合金化。VD處理時的有效真空度≤65Pa，真空時間≥60min。VD脫氣的原理是：爐渣吹面的“渣眼”處，鋼液沖破渣層，沖破渣層的鋼水在持續高真空的作用下，降低了鋼水中氣體分壓，促使氣體以分子形式析出。特別是對于原子半徑很小的氫，比較容易脫離鋼液而去除。
模鑄過程操作要點是：1）保持錠身液面穩定上升；2）冒口補縮時間以錠身澆鑄時間為參照對象，冒口補縮時間≥4/5錠身澆鑄時間；3）液芯瞬時裸露后須及時補加保護渣；4）正常澆鑄期間鋼流被氬氣保護罩屏蔽，避免卷入空氣。
生產實踐表明，要完全去除鋼水中的夾雜物是不可能的。20μm以下的小型夾雜對鋼力學性能的影響很小，因此對鑄坯只分析大于20μm的夾雜。另外，要減少非金屬夾雜物對鍛用鋼力學性能的危害，還要控制夾雜物的形貌，避免長條狀、帶狀、串簇狀等夾雜物的出現。S34MnV曲軸鍛用鋼精煉時渣量大、精煉時間長、VD真空處理時間長，精煉過程中夾雜物改性充分，D類夾雜占絕大多數。真空后不再喂Ca-Si絲，成品S含量小于0.0007%，Ca/Si控制在0.45～0.80之間，脫硫充分，B類夾雜小于0.5級。
真空前→真空后→鑄坯過程中，夾雜物數量逐漸減少。鑄坯中的夾雜物是完全改性后的CaO-MgO-Al2O3夾雜物，該夾雜物對曲軸鍛用鋼力學性能的危害很小。對非金屬夾雜物的評級結果可看出A、B、C、D、Ds類夾雜物控制在1.0級以內，滿足MAN0743099-1.0（2007.11.29版）對夾雜物的評定要求。
分析研究表明：
（1）S34MnV曲軸鍛用鋼采用含氟精煉渣系，入真空前渣中CaF2含量控制在20%左右，該渣系熔點低、流動性好、吸附夾雜物的能力強；
（2）入真空精煉前鋼水中的一部分MgO-Al2O3已經完全改性成CaO-MgO-Al2O3，夾雜物的形貌呈球狀；另一部分正處于改性之中，夾雜物的形貌帶棱角；
（3）真空精煉后，MgO-Al2O3已經完全改性成CaO-MgO-Al2O3，該夾雜物在隨后的精煉過程中能被爐渣捕獲，真空后不需喂Ca-Si絲。
（4）鑄坯中大于20μm的夾雜物全部處于低熔點區域，此類夾雜對鋼的基體連續性影響較小。
（5）S34MnV曲軸鍛用鋼鍛壓產品主要存在D類夾雜，所有夾雜的評級均不大于1.0級。
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