1前言

??????隨著我國基礎設施建設步伐的加快，用于開采煤炭、金屬、巖石等礦山的釬具鋼需求量也在逐年增加。55SiMnMo鋼為硅錳鉬系合金釬具鋼，是我國結合國內資源與生產條件，研究開發的適合我國國情的鋼種，為國標GB/T1301-94《鑿巖釬桿用中空鋼》中的標準牌號，廣泛應用于釬具制造行業。55SiMnMo鋼為空冷貝氏體鋼，具有高的彈性極限、屈服強度、屈強比，以及合理的韌性、塑性的配合，在釬具行業中得到廣范應用，是我國制作釬桿的主要鋼種，也是用量最大的鋼種。該鋼種的鋼材目前多采用鋼錠生產，石鋼公司根據用戶要求進行了采用連鑄工藝生產的工藝實踐。

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2技術要求

2.1釬具釬桿的主要生產工藝：

（1）熱穿熱拔工藝：下料—加熱—穿孔—熱拔—成品—調質

（2）熱穿熱軋工藝：下料—加熱—穿孔—熱軋—成品—調質

（3）其他工藝：中空管鑄錠，機械鉆孔帶芯熱軋生產工藝，離心澆鑄帶芯熱軋，離心澆鑄熱擠壓等工藝

??????上述工藝中以熱軋熱拔工藝為主，原料采用熱軋圓鋼。

2.2?釬具用熱軋圓鋼的生產工藝：

（1）電爐冶煉-鑄錠-軋制

（2）電爐（或轉爐）冶煉-精煉-連鑄-軋制

?????目前北方地區的鋼廠生產此鋼種以模鑄材為主，連鑄材主要用于要求較低的煤礦開采。

2.3?主要技術要求：

??????在鑿巖鉆進中，釬具承受高峰值、高頻率的沖擊載荷的作用，導致迅速的疲勞破壞。此外，釬具還將受到扭轉、彎曲、拉伸、壓縮等多種復合應力的作用，并在高速回轉、碰撞的環境下經受巖石、巖粉和礦水等工作介質的磨蝕和腐蝕作用^[1]。實踐表明，鑿巖釬具是工作條件最為惡劣且使用壽命最短的金屬材料之一，因此對鋼材的內在質量和表面質量要求較高。對于55SiMnMo，除對鋼的化學成分、非金屬夾雜物、表面質量等有較高要求外，在替代模鑄材方面，對連鑄坯、鋼材的中心疏松、中心偏析等也有較高要求。55SiMnMo鋼技術難點如下：

（1）合理設計化學成分：滿足標準和用戶的要求且保持其穩定性。

（3）良好的內部質量和表面質量：通過鋼水鈣處理、軟吹氬等措施有效控制夾雜物，采用大斷面連鑄坯、增大壓縮比以確保良好的內部質量，采用連軋機組軋制以確保良好的表面質量。

（2）抑制白點的產生：通過真空處理以降低鋼中的氫，鑄坯與鋼材的緩冷以緩慢釋放殘余的氫，有效抑制白點的產生。

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3?生產工藝實踐

3.1?合理設計工藝路線

??????針對55SiMnMo鋼上述技術要求，確定工藝路線如下：

轉爐(或電爐)冶煉—LF—VD—CC（280×320 mm²或300×360 mm²斷面）—連軋工藝軋制—精整—入庫。

3.2?確定合適的化學成分

???? 55SiMnMo鋼屬于貝氏體釬具鋼，特點是強度和韌性配合較好，具有較高的抗疲勞強度，良好的韌性，較強的消振性能和較低的缺口敏感度。錳含量提高將導致淬透性的提高及貝氏體開始形成溫度的降低，硅含量的提高可以更有利于形成奧氏體與鐵素體組成的上貝氏體組織，阻礙碳化物在鐵素體周圍的沉淀，而且高硅低錳鋼的冷卻速度敏感性也有所降低，因此在55SiMnMo鋼的冶煉中，應該將硅含量控制在上限，錳含量控制在下限，針對用戶的工藝及產品的要求，需要合理設計成分，以滿足用戶要求。根據上述分析，確定合適的目標值，按目標值控制，減小不同爐次之間的成分波動。

55SiMnMo鋼化學成分要求見表1：

表1? 55SiMnMo鋼化學成分要求（%）

3.3?確保良好的內部質量和表面質量

3.3.1?夾雜物的控制

(1)?轉爐終點控制

??????轉爐要控制好終點成份，盡量提高終點C含量，降低鋼中原始氧含量，提高到LF爐成份的穩定率。要求控制終點C≥0.10％，做好出鋼擋渣工作，減少下渣量。

(2)?脫氧產物的排除

??????轉爐出鋼時向鋼包內加入渣料，促進LF爐快速化渣、變渣，同時要求LF爐白渣時間，加強擴散脫氧，采用全程吹氬攪拌，促進脫氧產物上浮進入渣中。

(3)?夾雜物變性處理

????? VD爐破空后喂CaSi線進行夾雜物變性處理，生成的脫氧產物CaO與鋼中的Al2O3?形成易于上浮的液態鈣鋁酸鹽化合物,?從而使鋼中夾雜物的數量明顯減少。

(4)?軟吹氬控制

??????在鈣處理后保持一定的軟吹氬時間（保證鋼水不裸露），可促進鋼中的小顆粒夾雜物碰撞長大并上浮進入渣中，降低鋼中的夾雜物數量。

(5)?連鑄保護澆注

??????在連鑄澆注過程中，大包—中間包采用長水口，中間包—結晶器采用整體式浸入式水口保護，并采用氬氣密封保護澆注，以防止鋼水二次氧化；控制合適的中間包鋼水液面高度，并在中間包內設置擋渣墻，改善鋼水流動軌跡，以防止氣體、覆蓋劑、頂渣卷入鋼水；嚴格控制結晶器液面波動幅度，防止將保護渣卷入連鑄坯。

??????通過以上措施，鋼材非金屬夾雜物得到有效控制，鋼材非金屬夾雜物檢驗結果見表2：

表2? 55SiMnMo鋼非金屬夾雜物檢驗結果

3.3.2?連鑄坯、鋼材低倍控制

(1)?連鑄機采用低過熱度澆注，過熱度控制10～30℃，有利于增加中心等軸晶區，減少選分結晶所造成的偏析。

(2)?連鑄拉鋼采用較低的拉速，使液相穴變短，有利于減少凝固搭橋，改善中心偏析和縮孔。

(3)?二次冷卻采用弱冷，防止鑄坯回溫過高，保證二冷冷卻均勻，防止和減少連鑄坯表面凹陷、裂紋。

(4)設定合適的結晶器電磁攪拌參數和二冷末端電磁攪拌參數，通過電磁攪拌均勻成分和溫度，打斷樹枝晶及消除搭橋，增加中心等軸晶區，改善中心疏松和偏析。

（5）采用280×320mm²或300×360mm²大斷面連鑄坯，使連鑄坯/鋼材壓縮比＞31，增大壓縮比，細化組織。

??????通過以上措施，獲得了良好的連鑄坯、鋼材低倍質量。連鑄坯、鋼材低倍檢驗結果見表3：

表3? 55SiMnMo鋼連鑄坯、鋼材低倍檢驗結果

3.3.3?良好的表面質量和尺寸精度

??????為了確保良好的表面質量和尺寸精度，軋鋼工序采用步進式數字加熱爐加熱，準確控制各段加熱溫度，鑄坯出爐后采用高壓水除鱗，清除鑄坯表面的氧化鐵皮；軋槽、導衛等工裝加強檢查，防止鋼材出現折疊、劃傷、結疤等影響疲勞壽命的缺陷。鋼材尺寸控制良好，符合用戶要求，實際尺寸控制在國標1組以內。

3.4?有效抑制白點的產生

????? 55SiMnMo鋼合金含量較高，為防止氫致白點的產生，選用較大坯型規格的同時，要求VD真空處理時保真空時間≥12分鐘，從而使鋼水充分脫氫，降低氫含量，有效避免了氫致白點的產生。

4?結語

石鋼公司開發的采用連鑄工藝生產的55SiMnMo釬具鋼，通過合理設計工藝路線，提高壓縮比，細化組織，使鋼材具有良好的表面質量和內部質量，生產的釬桿廣泛應用于各種礦山的開鑿，用戶反映使用情況良好。

55SiMnMo釬具鋼的研究與開發，使石鋼公司在特鋼市場上又開拓了一個新的領域，為進一步開發其它釬具鋼打下了基礎。