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40MnB高炉开口机钎杆的研制

饶建华1,叶凌云2,邓群1,赵文雅1,张国榉3

(1.中国地质大学机电学院,湖北武汉430074;
2.湖北田野钎钢钎具有限责任公司;3.中国地质大学工程学院,湖北武汉430074)

摘要:为了开发目前出口用的55SiMnMo高炉开口机钎杆的替代产品,首先分
析了55SiMnMo高炉开口机钎杆的服役机械性能和金相组织形态。通过对40MnB
钢不同处理后的金相组织和机械性能实验研究,证实40MnB通过控轧控冷后可以
达到55SiMnMo高炉开口机钎杆的力学特性和适宜承受冲击的金相组织形态。文
中给出了经济实用的40MnB高炉开口机钎杆制造工艺,运用此工艺开发的40MnB
高炉开口机钎杆已成功替代55SiMnMo高炉开口机钎杆出口国外多个钢厂,提高
了高炉开口机钎杆生产和应用厂家的经济效益。
关键词:40MnB钢;高炉开口机钎杆;控冷
中图分类号:TD422.2+5文献标识码:B

大。为达到高炉开口机凿岩机的性能要求,
1前言
高炉开口机钎杆必须具有高的强度,同时具
高炉开口机钎杆是出铁的必备工具。在有高冲击韧性。湖北田野钎钢钎具有限公司
高炉开口机凿开铁口的过程中,是靠开口钎为满足国外钢厂对高炉开口机钎杆品质的
头旋转切削和冲击破碎打开出铁口。其中,需要,采用55SiMnMo钢制造高炉开口机钎
高炉开口机旋转扭矩和冲击力靠高炉开口杆。
机钎杆传递给钎头。高炉开口机钎杆的受随着钼铁价格的上涨,造成55SiMnMo
力大小和载荷特征既与高炉开口机的冲击高炉开口机钎杆制造成本和使用成本提高,
功、扭矩、冲击频率、转速等参数有关,也取从而降低了生产厂家和钢厂的经济效益。针
决于炉体铁口使用炮泥的强度。对上述问题,湖北田野钎钢钎具有限公司和
当前,高炉开口机方面,各钢铁公司都中国地质大学开展替代55SiMnMo的高品
为提高生产效率而加大炉前设备的自动化质低成本的高炉开口机钎杆研制,优选出包

改造力度,高炉开口机已开始从人工、气动括40MnB、45MnB、45CrMn、45Mn2、50Mn2、

小功率开口机向机电气液一体化高冲击能、50CrMn、42SiMn、50SiMn、55Si2Mn、55Si2MnB
具有冲击、旋转和正反打功能发展。例如,等多种系列高炉开口机钎杆制造材质和生
HDY300型号的高炉开口机冲击功达到300产工艺,以适应不同高炉开口机和高炉容量
J,冲击频率为34～67Hz,旋转扭矩在60～及结构的需求。本文介绍其中运用40MnB
300N·m范围。在炉体出铁口堵材上,高强钢制造高炉开口机钎杆工艺、给出40MnB
度无水炮泥的使用愈来愈普遍,出铁口炉体高炉开口机钎杆不同处理后的金相组织和
强度也提高,从而使钎杆所受载荷也愈来愈机械性能。

56凿岩机械气动工具,2006(1)
255SiMnMo高炉开口机钎杆机实验测定的55SiMnMo高炉开口机钎杆
部分机械性能见表1。
械性能和金相组织
表155SiMnMo高炉开口机钎杆的部分机械性能
高炉开口钎具承受着较高的扭矩和冲击
Ak
负荷,其钻入出铁口炉体内的部分,工作于高项目HRC!b
MPaJ
温环境,受力状态十分复杂。关于高炉开口
平均25.9102047.9
机钎杆载荷具体参数及分析数据极少,因此,
分析现在成功使用的高炉开口机钎杆对于新55SiMnMo高炉开口机钎杆具有的变态

型高炉开口钎杆设计十分重要。Bu为主的复合组织和具有高强度和优良韧
湖北田野钎钢钎具有限公司出口性的机械性能,都适宜抵抗国外普遍应用的
55SiMnMo高炉开口机钎杆深受用户好评,液压高炉开口机强冲击载荷,硬度控制在
是新开发高炉开口机钎杆的参考基准。HRC20～27便于机械加工。这些都是新型高
从55SiMnMo高炉开口成品钎杆中取炉开口机钎杆开发的主要参考特性指标。
样,得到其金相组织形态(见图1)主要是F340MnB高炉开口机钎杆处理
加变态B为主的复合组织。
u工艺

采用与55SiMnMo高炉开口机钎杆相同
的管材轧制工艺轧制40MnB高炉开口机钎
杆轧制管材。
图3是40MnB轧制管材(热穿热轧工
艺)的金相组织,也是F和S组织,但有较多
的F量。一定数量均匀分布的块状F使材料
具有较好的冲击韧性。部分机械性能见表2。

图155SiMnMo金相组织
运用线切割从55SiMnMo高炉开口机钎
杆沿轴向切制的夏比冲击试验试样,见图2。

图340MnB轧制管材金相组织

表240MnB轧制管材部分机械性能

Ak
项目HRC!b
MPaJ
平均18.277058.25

图2冲击试样取样方式可见,40MnB轧制管韧性较好,但硬度

凿岩机械气动工具,2006(1)57
和强度较低,层状S不是最佳抵抗冲击负荷
的使用组织。为了进