吳忠有++李麗孔

摘 要：該文主要從鋼水成分和冷卻強(qiáng)度以及氮含量等方面對(duì)SS400連鑄板坯邊部裂紋的具體的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并且根據(jù)原因提出改進(jìn)措施，以此來獲得良好的鑄坯的成品率。

關(guān)鍵詞：冷卻強(qiáng)度 氮含量 SS400 邊部裂紋

中圖分類號(hào)：TG245 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）07（a）-0077-02

河北鋼鐵集團(tuán)的邯鋼邯寶煉鋼廠自從2008年10月熱試投產(chǎn)以來，至2009年9月板坯開始不斷出現(xiàn)邊裂的缺陷，雖然經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)所采取的多項(xiàng)施工措施，但是邊裂依舊呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的現(xiàn)象，自2011年1月開始，由于設(shè)備維護(hù)、外圍條件變化等因素的影響，邯寶煉鋼廠的板坯邊裂缺陷逐月增加，到2011年3月份，已達(dá)到邊裂量每月接近2000 t（比率為1.36%）的嚴(yán)重程度。2011年6月份，月度邊裂1956 t（1.32%），煉鋼廠按計(jì)劃給熱軋廠備料時(shí)，也出現(xiàn)了大量的深加工產(chǎn)品的邊部質(zhì)量缺陷，針對(duì)這問題，2011年下半年，按照公司的統(tǒng)計(jì)部署，該廠對(duì)SS400連鑄板坯邊部質(zhì)量展開系統(tǒng)攻關(guān)，通過對(duì)于板坯邊裂爐次的生產(chǎn)過程及當(dāng)時(shí)設(shè)備狀況的跟蹤，不斷分析邊裂所產(chǎn)生原因并且提出工藝相關(guān)的改進(jìn)措施，并且取得了很好的效果。

1 板坯邊裂產(chǎn)生機(jī)理

1.1 邊部的裂紋的主要的形貌

通過對(duì)邊部的裂紋的圖片查看以及于結(jié)合于現(xiàn)場的軋卷出現(xiàn)邊裂的具體的情況，板坯邊裂的主要表現(xiàn)為：角部橫裂以及于軋卷邊裂形態(tài)多數(shù)是由于沿軋制方向非連續(xù)性分布造成的，裂紋呈現(xiàn)出不規(guī)則的帶狀、山形、條狀溝壑。具體如圖1所示。

1.2 板坯邊裂的產(chǎn)生機(jī)理

根據(jù)于對(duì)鋼的高強(qiáng)度所進(jìn)行的相關(guān)研究，橫裂紋的出現(xiàn)與低溫脆性相關(guān)，這是處于脆性溫度范圍于是600～900 ℃的時(shí)候所產(chǎn)生的，這個(gè)時(shí)候板坯已經(jīng)處于Nb（CN）最大析出速率的溫度區(qū)間，該溫度區(qū)間也正是該鋼種處在熱塑性凹槽區(qū)的溫度區(qū)間，其RA僅在40%左右，甚至更低。主要原因是受力物體在作用質(zhì)點(diǎn)上不能承受足夠的作用力將會(huì)有裂紋產(chǎn)生。裂紋的產(chǎn)生必須在兩方面作用下產(chǎn)生：首先是受力物體本身基體異常；其次是作用力異常。

2 板坯邊裂的主要的影響因素

主要影響鑄坯邊裂的具體的因素有很多，例如：冷卻強(qiáng)度、鋼水成分及氮含量、應(yīng)力關(guān)系、化學(xué)成分、液面波動(dòng)以及于拉速等等的原因都是非常有可能會(huì)引發(fā)邊裂現(xiàn)象的產(chǎn)生的，但是，邊裂的產(chǎn)生大多數(shù)的情況是由于幾種因素共同的作用的所產(chǎn)生的結(jié)果。

2.1 w（Mn）/w（S）對(duì)邊裂的主要的影響

根據(jù)統(tǒng)計(jì)現(xiàn)場出現(xiàn)的邊裂比較多的20個(gè)澆次的生產(chǎn)方面的實(shí)際數(shù)據(jù)分析，以此得出來：w（Mn）/w（S）和邊部裂紋之間的關(guān)系，從該圖中可以看出來：對(duì)于SS400來說，w（Mn）/w（S）≤20-37.5的時(shí)候邊裂紋比較嚴(yán)重，w（Mn）/w（S）>37.5的時(shí)候鑄坯邊裂的發(fā)生機(jī)率是非常明顯的降低的。而在于2011年第一季度的該廠生產(chǎn)的SS400當(dāng)中有著30%爐次的w（Mn）/w（S）都是小于臨界值37.65，由此可見w（Mn）/w（S）是引起操作中邊裂所產(chǎn)生的一項(xiàng)非常重要的原因。是提高鋼中w（Mn）/w（S），是有非常有利于硫化錳在于晶界以及于機(jī)體上呈粒狀的具體的分布，而且是提高鋼的高溫的性能，是有效的減少裂紋敏感性，如圖2所示。

2.2 鋼水成分及氮含量對(duì)邊裂的具體的影響

由于受生產(chǎn)快節(jié)奏的影響，LF精煉酸溶鋁控制范圍較寬，酸溶鋁含量在350 ppm以上鋼水占有較高比例，300 ppm以上的占15.2%，由于供鋼水對(duì)S的要求，鋼水要通過LF精煉爐脫硫，造成氮含量增加，同時(shí)由于轉(zhuǎn)爐出鋼量在280 t，連鑄機(jī)澆鋼周期為35 min左右一爐鋼，生產(chǎn)節(jié)奏緊張，因此要求快速成渣脫硫，轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)要大量加入鋁等強(qiáng)脫氧劑，因此供連鑄的鋼水氮含量偏高。通過煉鋼各工序取樣進(jìn)行氣體含量分析。精煉前平均為33 ppm，精煉后平均為51 ppm，精煉增氮平均16 ppm，中包平均為65 ppm，中包增氮平均16 ppm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正?？刂品秶?。中包氮含量最低38 ppm，最高的為93 ppm，中包氮含量波動(dòng)較大，波動(dòng)在55 ppm。

2.3 冷卻強(qiáng)度對(duì)于邊部裂紋的影響

根據(jù)于相關(guān)文獻(xiàn)研討表明，結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度過大，會(huì)致使初生凝固坯殼的不均勻現(xiàn)象，在應(yīng)力作用之下極易發(fā)作裂紋。大的水量以及于低的水溫也會(huì)發(fā)作強(qiáng)冷的成果。是要削減外表的裂紋，通常是必須確保結(jié)晶器進(jìn)水溫度>30 ℃和結(jié)晶器進(jìn)出水溫差在小于10 ℃，這樣可削減結(jié)晶器內(nèi)的冷卻強(qiáng)度。在出產(chǎn)SS400鋼呈現(xiàn)邊裂嚴(yán)峻的1、2月份，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查，其時(shí)有段時(shí)刻在一個(gè)澆次開端的前3爐結(jié)晶器進(jìn)水溫度都較低，僅有26 ℃左右，而且升溫慢，致使不能及時(shí)抵達(dá)適宜的冷卻強(qiáng)度，這也是構(gòu)成鑄坯邊裂的一個(gè)緣由。關(guān)于二次冷卻，2011年1～3月份二冷噴嘴阻塞嚴(yán)峻，而且因水質(zhì)差致使噴嘴頻繁阻塞；噴嘴噴水力度差及噴水視點(diǎn)違背鑄坯的情況較多，不能夠起到抱負(fù)冷卻的作用。這些會(huì)構(gòu)成鑄坯冷卻不均勻，在坯殼薄的當(dāng)?shù)卦獾酵饬C時(shí)容易發(fā)作裂紋。后來經(jīng)過招集人員集中整理，而且選用酸洗噴嘴的辦法起到了較好的作用。經(jīng)剖析，二冷情況欠好是鑄坯邊裂增多的一個(gè)重要緣由。

2.4 設(shè)備保護(hù)對(duì)邊部裂紋的影響

扇形段分節(jié)輥密封圈漏水嚴(yán)峻，鑄坯內(nèi)弧很多積水，構(gòu)成鑄坯外表冷熱不均，當(dāng)鑄坯抵達(dá)沒有積水的方位時(shí)，鑄坯呈現(xiàn)回溫現(xiàn)象，此刻鑄坯外表應(yīng)力增高，經(jīng)矯直時(shí)邊部裂紋很易發(fā)作裂紋。扇形段開口度和外弧線誤差較大，達(dá)不到抱負(fù)的±0.5 mm以下的需求，單個(gè)方位有時(shí)誤差可抵達(dá)1～2 mm。這樣使得鑄坯在扇形段中不斷地發(fā)作鼓肚-緊縮-鼓肚的改變進(jìn)程，進(jìn)步了橫裂紋發(fā)作幾率。

2.5 應(yīng)力的關(guān)系對(duì)邊部裂紋的影響

從裂紋形成到出現(xiàn)，必然有作用應(yīng)力，且由于鑄坯本身不能承受此應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋。因此，要理解連鑄中各類裂紋的形成過程，就需要了解應(yīng)力源，而且需要指出的是，裂紋形成不見得均勻進(jìn)行，會(huì)出現(xiàn)明顯的裂紋開始和擴(kuò)張階段。應(yīng)力的產(chǎn)生可能是由于轉(zhuǎn)變效應(yīng)，結(jié)晶器內(nèi)的可變熱傳輸，板坯內(nèi)的溫度梯度，冷卻水的噴淋效果，與輥?zhàn)咏佑|等，板坯與結(jié)晶器的摩擦，鋼水靜壓力造成的鑄坯鼓肚現(xiàn)象，鑄機(jī)對(duì)弧不準(zhǔn)而引起的機(jī)械效應(yīng)，以及矯直應(yīng)變。連鑄機(jī)的工況與工藝參數(shù)決定了應(yīng)力的大小與來源。鋼在低塑性區(qū)受到超過材料極限的應(yīng)力作用就易引發(fā)鑄坯裂紋。鋼中成分特別是微合金元素與氮含量，由于對(duì)延展性的影響較大容易誘發(fā)橫向裂紋。盡可能減少鋁和氮使橫向裂紋傾向最小化，同時(shí)選擇合理的冷卻制度將直接決定應(yīng)力的來源及大小。

3 改進(jìn)辦法

對(duì)于以上情況對(duì)邯鋼公司出產(chǎn)SS400發(fā)作邊裂緣由剖析，具體改進(jìn)辦法如下。

（1）其中包C含量操控應(yīng)徹底避開包晶區(qū)，鋼中碳含量由0.08%～0.15%上調(diào)整到0.16%～0.20%，進(jìn)步轉(zhuǎn)爐和精粹出站的C含量命中率。

（2）下降鋼中Als含量，由本來100～200 ppm下降到80～180 ppm。

（3）進(jìn)步結(jié)晶器進(jìn)水溫度至38～42 ℃，而且根據(jù)時(shí)節(jié)溫差經(jīng)過調(diào)整水量來堅(jiān)持溫度，使一次冷卻強(qiáng)度適中。

（4）及時(shí)使用澆次間和日定修對(duì)二冷噴嘴仔細(xì)查看、更換、修理和整理，恰當(dāng)削弱鑄坯邊部的冷卻，確保鑄坯矯直時(shí)高于900 ℃，避開脆性區(qū)。

（5）加強(qiáng)扇形段安裝及保護(hù)質(zhì)量的查看，進(jìn)步對(duì)弧和開口度精度，其精度操控在±0.5 mm以下。

4 實(shí)施作用

經(jīng)過采納以上的辦法，在從4月份采納以上方法以后，鋼中氮含量、鋁含量實(shí)現(xiàn)精確控制，鑄坯角部溫度有較明顯改觀，邊裂發(fā)生率得到顯著改善，邊裂率由1月份的1.3%下降到0.005%，起到了比較好的作用。邊裂的發(fā)生大多都是由于多種要素一起作用的成果，有時(shí)某一個(gè)或者幾個(gè)要素占主導(dǎo)性，而其它要素也會(huì)直接促進(jìn)邊裂的構(gòu)成。經(jīng)過計(jì)算2011年1-3月呈現(xiàn)邊裂的SS400成分及出產(chǎn)進(jìn)程發(fā)現(xiàn)，Mn/S和w（Ca）/w（Al）的值偏低也是影響邊裂的一個(gè)緣由。轉(zhuǎn)爐爐后ALs由攻關(guān)前182 ppm降低到139 ppm，ALs命中率由57%提高到68%。中包成品ALs由攻關(guān)前237 ppm降低到206 ppm，ALs命中率由78%提高到91%，各項(xiàng)措施實(shí)施后，邊裂攻關(guān)取得了明顯的效果，邊裂數(shù)量得到了明顯的控制。其中8月份共出現(xiàn)邊裂數(shù)量1050 t，10月邊裂量為109 t。邊裂量得到了有效的控制。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔡開科.連鑄坯質(zhì)量控制[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010：219-229.

[2] 焦國華，吳光亮.CSP熱軋板卷邊部裂紋成因及控制[J].鋼鐵，2006（6）：17-22.

[3] 鄭偉棟.SS400薄板坯表面縱裂的控制[J].連鑄，2007（9）：19-20.endprint