孔明姣

（唐山中厚板材有限公司，河北 唐山 063000）

某公司50mm以上優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼板不能夠保證探傷合格率，板材金相顯示夾雜物含量較高主要以硫化物和硅酸鹽夾雜為主，局部有微裂紋，部分板材客戶使用時切開后內(nèi)部有小縮孔，影響使用效果。連鑄坯中心偏析較嚴(yán)重，評級在B2.0以上的占90%，有不同程度的中間裂紋。

高碳鋼的高溫特性和凝固特性，易導(dǎo)致鑄坯產(chǎn)生中心裂紋與偏析，加之板坯連鑄斷面較大，當(dāng)冷卻收縮與相變膨脹兩因素同時或單獨作用時，在中高碳鋼相對較低的塑性影響下，它比低碳鋼更易形成裂紋。易導(dǎo)致鑄坯產(chǎn)生中心裂紋與偏析，是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼板生產(chǎn)的難點和控制的重點。

因此，控制鋼水潔凈度，減少鑄坯中心偏析，消除中間裂紋成為攻關(guān)50mm以上厚度優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)板材內(nèi)部質(zhì)量的重點，同時也能夠控制表面簇狀裂紋的形成。

1 試驗結(jié)果分析

取同澆次板坯低倍樣、裂紋板材樣進(jìn)行金相分析

1.1 板材表面裂紋形態(tài)

圖1 板材表面裂紋形態(tài) 圖2 垂直于裂紋切開后的鋼板斷面形貌

板材表面裂紋形態(tài)為團(tuán)簇狀，裂紋開口由內(nèi)向外逐漸變大，不規(guī)則分布于板材表面（圖1）。裂紋端部較細(xì)，向內(nèi)有一定程度的延伸。（圖2）

1.2 該澆次板坯低倍情況

酸洗鑄坯表面未發(fā)現(xiàn)裂紋。取鑄坯低倍樣分析，低倍評級：中心偏析A1.0，中間裂紋1.0，三角區(qū)裂紋0.5。如圖3.1、3.2所示，鑄坯中間裂紋長度為5-30mm,距鑄坯表面20～30mm處；如圖3.3、3.4，三角區(qū)裂紋長度約10～20mm，呈不規(guī)則分布。

裂紋有單條形式，也有成片分布，裂紋沿鑄坯厚度方向延伸。通過對硫印和低倍跟蹤檢測發(fā)現(xiàn)。中間裂紋位于凝固的柱狀晶區(qū)，始于固液凝固界面，屬凝固界面出現(xiàn)的晶界裂紋[1]。主要是由于高溫晶界處富集氧、硫、磷等雜質(zhì)，降低了鋼的高溫強度和高溫塑性[2]。

圖3 45#鑄坯低倍情況

1.3 從板材裂紋位置取樣，進(jìn)行金相分析

裂紋周圍沒有脫碳層。板坯表面如果有裂紋，在進(jìn)入加熱爐（溫度1220～1300℃）后，裂紋處會有脫碳反應(yīng)（大于700～800℃時），在金相組織中會觀察到明顯的脫碳層。

因此該裂紋是在軋制過程中表現(xiàn)于板材表面的。

2 原因及措施

2.1 控制鋼水潔凈度，減少鑄坯中心偏析，消除中間裂紋

對于C含量低于0.20%的爐次按照后吹鋼水控制，適當(dāng)增加脫氧劑的加入量，加入鋁錠進(jìn)行深脫氧，精煉進(jìn)站加鋁線，用鋁制脫氧劑脫氧，控制Mn/S≥20。轉(zhuǎn)爐分兩批加入頂渣，出鋼過程中加石灰300kg+螢石100kg，出鋼結(jié)束后加頂渣灰300kg+螢石100kg。

精煉軟吹時間是否足夠，關(guān)系到鋼水中夾雜物上浮是否完全，直接影響鋼水純凈度，①通過控制生產(chǎn)節(jié)奏保證軟吹時間。②通過控制轉(zhuǎn)爐鋼水氬后溫度大于1550℃，確保精煉進(jìn)站溫度減少精煉因升溫占用的時間。厚規(guī)格優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中Al元素極易與N結(jié)合形成AlN化合物，增加鋼材的裂紋敏感性，惡化鋼材內(nèi)部性能。

優(yōu)質(zhì)碳素鋼鋼種為45#、50#鋼，此類鋼C含量較高，高碳鋼的高溫特性和凝固特性，易導(dǎo)致鑄坯產(chǎn)生中心裂紋與偏析，加之板坯連鑄斷面較大，當(dāng)冷卻收縮與相變膨脹兩因素同時或單獨作用時，在中高碳鋼相對較低的塑性影響下，它比低碳鋼更易形成裂紋。

連鑄過程是影響鑄坯低倍的重要過程，針對中心偏析評級B2.0占90%以上，并伴隨有中間裂紋、中心疏松做具體分析，找到問題點，各個擊破。輥縫對弧、結(jié)晶器冷卻方式、二次冷卻、拉坯速度、澆注溫度均成為制約這一結(jié)果的因素。

偏強的二冷會使連鑄坯表面回?zé)釃?yán)重。表面回?zé)岙a(chǎn)生在凝固面的拉伸應(yīng)力導(dǎo)致鑄坯內(nèi)部缺陷，所以適當(dāng)降低冷卻強度選擇合理的二冷制度，并配以強度較大的一次冷卻（結(jié)晶器內(nèi)的冷卻）即：鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)形成坯殼時給以強度較大的冷卻條件，使其快速形成較厚的坯殼，鑄坯出結(jié)晶器后，在二冷區(qū)前段采用弱冷，后段應(yīng)保持鑄坯表面溫度不產(chǎn)生大的波動，減輕鑄坯表面回?zé)嵩斐傻闹行钠?，甚至裂紋。

通過對標(biāo)及現(xiàn)場數(shù)據(jù)的摸索，按照表面溫度和鑄坯鼓肚極限控制制度進(jìn)行控制，對二冷區(qū)配水做了調(diào)整試驗（比水量由原來的0.5L/kg降到0.45L/kg、0.4L/kg），在不同比水量的條件下對鑄坯低倍情況進(jìn)行對比分析。比水量0.4L/kg的爐次中心偏析評級B2.0以下的占30%，0.4L/kg的爐次中心偏析評級B2.0以下的占10%。

扇形段對弧、輥縫都是制約鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的關(guān)鍵控制點，細(xì)化對弧操作管理規(guī)定，在每次拉下后進(jìn)行對弧保證扇段對弧精度。為解決鑄坯低倍結(jié)果差的問題，對輥縫值進(jìn)行了摸索，壓下量大小的確定是由鋼液在液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)過程的體積收縮所決定，各段的壓下量分配至關(guān)重要，壓下量偏小時，其壓下量不能完全補償坯殼的凝固收縮，仍將會存在較大的V形偏析，對于中心偏析和疏松改善不明顯。而壓下量過大，將導(dǎo)致鑄坯的應(yīng)變力和變形率過大，超出鋼的高溫應(yīng)變極限后產(chǎn)生內(nèi)部裂紋。

通過以上對多個控制點的控制，鑄坯低倍得到了很大改善，方案實施以來，鑄坯低倍未見裂紋及疏松，中心偏析評級未見A級，B2.0以下占80%。鑄坯低倍得到了明顯的改善。

2.2 優(yōu)化軋鋼工藝，減少內(nèi)部裂紋

對于厚度大于50mm的厚規(guī)格優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼板，通過減少軋制道次，增大粗軋道次壓下量，細(xì)化組織，減輕中心偏析，軋合一部分中間裂紋，最大限度的彌補連鑄過程板坯的內(nèi)部缺陷帶來的危害，進(jìn)而提高板材內(nèi)部質(zhì)量。

如60mm45#板材壓下規(guī)程，由于其不保性能，在粗放式的管理下按照不保性能鋼板軋制規(guī)程要求，粗軋道次壓下量較小，不能夠滿足中心偏析較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼板。通過分析鑄坯情況，針對板材軋制道次壓下量進(jìn)行改進(jìn)，通過多次試驗最終確定表二中的壓下規(guī)程進(jìn)行推廣，通過增加道次壓下量有效地改善了板材內(nèi)部質(zhì)量。

3 結(jié)論及措施

①45#鋼板表面團(tuán)簇狀裂紋是鑄坯內(nèi)部裂紋在軋制過程中受軋制力的作用擴展到表面形成的。②連鑄機不對弧和開口度精度不夠是鑄坯內(nèi)部裂紋產(chǎn)生的主要因素。③連鑄機漏水使冷卻強度過大，45#鋼本身脆性較大，鑄坯在運行、矯直過程中承受的機械應(yīng)力過大，導(dǎo)致了內(nèi)裂的產(chǎn)生。④成功實現(xiàn)了50mm～100mm規(guī)格優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼內(nèi)部質(zhì)量的提升。50mm以上厚規(guī)格優(yōu)質(zhì)碳素板材內(nèi)部合格率98%。