无缺陷含nb连铸坯的生产

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1、无缺陷含Nb连铸坯的生产在利用钢坯轧制板材时，连铸坯中有害的缺陷有表面裂纹、中心偏析和宏观夹杂，除此之外，连铸坯还易于产生某些连铸工艺本身特有的缺陷，如振痕以及连铸结晶器保护渣引发的缺陷，以及由鼓肚和弯曲应变引发的内部裂纹等。这些缺陷在轧制产品上引发了诸如条形或线形表面缺陷，对材料的拉伸性能、塑性、韧性、疲劳强度有不利的影响；也会降低钢产品用户制作过程中的成形性和焊接性。为了防止这些缺陷产生，连铸技术不仅从操作条件的角度得到了改善，而且连铸机本身也改进了很多。然而，为了生产无缺陷含Nb连铸坯，还要研究［Nb］对上述缺陷的影响。1.1连铸坯表面裂纹连铸坯裂纹是按照形状（包括星

2、形裂纹、纵向裂纹和横向裂纹）和产生的位置（面裂、角裂、边裂和内部裂纹）分类的，以便针对相关的凝固现象提出对策。一般讲，当作用到凝固壳上的应变大于通过模拟试验得到的临界应变时，就会产生裂纹。表1-9给出了裂纹形成的条件，包括与应变有关的工艺因素。通过适当的连铸机的设计，可以将鼓肚和弯曲应变减至最小。也就是说，通过采用气雾冷却使热应变、相变应变和凝固应变减至最小，从而使连铸坯表面温度均匀且维持高温。所以，为防止裂纹的形成，重要的是从冶金学角度通过控制化学成分来提高临界应变。凝固坯壳的热塑性（脆性）示意性显示如图1-25［21］所示。凝固坯壳的塑性在接近1100℃温度区（第2区）

3、、900℃以下50℃温度区（第3区）、接近为零塑性的温度区（第1区）都很差。从冶金学的角度来看，在这些区域中对脆性的影响是由于［Nb］造成的。表1-9与连铸坯上裂纹有关的操作因素1.1.1零塑性温度区脆性（第1区）：纵向裂纹，内部裂纹图1-25凝固坯壳的脆性［21］(Gleeble试验机模拟结果)基于试验结果，零塑性温度等于计算的凝固温度-100℃（熔点-100℃）或更少些。可以通过减少［S］、［P］和其他偏析元素的含量降低第1区脆性，这样就减小了糊状区的长度（降低液线温度和实际凝固温度之差）。然而，由于钢液凝固时不可避免存在糊状区，对结晶器施加均匀、轻微的冷却，减小热应变

4、是更有效的防止纵向裂纹的方法。而且均匀轻微的冷却还有其他优点，如：凝固过程均匀一致，凝固坯壳均匀应变，凝固坯壳在结晶器里不发生局部变形，这样就可阻止纵向裂纹的萌发。钢液中的［Nb］并不影响凝固温度或糊状区的长度。因此，钢液中的［Nb］对零塑性温度脆性没有影响，对纵向裂纹或内部裂纹的产生不起作用。1.1.21100℃温度区脆性(第2区)：横向裂纹，边部裂纹，星形裂纹1100℃温度区脆性是由枝晶间显微偏析引发的。固态钢中低溶解度的元素如［S］、［P］、［B］、［Cu］、［Sn］、［Pb］和［Zn］在枝晶间隔中形成严重的显微偏析。热塑性随着这些元素含量的增加而降低。可以通过降低这

5、些元素的含量阻止与第2区脆性有关裂纹的形成。图1-26在第2区（接近1100℃）［S］、［P］和［C］含量对热塑性的影响a—［S］含量对塑性的影响；b—［P］含量对塑性的影响性图1-26［22］给出了一个典型示例，表明了［S］和［P］含量对热塑性的影响。为了防止第2区脆性，［P］或［S］含量应当按照［C］含量（或是钢凝固类型）的要求在钢包中加以控制。在w［C］＞0.2%时（钢液凝固成奥氏体时的C含量），［P］含量应当小于等于0.02%，在w［C］＞0.6%时，［P］含量应当是小于等于0.01%。在w［C］＜0.1%时（凝固成铁素体），［S］含量应当小于70×10-4%或更少

6、些。［S］含量对热塑性的负面作用随w［Mn］/w［S］的增加而减少。图1-27在第2区应变速率对热塑性的影响［22］第2区的热塑性随着应变率的增加而降低，见图1-27［22］在连铸工艺中第2区脆性（称之为“热脆”）问题热轧时比连铸矫直时更为严重，因为热轧时的应变速率达到10/s数量级，比连铸矫直时高得多。值得指出的是，连铸前就应当控制与第2区脆性有关的元素以便防止热轧时产生热裂纹。。一种有效的避免过度应变的方法是使用多重平整铸机，它可通过增加平整点（或弯曲点）的区域和次数将应变速率降低到0.01/s以下。在第2区，钢液中的Nb对枝晶间显微偏析影响不大且对脆性没有直接的影响。

7、然而，假定大颗粒Nb碳氮化物在显微偏析区析出的话，也会降低第2区的热塑性。Nb碳氮化物的大小和数量与析出温度和显微偏析区的凝固温度之差有关。其数量取决于显微偏析区w［Nb］×(w［C］+w［N］)的产物，其大小取决于显微偏析区的［S］和［P］含量。为了防止含Nb钢第2区脆性引发的裂纹，应当根据［C］或［Nb］的含量将［S］和［P］含量控制到低水平。在高碳钢中，Nb碳氮化物可能在枝晶间析出（如前面1.2.2节中谈到的）所以要将［S］和［P］含量减至最小。在电炉钢中，含有90×10-4%的［N］，不仅应当小心控制［S］