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1、低合金钢热送热装的问题与研究现状王邦伦摘要：热送热装是钢铁企业节能降耗的重要途径之一。然而，低合金钢在浇注时铸坯容易出现各种表面裂纹，降低了热送率；高温热装时，轧制过程中也容易产生裂纹，因此，实际生产中，低合金钢热送热装率较低。本文就此进行了简要讨论。关键词：连铸坯热送热装裂纹热装温度前言为了提高加热炉的生产效能,降低能源消耗,减少污物排放,各钢铁企业已广泛采取铸坯的热送热装轧制工艺。热送热装可降低燃耗,连铸坯热送热装温度每提高100度,轧钢加热炉可节约燃料5%~6%,加热炉能力可提高10%~15%;可减少烧损,一般冷坯装炉的烧损为1.5%~2
2、%,有的甚至达到2.5%,而在热装条件下,氧化烧损可降低到0.5%~0.7%;可提高加热速度,热装时由于减少了冷却和加热过程中的温度变化,降低了钢坯中的内应力,有利于加热速度的提高[1]然而，低合金钢在浇注时铸坯容易出现各种表面裂纹，降低了热送率；高温热装时，轧制过程中也容易产生裂纹，因此，实际生产中，低合金钢热送热装率较低，有的企业甚至采取冷装。本文对此进行了分析，并提出了可能的预防措施。1.低合金钢铸坯缺陷及其影响因素实施热送热装，无缺陷坯生产技术是最基本的要求和前提。然而，低合金钢在浇注时容易产生诸多表面裂纹，如表面纵裂纹、振痕谷处的横裂
3、纹、角部横裂纹等等。文献[2、3]指出，这些缺陷的产生与包晶反应、钢种的成分和二冷制度有关。1.1包晶反应的影响[3]表面纵裂纹是连铸坯的主要缺陷,尤其是包晶钢对裂纹最为敏感。从铁碳相图图1可知，包晶反应需要碳含量为0.09%~0.53%，而实际生产中，低合金钢钢种如Q235，Q345等含碳量一般在0.1%~0.2%，落在包晶反应区。发生包晶反应的凝固过程是：钢水浇入结晶器后,弯月面水冷结晶器铜壁提供很大的过冷度,首先从液体中结晶出固体Fe,并以枝晶形式长大;当液体温度低于1495度时,发生包晶反应，围绕δFe枝晶形成γFe包层,构成δFe+L
4、+γFe的三相界面;温度继续降低，γFe相通过碳原子在相界面上扩散长大,不断消耗δFe相和液相,直到全部变成γFe相为止。包晶钢之所以对纵裂纹敏感,是由于以下几种情况的综合作用造成的：δ/γ转变开始温度接近零强度温度,枝晶收缩不能被剩余液体补充；δ/γ转变处于裂纹敏感温区,收缩产生的应变大,而此时坯壳高温性能不良,断裂应变低；δ/γ转变收缩量大,转变速率快,转变开始早,导致坯壳变形产生局部气隙,坯壳不均匀性大。图1铁碳合金相图包晶钢δ/γ转变收缩量大，转变速率快，转变开始早是导致纵裂纹敏感的根本原因。防止包晶钢纵裂纹的对策就是：降结晶器弯月面热
5、流；保持结晶器弯月面热流的均匀稳定；控制影响坯壳生长均匀性的工艺因素。1.2二冷制度的影响[2]从结晶器拉出来的带液芯的铸坯,在弯曲、矫直和辊子压力的作用下,在非常脆弱的固液交界面产生裂纹。对于裂纹敏感性较强的低合金钢，如果铸坯在通过二冷区时冷却不均匀，回温过大或温度反复变化而导致多次相变，由于热应力的作用裂纹源沿两相交界面扩展而形成裂纹；在矫直时铸坯温度正处在其温度脆性区，在矫直力的作用下，将进一步加重裂纹的产生。如果二冷比水量过大，使得弯曲矫直时的温度落在第三脆性区，对生产裂纹敏感性钢不利，铸坯的冷却强度过大是导致铸坯裂纹产生的重要因素。预
6、防措施：适当降低铸坯在二冷区的冷却强度，调整各段的配水量，铸坯的矫直温度控制在950℃以上，在弯曲矫直时避开第三脆性区，可以显著改善低合金钢的铸坯质量，有效控制中心分层和裂纹的产生。1.低合金钢铸坯热装温度的影响低合金钢含碳量一般在0.08%~0.2%，由铁碳合金相图图1可知，低合金钢碳含量在P点（含碳量约0.02%）右边、S点（含碳量约0.77%）左边。因此，从理论上讲，低合金钢从1400度冷却到400度的过程中，其组织相变轨迹是：单相奥氏体→奥氏体和铁素体→铁素体和珠光体。第一次转折点对应的是A3线，第二次是A1线，这两条线把温度分为三个区
7、间。因此，根据热装温度的不同，本文把热装分为三类：高温热装（热装温度在A3线以上），中温热装（热装温度在A1~A3线之间），低温热装（热装温度在A1线以下）。一般来讲，热装温度越高越好，因为越有利于节能；但是，对于低合金钢，热装温度高时，在轧制时却容易产生裂纹等缺陷。2.1高温热装高温热装本文是指热装温度在A3线以上，此时铸坯组织处在奥氏体单相区，没有经过γ/α相变，奥氏体晶粒粗大。如果按照常规轧制，将使得钢板塑性和强度降低，因此，需要提高铸坯出炉温度和锻压比来细化晶粒。2.2中温热装中温热装的铸坯，既有经过γ/α相变的细小铁素体晶粒，又有粗大
8、的奥氏体晶粒。在加热炉加热后，既有经过γ/α/γ相变的细小奥氏体晶粒，又有原始粗大的奥氏体晶粒。另一方面[5]，如果钢中加入了微合金元素Nb、V、Ti
