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时间:2018-10-17
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1、http://www.gtjia.com含硼中碳钢铸坯角部横裂纹影响因素分析彭其春1,童志博1,于学森1,周春泉2,杨秀枝2,刘文华2(1.武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室,湖北武汉430081;2.湖南华菱涟源钢铁有限公司,湖南娄底417009)摘要:基于含硼中碳钢A36LB的生产实践,分析了钢水成分、钢中硼含量、振动曲线、结晶器水量、二冷制度及对弧、辊缝精度等对铸坯角部裂纹的影响,并提出了相应的控制措施,如控制钢水ω(S)≤0.015%、ω(Mn)/ω(s)>37.6;ω(Ca)/ω(Al)>0.09;结晶器振动冲程减小1mm,并提高振频使负滑脱时间降低
2、32%左右;结晶器宽面和窄面水量稳定在4000和380L/min,并采用弱冷冷却曲线、降低二冷水总水量,同时减少铸坯边部水量50%以提高边部温度;定期进行辊缝仪测试,加强检修力度和及时更换不良辊列,使其精度控制在合理范围内等,这些措施有效地改善了铸坯角部裂纹,使其降级比率和质量异议均低于当月该厂生产的Q235B钢。关键词:硼微合金化;中碳钢;角部横裂;质量我国硼资源丰富,而钢中添加微量的硼元素便能替代部分贵重元素,获得优良的机械性能。而硼会促进连铸板坯角部裂纹的形成,特别是在中碳钢中,很低的硼含量便会形成铸坯角部裂纹。目前,国内外针对含硼中碳钢存在的铸坯角部横裂纹,大都采用铸坯边
3、部修磨方法来消除,该方法不但降低了铸坯合格率,而且影响生产的顺行。湖南华菱涟源钢铁有限公司(以下简称“涟钢”)生产A36—LB钢铸坯角部横裂纹严重,需对铸坯角部进行100%切角、修磨,这不仅给公司带来巨大的经济损失,而且影响了生产。针对该厂角部裂纹的产生原因进行了分析,并提出了相应的解决措施。1含硼中碳钢生产主要参数涟钢生产含硼中碳钢A36—LB的工艺流程:BOF→氩站→LF→CC。铸机主要设备参数见表1。A36—LB钢的化学成分见表2。2角部裂纹影响因素分析由于角部裂纹的产生与钢水成分、铸机参数设定及状态相关,故通过对2011年4—9月现场数据进行跟踪分析,以探究该厂生产含硼中
4、碳钢A36—LB角部裂纹的影响因素,其中成分分析为光谱数据。2.1成分分析http://www.gtjia.com2.1.1碳含量该厂生产的含硼中碳钢A36—LB中的ω(C)基本控制在0.15%~0.20%,大部分在0.16%以上,故认为包晶反应不是角部裂纹产生的主要原因。2.1.2硫及锰硫比钢中硫含量高,形成的FeS(熔点989℃)在凝固过程中以液态聚集在晶界之间,诱发晶间裂纹;而锰硫比大于一定值时,硫与锰生成熔点较高的MnS(熔点1600℃),可大大改善此种情况[1],由文献[2]得到的有关钢中临界ω(Mn)/ω(S)的经验方程为:ω(Mn)/ω(S)=1.345ω(S)-0
5、.7934(1)涟钢A36—LB钢目标成分中ω(S)≤0.015%,但实际生产时钢中硫含量波动较大,且部分炉次硫含量超过目标值。以ω(S)=0.015%按式(1)计算得到生产A36—LB钢时最低临界ω(Mn)/ω(S)为37.6,因此,为了避免连铸坯因钢中的硫偏析和低熔点硫化物而塑性降低,应尽量降低硫含量,并使A36—LB钢中ω(Mn)/ω(S)>37.6。实际生产时,A36—LB钢中ω(Mn)/ω(S)<37.6的比例占61%,锰硫比控制水平偏低。这是因为该钢为避免包晶反应将碳含量控制在较高水平,而为了保证力学性能,在碳含量高的同时,将钢中的ω(Mn)(目标0.2%~0.4%)
6、控制在下限,基本低于0.3%,故建议稳定钢中硫含量在较低值,提高锰硫比。2.1.3氮含量钢中的硼优先于铝和氮在晶界沉淀生成BN,在γ晶界上颗粒间空隙十分细小的BN有效地锁住晶界,阻碍原生γ晶界滑脱引起晶粒间断裂,从而降低了钢的热塑性[3],故含硼中碳钢Ⅲ脆性区间深而宽,容易导致角部裂纹的产生,由此推知控制钢中氮含量能有效的降低铸坯的角部裂纹。涟钢铸坯ω(N)=0.001%~0.005%,波动较大,这将会导致晶界沉淀的BN等氮化物形成不稳定,从而使铸坯热塑性不稳定,造成角部裂纹控制不稳定。2.1.4ω(N)·ω(A1)铝对表面角横裂的影响主要表现在铝和钢水中的氮结合形成AlN,在第
7、Ⅲ脆性区由于发生了γ相变以及晶界上有A1N质点沉淀,增加了钢的脆性,使钢的延展性达到最低点,加剧了裂纹的形成和扩展[4]。涟钢A36—LB钢中ω(N)·ω(Al)主要分布在(0.002~0.006)×10-6,AIN在晶界析出形成脆化相的可能性较小,即对裂纹的影响较小。2.1.5ω(Ca)/ω(A1s)钢中的铝与水口堵塞关系很大,影响结晶器内钢液流场分布的稳定性,从而影响凝固坯壳的均匀性,增大了裂纹的发生倾向。如图1所示,A36—LB钢的ω(Ca)/ω(Als)基本控制在0.03
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