含硼中碳钢铸坯角部横裂纹影响因素分析

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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