包晶钢成分优化,降低卷板边裂率

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1、http://www.gtjia.com包晶钢成分优化，降低卷板边裂率李金波*，唐恒国，胡志刚，李任春(河北钢铁集团邯钢公司，河北邯郸056015)摘要：针对包晶钢种卷板边部集中出现的横裂纹情况，通过对卷板缺陷分析，调整钢水成分(将钢中硅含量降至痕量，调高碳锰含量)调整包晶点，有效避开包晶峰值，降低包晶反应对铸坯表面质量的影响，同时对连铸其他工艺进行优化：冷却系统优化、铸机精度保证、保护渣优化等工艺条件的优化对铸坯质量进行有效控制，卷板边部裂纹得到有效控制。关键词：包晶钢；成分；边裂前言热轧卷板边部裂纹缺陷，成为影响卷板

2、质量的重要因素，长期以来以连铸坯表面质量攻关为解决问题的重点方向。本文通过对产生较多的低合金高强度钢种的卷板缺陷分析，发现连铸坯的角部横向裂纹(角横裂)是热轧卷板边裂缺陷的起源。结合邯钢新区炼钢厂连铸机生产情况，分析了板坯角横裂的形成原因。根据实际工艺条件，调整钢水成分，有效避开包晶点，降低包晶反应对铸坯表面质量的影响，同时对连铸其他工艺进行优化措施，热轧卷板表面边裂的发生率大幅度降低。1缺陷描述热轧带钢边裂缺陷是指钢板边缘沿长度方向的一侧或两侧出现破裂，其裂口处有氧化色或夹杂的缺陷，严重者钢板边部全长呈锯齿状。如图1所

3、示：缺陷以发散状发纹为主，分布在卷板距边线10～40mm范围内，缺陷长度20mm～80mm范围，呈间距状分布，间距20～60mm不等。从形貌观测属于典型的铸坯遗传缺陷。如图2所示：电镜检测发现，铸坯内部存在铁或铁氧化物，伴有少量硅氧化物与钙氧化物存在，同时，伴生点状氧化铁存在。上述情况说明：裂纹的发生在结晶器弯月面形成的初期坯壳处，发展在连铸矫直处，裂纹缺陷内部与外界相通的区域在加热炉中受到氧化。国内外许多研究结果均表明，热轧带钢边裂缺陷产生的主要原因是：虽然热轧带钢边裂缺受诸多因素影响，但是板坯边缘存在角横裂或振痕不规

4、则等缺陷是产生边裂缺陷的主要原因。2原因分析通过对钢种统计，分析钢水成分对坯壳收缩与表面裂纹的影响。进而，深入分析钢中各种成分对包晶点的影响。2．1钢种统计从图4可以看出，在所涉及的钢种中，边裂涵盖低碳钢、普碳钢、低合金高强度等诸多钢种。但是，总体的趋势是：强度越高、裂纹敏感性越强的钢种，出现的几率越大，低合金高强度钢种占缺陷总数的80％以上。强度低、塑性好的钢种，出现的几率明显降低，如超低碳钢就极少出现边裂，只占到总缺陷率的0．01％。http://www.gtjia.com2．2钢水成分对生产的Q345系列钢水成分进

5、行统计发现碳质量分数在0．9％～0．14％之间，w(Als)≥0．030％炉次产生角横裂炉次较多，进一步对产生边裂的热轧卷进行氮含量分析，部分炉次氮含量≥70×10-6。分析原因：1)碳含量对铸坯裂纹有重要影响。w(C)为0．08％～0．16％时，连铸坯裂纹敏感性强。这是因为在弯月面附近坯壳形成过程中发生包晶相变包晶反应，γ向δ相转变产生较大的体积收缩和线收缩，极易产生角横裂，坯壳发生了较大的体积收缩和线收缩，坯壳表面受凝固收缩和钢水静压力的不均衡作用，产生应力集中，形成微裂纹。另外，在该碳含量范围内，铸坯奥氏体晶粒大，

6、延伸率较低。因此，在钢种成分允许的前提下，钢中的w(C)应尽量避开0．08％～0．16％这一范围。2)钢中w(Als)≥0．030％时，低延展性区域将会被加宽而导致裂纹发生率的提高。3)当钢中存在氮时，铝和氮将会形成氮化铝析出物，氮化铝析出物数量的增多将会拓宽脆性区。对于铝处理的微合金化钢种，尤其是那些含铌钢种，氮含量提高时，脆性区将被加宽和加深。2．3包晶反应对坯壳收缩的影晌钢中在凝固收缩是包晶反应对板坯表面质量的影响如下图所示：碳含量在0．10％时，包晶反应(L+d→d)使坯壳的收缩最大(0．38％)，坯壳过早脱开结

7、晶器形成气隙，坯壳温度回升，初生奥氏体晶粒粗大，成为裂纹敏感源；二是气隙使得传热减慢，坯壳较薄抵抗变形能力差。M．Wolf等使用铁素体势FP(FrritePotential)值来评价铸坯沿晶界裂纹的敏感。FP=2．5(0．5－[CP])其中CP为碳当量。[CP]=[C]+0．02[Mn]－0．1[Si]－0．7[S]。当FP越接近1的时候，裂纹敏感性越强。即可计算处FP数值，进而判断其裂纹敏感性。http://www.gtjia.com钢水的凝固处于包晶区伴随有较大的体积收缩，坯壳、结晶器壁铜板脱离形成气隙，导出热流最小

8、，坯壳最薄，在表面会形成凹陷。凹陷部位冷却和龊固速度比其他部位慢，组织粗化，对裂纹敏感性强，在热应力和钢水静压力作用下，在凹陷薄弱处造成应力集中而产生裂纹。坯壳表固凹陷越严重，纵裂出现的几率越大。2．4元素对包晶反应影响2．4．1碳对包晶反应影响通常碳钢包晶区碳含量为0．10％～0．18％。坯壳与铜板形成气隙，振痕波