降低热轧卷钢质缺陷的研究.pdf
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1、降低热轧卷钢质缺陷的研究黄君李慕耘毛会营(宝钢股份武钢有限炼钢厂湖北武汉:)摘要通过对热轧卷的钢质缺陷进行系统分析,研究了钢中铝氮积、锰硫比值对钢质质量的影响.同时通过采取优化成分控制,提升中包吨位,改善液面控制,提高保护渣粘度等措施,减少钢质缺陷的产生,提升了热轧卷质量.关键词板坯;钢质缺陷;边部裂纹;保护渣夹杂;热轧卷中图分类号:TM 文献标识码:A 文章编号:()收稿日期:修回日期:作者简介:黄君(),男,工程师 E m a i l:h u a n g j u n j u n c o m目前,钢铁行业竞争日益激烈,客户对热轧卷质量要求越来越高,各钢厂均在研究摸索降低钢质缺陷的工艺.某炼钢
2、厂在极致热装热送的轧制背景下,因钢质缺陷问题,影响热装热送及合同交付周期,造成重复投料,增加额外生产成本,影响企业竞争力.本文基于对热轧卷钢质缺陷的微观分析,提出相应的工艺优化措施,使热轧卷的钢质缺陷得到有效控制.实验材料、方法及检测分析 实验材料本实验的研究试样为某厂板坯在轧制成钢卷过程中产生的缺陷样.其生产工艺流程:铁水脱硫扒渣转炉氩站(或真空、钢包炉)连铸精整(或机清)热轧.实验方法为分析轧制产生的钢质缺陷的成分,得到其表层缺陷的特征,采用Q u a n t a 扫描电镜、能谱仪、电子探针设备,分析缺陷的化学成分及组织形貌特点.检测分析根据热轧钢卷的宏观图片及分布,将缺陷分为如下三类:第
3、类缺陷:长条状缺陷,有轻微的翻皮特征等形貌,一般在上表面,主要沿轧制方向翻起,如图(a).截面试样经镶嵌、磨制、抛光后,试样缺陷部位截面形貌见图(b),缺陷部位近表面有几乎平行于板面的裂缝,裂缝内嵌有夹渣颗粒,能谱分析见图(c).浸蚀后观察,缺陷附近组织无异常.图第类线状缺陷检测的形貌和成分分析第类缺陷:低碳和超低碳钢种的起皮缺陷,缺陷在边部 mm左右,全长间段呈起皮特征,在上表面两侧,即板坯的边部,此类起皮缺陷呈零散翻起状起皮,每处翻皮 mm,主要沿轧制方向翻起,起皮边部区域 mm内都产生,翻皮之间有隐约的黑色线连接,如图(a).取缺陷样品,经切割镶嵌、磨制、抛光后,用金相显微镜和进行观察,
4、截面试样有细小裂纹分布,裂纹附近有高温氧化圆点,浸蚀后观察,金相组织为铁素体,见图(b),能谱未见异常.图第类边部缺陷检测的形貌和组织分析第类缺陷:缺陷呈现间断性的轻微起皮特征,局部可见表皮脱落,缺陷附近有水印状的特征,沿着轧线有黑线状,有时与铸流有一定的相关性,如图(a).截面试样经镶嵌、磨制、抛光后,试样缺陷部位截面形貌和能谱分析见图(b)、图(c),缺陷部位近表面有几乎平行于板面的裂缝,裂缝内嵌有氧化铁,裂缝附近有氧化圆点分布.浸蚀后观察,缺陷部位组织有脱碳现象,正常部位组织为铁素体贝氏体少量珠光体.通过金相分析,轧制起皮对应的炉次铸坯截面试样有细小裂纹分布,裂纹附近有高温氧化圆点,浸蚀
5、后观察,金相组织为铁素体.此类钢种系列的轧制起皮的铸坯边部存在细小的裂纹缺陷.钢水凝固的过程中,锰的含量低,硫的含量高,M n S颗粒析出在初生奥氏体晶界上,由于晶粒间界析出液相膜引起该区延展性的降低,塑形降低,最小面缩比率减小,轧制的过程中晶界产生断裂,在钢板表面产生起皮缺陷.如果在连铸的过程中,铸坯表面温度经历相变过程,则新生产的再结晶晶粒的晶界将远离M n S颗粒,可以使钢的塑形大幅度提高.图第类线状缺陷检测的形貌和成分分析针对上述分析结果,可以发现钢质缺陷主要是钢种的边部裂纹缺陷、低碳系列的保护渣夹杂缺陷,下面针对此类缺陷作进一步探讨.应对措施讨论 优化超低碳钢、低碳钢锰硫比值设计B
6、A 和B A 为超低碳钢典型炼钢钢种,对比分析B A 和B A,B A 的起皮发生率远高于B A.B A 的锰硫比均值 ,最小 ,最大,此范围内生产的板坯历史轧制正常.B A 锰硫比均值 ,缺陷发生率远远高于B A,(如表).特别是跟踪锰硫比值为等炉次轧制结果,发现其都发生了边部起皮缺陷.表钢种成分设计对比表(质量百分比)钢种C下限C上限S i上限M n下限M n上限P上限S上限A l上限A l S下限锰硫比设计B A B A 根据研究,当M n/S 比值低时,当铸坯在加热炉中受热时,由于铁优先氧化形成氧化铁皮,致使晶界的结合力减弱,在承受变形过程中,裂纹很容易沿着晶界延伸.通过增加M n/S
7、 比值或降低S含量时,钢的面收缩率将得到改善.另外,提高轧制的延展性,延长加热时间,提高加热温度,使晶界(F e,M n)S转变为M n S,可减少板坯裂纹.为提高锰硫比值,对M n元素和硫元素含量进武汉工程职业技术学院学报 行调整,提高B A 成品M n含量下限,降低硫含量上限.通过对锰硫比值进行优化,B A 锰硫比值均值由 提高到 ,锰硫比值 的比例由 降至.超低碳钢B A 通过采取上述优化措施后,炉均封锁发生 块,远远低于前期炉均封锁值 块,较锰硫比值 的炉均封锁 块,发生块数明显降低.对比低碳钢典型钢种P A 和P A 成分,主要是碳和锰的成分存在差异,P A 碳锰更高,P A 的M
8、n的成分范围更窄.为此,要使P A 锰含量偏上限,S含量控制尽量降低,增大M n/S 的实际值.针对低碳钢系列,通过精准合金配比、加强废钢渣钢的验收、增加扒渣操作的抽查等措施,低碳钢锰硫比值由 提高到 ,锰硫比值小于 的炉次的炉均封锁发生率由炉均 块降低到炉均 块,锰硫比值小于 的单炉的封锁块数由 块降低到 块.控制普通低合金钢种铝氮积连铸坯在二冷区运行凝固过程中,带液芯的连铸坯坯壳不断增厚,直到完全凝固.随铸坯温度降低,钢的高温塑性分为个区.温度达到 时,钢的塑性(断面收缩率)会突然下降,成为裂纹敏感区,这个现象涉及奥氏体晶界第二相质点析出物问题.许多文献研究指出,奥氏体晶界沉淀物析出使钢的
9、高温塑性(断面收缩率)降低,增加了裂纹敏感性.碳锰钢加铝(A l 为 ,N 为 ),铝是作为脱氧剂加入钢中.铝是强脱氧剂,能细化晶粒,提高强度,改善深冲性能.但是,铝对钢的高温塑性有不利影响,它是通过A l N在奥氏体晶界沉淀引起的.钢中铝和氮增加,钢的塑性(断面收缩率)降低,塑性转变温度升高,裂纹敏感性增强,裂纹的发生率也增加.通过控制钢中的A lN 积,减少和减轻钢种A l N析出.通过对普通低合金典型钢种Q B系列进行分析,发现炉次边部钢质缺陷发生率随铝氮积升高而增加(如图).在保障铸机状态稳定的条件下,当铝氮积值高于 时,炉次边部钢质缺陷发生率提高约;当铝氮积高于 时,发生率大幅提高,
10、由 提高到 ,炉次的封锁发生率提高了约,单炉的平均封锁块数由 块上升到 块(如图).图低合金Q B系列钢种不同铝氮积炉次封锁率对比分析图图低合金Q B系列钢种不同铝氮积炉均封锁块数对比分析图黄君李慕耘毛会营:降低热轧卷钢质缺陷的研究要想降低钢质缺陷发生率,需要根据不同精度控制水平,采取不同的控制参数放行铸坯.优化低碳含硼钢中硼元素的含量低碳含硼钢S P HC(B H)、S P HC(B H)等边部裂纹缺陷发生率高,有时高达,个别炉次整炉发生达 .通过对比不同浇次的B含量和N含量发现,同等条件下,出现裂纹的炉次B含量控制在 p p m左右,N含量控制在 p p m左右;而B含量 p p m、N含
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