文档介绍：薄板坯连铸机生产硼微合金化钢板边部缺陷的控制
关春立1,2,韩立海2,姜英2
(,辽宁沈阳 110819;,吉林通化 134003)
摘要:硼微合金化是一种提高钢材性能的新技术,但是钢中加入硼元素后,钢板容易产生边部缺陷。通钢FTSR薄板坯连铸连轧生产线对SS400钢种进行硼微合金化处理后,板卷的边部缺陷问题较严重。通过研究边部缺陷产生的机制和进行现场工艺改进试验,对钢水中[Mn]、[S]、[B]、[N]等成分进行调整和严格控制,优化薄板坯连铸机二冷水配水制度,有效地解决了硼微合金化SS400钢种容易产生边部缺陷的问题。
关键词:硼微合金化;SS400;薄板坯连铸连轧;成分;二冷水配水
微合金化是20世纪70年代出现的一项新兴的冶金技术,通过在钢中加入微量的合金元素(如:Nb、V、Ti、Mo、B),控制相变和微合金元素的碳、氮化物的溶解和析出,提高钢材的强度和韧性[1-2],采用微合金化技术可以简化生产工艺并节约生产能源。
钢中加入微量的硼有利于降低连铸坯的化学不均匀性、细化柱状晶体,最终形成最佳的金相组织(如细散珠光体),同时减轻时效硬化作用。但是,钢中加入硼元素后,钢板容易产生边部质量缺陷,通过研究分析,边部质量缺陷主要为铸坯角部横裂纹所致,裂纹产生于连铸过程中[3]。目前,针对薄板坯连铸生产的钢种进行硼微合金化的研究较少,而且主要集中在低碳钢方面。为满足市场需求,通钢自主研发并批量生产中碳SS400B钢种,即在中碳钢SS400生产过程中采用了硼微合金化技术,基于钢板产生的边部缺陷的机制分析,采取了一系列工艺改进措施,有效地解决了SS400B钢板的边部缺陷问题。
1 工艺流程
通钢炼轧厂生产SS400B钢种的工艺路线为:铁水预处理→转炉→氩站→LF→薄板坯连铸机→辊底式加热炉→粗轧机→精轧机→层流冷却→地下卷取机→检验入库。
SS400B的化学成分见表1。
2 边部缺陷形貌和来源
在生产SS400B钢初期,质量问题主要表现为钢板边裂见图1。
为查找钢板边裂的来源,在板卷出现边裂的炉次中取铸坯试样,发现铸坯的边部存在明显的角裂,见图2,并且与板卷边裂的位置相对应。因此可以确定板卷上出现的边裂来源于铸坯缺陷,应通过控制铸坯缺陷来解决钢板边部缺陷的问题。
3 边部缺陷的形成和控制机制
热塑性导致铸坯边部缺陷的机制
铸坯缺陷的产生与钢的高温特性以及凝固过程力学行为有关,高温下铸坯的塑性和强度变化可以分为2个脆化区:1)1300℃到固相线温度范围内的高温脆化区,该区延展性的降低是由于晶粒间析出液相膜引起的,特别是硫化物FeS和MnS以及磷和其他易偏析元素都会促使形成这种低熔点相;2)700~900℃的脆性区,对于大多数钢来说,这是发生γ→α转变的温度范围,只要有先共析α相析出,在两相区发生的脆化是不可避免的。
连铸生产过程中,铸坯冷却后表面的收缩率超过一定临界值的时候,就会产生裂纹。根据刘家琪[4]等人的研究,B微合金化时,当温度处于850~950℃时,铸坯的断面收缩率出现明显的凹陷区,在900℃时,断面收缩率达到最低,仅为24%,此时的抗拉强度为52MPa,见图3。因此要避开此温度进行矫直,防止产生裂纹。
BN析出导致晶间裂纹产生的机制
钢水中B和N容易形