冶煉和澆鑄特性對含鈮鋼坯熱塑性的影響

1、冶煉和澆鑄特性對含鈮鋼坯熱塑性的影響冶煉和澆鑄特性對含鈮鋼坯熱塑性的影響比較各廠煉鋼方法表明，一些廠穩(wěn)定地生產(chǎn)無缺陷板坯、型坯和梁坯，同時另一些廠遇到一定困難。通常工廠穩(wěn)定地澆鑄微合金鋼的無缺陷鑄坯具有高質(zhì)量表面，基本上能固定生產(chǎn)具有高質(zhì)量的整個產(chǎn)品品種。遇到問題的工廠，塑性下降是主要原因之一。大量文獻(xiàn)報道，普通碳素錳鋼和微合金鋼的塑性下降，是含各種化學(xué)成分牌號固有的。然而許多工廠順利地生產(chǎn)了那些含鈮的牌號。澆鑄時常常出現(xiàn)裂紋，與冶煉和

2、澆鑄工藝、雜質(zhì)含量、過熱值超過液相線的波動、鋼包溫度不均勻的分布、鑄速降低、過度的二冷等有關(guān)。本文研究的主要目的：排除這些原因有助于降低或消除裂紋的形成，改善整個產(chǎn)品品種的表面質(zhì)量和顯微組織。1、煉鋼生產(chǎn)和工藝狀況為獲得低雜質(zhì)含量的高質(zhì)量鋼必須采用各種控制雜質(zhì)含量的方法，因為在冶煉和精煉期脫除雜質(zhì)反應(yīng)的動力學(xué)和熱力學(xué)不同，有時可能與根本任務(wù)相矛盾。冶金工作者開始生產(chǎn)微合金化的復(fù)雜牌號時會含高的雜質(zhì)含量，從而導(dǎo)致出現(xiàn)裂紋、表面質(zhì)量低和偏析

3、。生產(chǎn)具有附加值的高質(zhì)量鋼材時雜質(zhì)含量應(yīng)該符合下列標(biāo)準(zhǔn)：◆磷：0.015%最大值；◆硫：0.010%0.015%非重要用途；0.005%0.010%調(diào)整夾雜物形狀用鈣處理，重要用途；◆氧：15‰最大值；◆氫：2‰重要用途；◆氮：盡可能更低水平（氧氣轉(zhuǎn)爐5‰，電弧爐6‰）。2、殘余元素對可澆性和熱塑性的影響作為解決含鈮鋼鑄坯表面質(zhì)量問題方法的第一步推薦用鈣進行處理并降低硫含量到0.02%0.010%。用鈣處理不能保證沒有缺陷，但極大提高了

4、表面質(zhì)量和內(nèi)部純度的概率。硫含量必須保證在相當(dāng)?shù)偷乃?，以便降低沿奧氏體晶界析出有害細(xì)彌散硫化物的趨勢。用鈣處理保證球化硫化錳夾雜物和提高凝固坯經(jīng)過鑄機矯直區(qū)段時的韌性。通常認(rèn)為，氮對含鋁鋼和微合金鋼的塑性有不利影響。為避免橫向裂紋，氮含量水平應(yīng)盡可能低。在一些情況下加入鈦對熱塑性有不良影響。但是，如果對低氮含量（0.005%N）碳錳鋼加鈦，在低速冷卻時可以提高熱塑性。通常Ti：N=4.5：1.0時達(dá)到更好的塑性。針對電爐煉鋼生產(chǎn)特有的

5、高氮含量（0.010%N）鋼，推薦降低鈦含量（0.01%），以便減少含鈦微粒數(shù)量。此外，必須降低溶解鋁含量，以便抑制剩余氮形成一氮化鋁。至于CMnNbAl類鋼，那么此處關(guān)于鈦的那些推薦有用。通常這些鋼中有鈮和鋁對塑性下降影響弱小，因為這些元素會增大含鈦微粒。一旦鈦與氮化合，剩下的氮會產(chǎn)生良好影響，因為高的氮含量促進高溫下兩相的析出。通常在廢鋼中的殘余銅含量不應(yīng)超過0.15‰，銅雜質(zhì)會惡化表面質(zhì)量并促進形成橫向裂紋。錫產(chǎn)生和銅一樣的影響。

6、盡管銅對熱塑性產(chǎn)生有害影響，可以用小濃度的鎳（目標(biāo)比Ni：Cu為1.52.0）來彌補。磷，在碳含量小于0.25%條件下，溫度7001200℃范圍中能改善連鑄坯的熱塑性。完成這點，偏析將會降低。盡管不大的磷添加物會改善CMn和CMnAlNb鋼的熱塑性，但因這種是形成裂紋的原因就不推薦采用這種工藝。3、控制氮含量提高抗裂性研究表明鋁脫氧鋼的氮含量越低，板坯表面質(zhì)量橫向裂紋指標(biāo)越低。為使板坯連鑄機熱塑性研究結(jié)果將與連鑄機澆鑄時能對應(yīng)力、裂紋產(chǎn)

7、生和擴展產(chǎn)生影響的許多關(guān)鍵操作參數(shù)對比。工作參數(shù)將由工廠與試樣一起提供。以試驗為根據(jù)，將考慮連鑄機的以下參數(shù)：在結(jié)晶器中的熱交換；結(jié)晶器的振動頻率和行程；二冷區(qū)的水耗量和分布；取決于碳當(dāng)量的鑄速；是否有輕壓下；設(shè)置連鑄機扇形段和結(jié)構(gòu)（即冶金長度和彎曲半徑）。一些生產(chǎn)廠澆鑄含鈮鋼時（即型坯、板坯或接近規(guī)定形狀的梁坯）遇到問題，盡管存在影響鑄坯表面和組織質(zhì)量的許多工藝參數(shù)，還是認(rèn)為塑性下降是出現(xiàn)裂紋的主要原因。控制澆鑄鋼水溫度和降低連鑄機二

8、冷區(qū)冷卻速度是防止裂紋的兩個最有效方法。對高質(zhì)量鋼需限制進入連鑄機的鋼水溫度。例如，如果鋼水的過熱度太高，那么這對中心偏析有不良影響，拉漏概率將更高。如果過熱度太低，可能在中間包產(chǎn)生澆鑄水口堵塞和鋼水凝固的問題，然后整爐鋼水需要回爐。因此在保證良好的可澆性和合格產(chǎn)量的條件下，在各種條件之間必須找到一個折中。連鑄要求在整個工序過程供給的鋼水具有合適的溫度。8、分析情況——解決梁坯裂紋形成的問題工廠生產(chǎn)含鈮鋼梁坯遇到架子出現(xiàn)裂紋的問題，這個

9、問題和在溫度750900℃時含鈮鋼的塑性低有關(guān)。但是另一工廠生產(chǎn)同類規(guī)格和同類牌號結(jié)構(gòu)鋼的鑄坯無此缺陷。根據(jù)冶煉和澆鑄時鈮的特性知識，開始綜合研究分析冶煉和澆鑄的以下參數(shù)：1）穩(wěn)定過熱度在液相線之上。2）鋼包溫降（透氣磚的位置和數(shù)量）。3）梁坯裂紋和二冷區(qū)狀況比。4）不允許裂紋進行計劃維修的重要性。扇形段應(yīng)設(shè)置偏差0.2mm。使用期限滿后必須進行測量以查明偏差。5）在理想條件下應(yīng)研究溫度高于900℃時矯正的可能性。（一些作業(yè)可以在溫度高

10、于850℃條件下進行）。6）在實驗室金相分析梁坯試樣橫斷面。用4個扇形件測量奧氏體晶粒度。（粒徑不等對熱塑性有不利影響）。7）降低錳含量避免偏析并保持力學(xué)性能水平。8）重新修訂生產(chǎn)梁坯用牌號的極限硫含量標(biāo)準(zhǔn)（不超過0.015%，而理想是0.010%）。9）如果碳含量超過0.10%，必須修改錳的水平，以彌補碳含量的提高。工廠生產(chǎn)含0.1%碳的梁坯，沒有裂紋問題。10）為穩(wěn)定工藝過程的參數(shù)必須改善統(tǒng)計控制。11）有時工廠從釩改為鈮需要降低鑄

11、速約5%，但改進工藝后，它們能用以前的速度操作。12）不同的技術(shù)條件同樣的化學(xué)成分生產(chǎn)牌號擴大。在不同的軋制參數(shù)條件下，這個方案能降低費用。13）澆鑄和軋制參數(shù)與得到的結(jié)果對比（梁坯有裂紋，化學(xué)偏析和力學(xué)性能不穩(wěn)定）。按上述研究結(jié)果采取有效的修正（見下面），能用高碳含量S355坯獲得無缺陷梁。按照做出的變化連續(xù)生產(chǎn)了50爐鋼，用含鈮鋼獲得S355梁坯，在它們表面沒有發(fā)現(xiàn)裂紋。下面列舉工藝做出的變化：1）最大過熱度限制20℃。2）澆鑄包中