梁國政，丁志軍，王碩明

(河北聯(lián)合大學冶金與能源學院，河北唐山 063009)

由于H型鋼的優(yōu)越性，其生產規(guī)模和使用范圍在不斷擴大。河北某鋼鐵公司100萬噸/年大H型鋼生產線自2006年5月投產以來，取得了良好的生產效果和經(jīng)濟效益。但由于缺乏可以借鑒的技術資料和經(jīng)驗，生產中常會遇到H型鋼腹板開裂等一系列質量問題，H型鋼的缺陷主要以表面縱向裂紋為主，其形狀較規(guī)則，呈長條狀，形貌如圖1所示。

圖1 H型鋼腹板裂紋形貌

對其成材率造成很大的影響。為此針對其裂紋缺陷對鋼成分控制及顯微夾雜總體積率進行了系統(tǒng)研究。

1 研究鋼種及生產條件

研究選用了連鑄采用半敞開澆鑄方式生產的典型鋼種Q235B，其成分如表1所示。

表1 Q235B鋼種成分/%

2 結果分析

2.1 H型鋼裂紋產生原因分析

該廠在剛投產時大H型鋼的裂紋出現(xiàn)幾率約有60%多，系統(tǒng)分析后表明是由以下幾個方面引起:一，鋼中S、P含量偏高;二，鑄坯中［O］以及夾雜物含量偏高。在將鋼中S、P、O含量在控制在:［S］＜0.015%、［P］＜0.017%、T［O］＜70×10－6以及顯微夾雜物總體積率＜0.1%時，可把裂紋發(fā)生幾率降低到1%以內。

2.1.1 鋼中 S、P含量的影響

眾所周知，鋼中S、P含量高是產生裂紋的一個重要原因。該廠在生產時，由于轉爐冶煉過程中加鐵塊以及出鋼下渣量太多(70～300mm)導致精煉渣脫硫不充分以及回磷等問題，致使坯子中S、P含量偏高，引起晶間偏析而產生裂紋，并且這些裂紋在后續(xù)軋制過程中進一步擴展。裂紋的形貌、能譜圖及成分表見下圖2和表2。

圖2 裂紋形貌與能譜圖

表2 裂紋處的主要化學成分(質量分數(shù) /%)

由電鏡結果可見在裂紋發(fā)生處S、P大量富集，此處［S］為2.09%，遠遠大于鋼種的要求標準;［P］為0.69%亦遠高出鋼種要求的［P］含量。針對以上原因及該廠現(xiàn)有的工藝流程提出以下改進措施:加強鐵水預處理脫除P的效果，由于轉爐冶煉過程中仍需加入生鐵塊會造成S的升高，因此，鐵水預處理S應控制在＜0.01%;轉爐冶煉不加或少加鐵塊;嚴格采用擋渣出鋼，控制下渣量＜50mm;采用合適的精煉渣加強精煉脫除 S、P 的效果，嚴格控制鋼中 S、P 在［S］＜0.015%、［P］＜0.017%。

2.1.2 鑄坯T［O］及夾雜物含量的影響

H型鋼T［O］含量在鋼包中為96×10－6左右，至中包穩(wěn)定在94×10－6，變化不明顯，說明中間包內鋼液流場分布不好，中間包結構需要優(yōu)化。在結晶器中增加到140×10－6，增加了48.9%，分析認為這是由于在澆注過程中，采用半敞開澆注方式，鋼流暴露在空氣中強烈吸氧導致的，鑄坯中為70×10－6，降低了50%，分析是結晶器中部分夾雜物上浮所致。各流程T［O］變化圖見圖3。

圖3 各流程氧含量變化

顯微夾雜的體積率Vv為0.15%，無論正常坯還是連澆坯，在距內弧的1/5～3/5處夾雜物聚集，出現(xiàn)峰值。H型鋼正常坯和連澆坯從內弧到外弧夾雜物體積率變化見圖4、5。

圖4 正常坯試樣夾雜物平均值統(tǒng)計

圖5 連澆坯試樣夾雜物平均值統(tǒng)計

鋼中［O］及夾雜物含量偏高是產生裂紋的另一個重要原因，應加強控制。由以上分析，該廠生產的大H型鋼在大包到中間包T［O］幾乎沒有變化，充分說明其中間包結構不合理，流場不好，導致夾雜物不能上浮而滯留在鋼中。從中間包到結晶器T［O］增加了48.9%，說明采用半敞開澆注方式時保護澆注性差，吸氣嚴重。結晶器到鑄坯T［O］降低了50%，說明結晶器保護渣性能優(yōu)良能有效的吸收夾雜物。另外夾雜物總體幾率為0.15%，明顯偏高應加強控制。總的來說，在該鋼廠現(xiàn)有流程下應對其中間包結構進行優(yōu)化及加強保護澆注。建議控制T［O］＜70×10－6以及顯微夾雜物總體幾率＜0.1%。此時，可把H型鋼的裂紋幾率控制在1%以內。若想進一步降低其裂紋發(fā)生幾率就的對其采用的半敞開澆注方式的工藝流程進行優(yōu)化，但考慮成本問題還需進一步研究探討。

3 結論

1)該廠在剛投產時大H型鋼的裂紋出現(xiàn)幾率約有60%多，系統(tǒng)分析后表明是由以下幾個方面引起:一、鋼中S、P含量偏高;二、鑄坯中O以及夾雜物含量偏高。

2)鋼中S、P偏高是產生裂紋的一個重要原因，在現(xiàn)有工藝流程下采用一系列改進措施后，可把鋼中S、P控制在［S］＜0.015%、［P］＜0.017%。

3)鋼中［O］及夾雜物含量偏高是產生裂紋的另一個重要原因，該廠生產的H型鋼鑄坯中T［O］=70×10－6、夾雜物總體幾率為0.15%，明顯偏高，分析在該鋼廠現(xiàn)有流程下應對其中間包結構進行優(yōu)化及加強保護澆注。嚴格控制T［O］＜70×10－6、以及顯微夾雜物總體幾率＜0.1%。

4)總的來說，在該廠現(xiàn)有工藝流程下生產大H型鋼的主要成分控制為［S］＜0.015%、［P］＜0.017%、T［O］＜70×10－6以及VV＜0.1%，此時，可把H型鋼的裂紋幾率控制在1%以內。

5)若想進一步降低其裂紋發(fā)生幾率就的對其采用的半敞開澆注方式的工藝流程進行優(yōu)化，但考慮成本問題還需進一步研究探討。

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