碳對(duì)沖壓用熱軋酸洗板延伸率的影響及控制

□高學(xué)紅 王 勇

沖壓用熱軋酸洗板為替代冷軋板的系列產(chǎn)品之一，主要用于沖制冰箱、空調(diào)等制冷設(shè)備的壓縮機(jī)外殼。為保證其成形性，一般要求較高的延伸率指標(biāo)。因此，通過(guò)成分控制，提高延伸率，是開(kāi)發(fā)沖壓用熱軋酸洗板的主要研究?jī)?nèi)容之一。

一、試驗(yàn)條件

試驗(yàn)鋼的生產(chǎn)工藝為:LD轉(zhuǎn)爐(120t)→預(yù)脫氧(2種方式之一)→或+二次喂鋁線(爐后、LF站)→連鑄→熱連軋(1450)→酸洗(連續(xù)式)→精整、涂油→成品，成品厚度3．0mm，拉伸試樣:L0=50mm(縱向)。試驗(yàn)鋼化學(xué)成分范圍如下:0．02%～0．07%的C，0．19%～0．3%的Mn，0．009%～0．02%的P，0．008%～0．02的S，0．02%～0．06%的Als，另外有Si存在的痕跡。

二、試驗(yàn)結(jié)果及分析

(一)化學(xué)成分對(duì)延伸率的影響。各元素對(duì)延伸率影響的多元線性回歸結(jié)果見(jiàn)表1。

［P］對(duì)延伸率的負(fù)影響最大，每增加0．01%，延伸率下降1．569%;其次為［C］，每增加0．01%，延伸率下降0．652%;［S］為第三，每增加0．01%，延伸率下降0．38%;［Als］為第四，每增加0．01%，延伸率下降0．127%;［Mn］最小，每增加0．01%，延伸率下降0．002%。考慮成分變化的幅度后，［C］為影響延伸率的最大因素，［C］由0．03%變化到0．07%，延伸率降低4×0．652%=2．608%。表1中的判定系數(shù)偏低，說(shuō)明除成分外，熱軋工藝也顯著影響沖壓用熱軋酸洗板的延伸率。因此，控制成品［C］在較低的水平，是提高沖壓用熱軋酸洗板延伸率的最有效手段之一。

表1 各元素對(duì)延伸率影響的多元線性回歸結(jié)果

(二)成品［C］的控制。攀鋼煉鋼廠為120噸的LD轉(zhuǎn)爐，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)［C］最低為0．02%，在不經(jīng)過(guò)RH的條件下，要獲得低的成品［C］，脫氧過(guò)程需保證基本上不增碳，或少增碳、且可控。目前攀鋼煉鋼廠生產(chǎn)低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼采用的脫氧劑為:08Al專用脫氧劑(主要成分為CaC2)或Fe-Mn-Al。預(yù)脫氧采用Fe-Mn-Al時(shí)，脫氧反應(yīng)主要為3Al+2［O］→Al2O3，脫氧與合金化一同完成。預(yù)脫氧采用專用脫氧劑時(shí)，綜合考慮熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件，Ca(g)、Ca(l)、CaC2均可與［O］發(fā)生反應(yīng)。另外，脫氧劑與合金中的碳元素都導(dǎo)致了鋼液增碳。在脫氧過(guò)程中加入鋼包中的碳，將發(fā)生以下反應(yīng):

ΔG1(1873)°=–56094，遠(yuǎn)小于零，而且碳在鋼中的溶解度為5．41%，因此反應(yīng)(1)在鋼液中可進(jìn)行。ΔG2°永遠(yuǎn)小于零，從熱力學(xué)角度上講，在大氣條件下反應(yīng)(2)在鋼液中可進(jìn)行到平衡狀態(tài)(a［O］=400～500ppm時(shí)，平衡［C］為0．05%)。但由于鋼液內(nèi)部的靜壓力和形核等問(wèn)題，使PCO遠(yuǎn)大于1atm，增加了反應(yīng)的難度。也就是說(shuō)，由于動(dòng)力學(xué)條件的限制，反應(yīng)(2)通常進(jìn)行的不徹底，或者說(shuō)脫氧的速度低。宏觀則表現(xiàn)為增碳。

不同脫氧劑在不同加入量時(shí)的最大增碳量可依據(jù)下式計(jì)算，

式中:Δ［C］:增碳量，%;M:08Al專用脫氧劑或Fe-Mn-Al加入量，Kg;C:08Al專用脫氧劑或Fe-Mn-Al中的含碳量，21%或1．17%;η:碳的收得率，100%;K:出鋼量，130000Kg。通過(guò)采用Fe-Mn-Al脫氧工藝的煉鋼相關(guān)數(shù)據(jù)和采用專用脫氧劑脫氧工藝的煉鋼相關(guān)數(shù)據(jù)，理論計(jì)算的最大增碳量見(jiàn)表2、3。

理論計(jì)算結(jié)果均高于實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，說(shuō)明在脫氧過(guò)程中，加入鋼包中的碳部分參與了脫氧，與理論分析結(jié)果是相符的。終點(diǎn)［C］的準(zhǔn)確性，將影響成品［C］的控制。由于爐前取樣時(shí)用木棒扒渣，在增碳量不大時(shí)，Δ［C］出現(xiàn)負(fù)值;一次倒?fàn)t出鋼，由于增加了［C］的不均勻性，也會(huì)導(dǎo)致成品［C］異常增高。綜合考慮各種因素，在不經(jīng)過(guò)RH的條件下，控制終點(diǎn)［C］≤0．04%，預(yù)脫氧采用Fe-Mn-Al，可使成品［C］≤0．05%。Fe-Mn-Al為復(fù)合脫氧劑，熔點(diǎn)低，比重大，脫氧效果明顯優(yōu)于鋁塊。為保證Al2O3夾雜的充分上浮，應(yīng)使夾雜的形成過(guò)程盡量前移，最好在出鋼過(guò)程中完成。在出鋼過(guò)程中的鋼水混沖，也有利于Al2O3夾雜的聚集上浮。因此在低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)盡量保證預(yù)脫氧效果。

表2 Fe-Mn-Al脫氧工藝?yán)碚撚?jì)算的最大增碳量

表3 專用脫氧劑脫氧工藝?yán)碚撚?jì)算的最大增碳量

通過(guò)控制終點(diǎn)［C］可獲得低的成品［C］，但也會(huì)增大終點(diǎn)鋼液a［O］和鋼渣的氧化性。為保證預(yù)脫氧效果，需增大脫氧劑的加入量，但導(dǎo)致成品［Mn］難于控制在較低的范圍內(nèi)。表1中的回歸結(jié)果說(shuō)明了［Mn］對(duì)延伸率的影響。［Mn］為固溶強(qiáng)化元素，隨著［Mn］的增加，延伸率降低。但也不能過(guò)低，否則有提高熱脆性的危險(xiǎn)，一般為0．15%～0．30%。在圖1中，當(dāng)Fe-Mn-Al加入量≤950Kg/爐，成品［Mn］可控制在0．30%以下。

圖1 成品［Mn］與Fe-Mn-Al加入量的關(guān)系(192爐)

三、結(jié)語(yǔ)

試驗(yàn)鋼成分及工藝條件下，［C］對(duì)沖壓用熱軋酸洗板延伸率的影響最大?？刂妻D(zhuǎn)爐終點(diǎn)［C］≤0．04%，預(yù)脫氧采用Fe-Mn-Al，不經(jīng)過(guò)RH，可使成品［C］≤0．05%;控制Fe-Mn-Al加入量≤950Kg/爐，可使成品［Mn］≤0．30%。