中鐵含[B]鋼的生產(chǎn)實(shí)踐

秦新林 宇文二衛(wèi) 寧偉利 黃小軍 張之忠

滄州中鐵煉鋼廠含[B]鋼的生產(chǎn)存在兩個問題：一，鑄坯邊角部有裂紋，軋制后成品帶鋼邊部有起皮。二是硼元素吸收率低且不穩(wěn)定。本文通過工藝調(diào)整，來解決此類問題。

1、引言

鋼中加入 [B]后，有助于提高鋼材的物理性能，尤其是淬透性，也是部分出口訂單所要求的。但添加[B]后，鑄坯邊角部裂紋，帶鋼邊部起皮，成材率降低。硼吸收率較低且不穩(wěn)定，僅60%。本文就改進(jìn)帶鋼邊部質(zhì)量以及提高合金收得率及進(jìn)行分析與探討。

2、工藝流程及分析

2.1工藝流程

鐵水預(yù)處理 →180t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉→180tLF精煉→ 連鑄→板坯加熱→ 粗軋→精軋→層流冷卻→ 卷曲→板卷檢驗(yàn)→出廠

2.2 成分要求

C：0.13-0.17 Si0.10-0.18Mn0.37-0.45 P≤0.025 S≤0.020 [B]（%）≥0.0015

2.3 工藝控制

LF變白渣后加入硼鐵合金，送電2min后取鋼樣，對鋼液進(jìn)行成份微調(diào)。噸鋼耗量0.23Kg，硼鐵吸收率60%。

2.4鑄坯表面質(zhì)量

鑄坯存在角部裂紋，分兩批軋制，第一批直接送軋，第二批經(jīng)工人火焰切除角部后送軋鋼加熱軋制。

2.4.1帶鋼邊部質(zhì)量

經(jīng)過處理后軋制的帶鋼，邊部質(zhì)量良好，無缺陷。未經(jīng)處理軋制的帶鋼邊部5-35mm區(qū)域斷續(xù)存在起皮，呈“舌狀”或魚鱗片狀，有張開的有閉合的，根部與鋼基體相連，周圍伴隨有裂紋 ，且裂紋有一定深度。

圖1缺陷處組 織100x

2.4.2 金相檢驗(yàn) 取缺陷部位做金相檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鋼帶表面多處裂紋向內(nèi)延伸，裂紋尖端處有氧化鐵帶，腐蝕后觀察，缺陷處組織有脫碳現(xiàn)象，氧化鐵帶內(nèi)較多氧化原點(diǎn)，可以判斷是連鑄坯缺陷造成熱軋鋼帶表面翹皮現(xiàn)象（見圖1）。

2.4.3電鏡分析

通過電鏡掃描觀察，起皮掀起區(qū)內(nèi)存在較多蜂窩狀的小氣孔，部分區(qū)域可見到典型的液氣界面形成的微氣孔，在起皮脫落區(qū)可以觀察到較多的碎粒狀顆粒，主要能譜分析為Fe、O、C元素，可以確定為鐵的氧化物，未見其他雜質(zhì)元素，（見圖2和能譜圖3），由能譜分析結(jié)果可以排除鑄坯裂紋不是由于保護(hù)渣的影響產(chǎn)生。

圖2 圖3

2.5原因分析

鋼中的[N]、[B]含量較高時，[B]和[N]元素容易結(jié)合生成BN，并在晶界析出，降低晶界的流動性，使鋼的再結(jié)晶溫度升高，由于晶界受阻，晶界不能遷移，應(yīng)力在晶界處集中而不能消除，從而引起晶界脆化，使鋼的裂紋敏感性增加。文獻(xiàn)[1]表明，含[B]鋼中，[N]的含量從11×10-6提高到49×10-6時，優(yōu)先在原始奧氏體晶界出現(xiàn)大量細(xì)小的BN沉淀。這種沉淀在γ晶界上顆粒間空隙十分細(xì)小的BN有效的鎖住晶界，阻礙原生γ結(jié)晶滑動引起晶粒間斷裂，從而降低鋼的熱塑性，而鑄坯邊角部為二維傳熱，冷卻速度快，容易產(chǎn)生角部過冷，導(dǎo)致奧氏體晶界AlN、BN的析出，加劇鑄坯裂紋敏感性，加之角部溫度偏低，矯直變形時容易在內(nèi)弧側(cè)鑄坯角部的表面振痕波谷處生成角部橫裂紋。帶有裂紋的鑄坯經(jīng)軋機(jī)軋制后，裂紋隨軋制進(jìn)行向帶鋼表面延伸，最終擴(kuò)展為熱軋卷邊部起皮，嚴(yán)重時為舌頭狀翹起并伴隨有一定深度的裂紋。

3 工藝調(diào)整

3.1降低鋼中[N]含量 通過以上分析可知，鋼中BN是引起鑄坯裂紋的主要原因之一，因此需降低鋼中[N]含量。

3.1.1減少冶煉過程中鋼液增氮 因鋼液增氮主要發(fā)生在LF精煉送電過程中，因此精煉冶煉時盡量減少送電次數(shù)，送電過程保證埋弧效果，最大限度減少鋼液增氮。

3.1.2加鈦固氮 利用 [Ti]與[N]反應(yīng)析出TiN的溫度高于[B]與[N]反應(yīng)的溫度，向鋼中添加硼鐵合金之前，先向鋼中添加鈦鐵合金60-100Kg，控制鋼中[Ti]0.020%-0.030%，送電3min，讓[Ti]與 [N]反應(yīng)形成TiN起到固定[N]的目的，再向鋼中添加硼鐵合金，降低[B]與[N]的結(jié)合。

3.2提高硼吸收率

3.2.1加強(qiáng)鋼液脫氧 針對[B]易于被氧化，要求鋼水到精煉根據(jù)爐后成份向鋼中加入鋁塊50-100Kg，控制鋼中[Als]0.005-0.020%。

3.2.2提高硼鐵合金粒度 如果粒度小，加入鋼包后容易卷入鋼渣或被鋼渣中的氧氧化，為此，中鐵煉鋼廠與供應(yīng)商協(xié)調(diào)，提高硼鐵合金粒度，并增加外包裝，為25Kg/包，由原來鐵鍬多次加入散狀硼鐵改為袋裝一次性加入，提高合金收得率的同時，節(jié)約合金加入時間。

4、調(diào)整結(jié)果：2019年2月2日共計(jì)生產(chǎn)含[B]鋼10爐，下線鑄坯邊角部位裂紋數(shù)量及裂紋深度大大減輕，帶鋼邊部裂紋基本控制；硼鐵合金吸收率由60%提高至80%。

5、結(jié)論：（1）通過含硼鋼鈦微合金化固氮，鑄坯邊角部裂紋基本消除，帶鋼邊部起皮缺陷基本受控；（2）通過提高鋼中[Als]含量，提高硼鐵合金粒度及加入方式，吸收率由原來的60%提高至80%，降低生產(chǎn)成本約0.40元/t鋼。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳忠智，吳加林 變頻器應(yīng)用手冊（第二版）北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002