Q235B軋型鋼16、18工劈頭問題解決方案

張啟誠¹   卓其暖 ¹     王建宇²    

（云南玉昆集團(tuán)匯溪基地   鋼鐵研究總院華東分院）

摘  要:本文通過對云南玉昆鋼鐵集團(tuán)匯溪基地生產(chǎn)的Q235B軋型鋼的生產(chǎn)實(shí)踐，闡述在生產(chǎn)過程中16、18工型鋼頭部劈頭的產(chǎn)生的原因及控制要點(diǎn)，結(jié)合生產(chǎn)過程中現(xiàn)場的實(shí)際情況，為實(shí)現(xiàn)該類鋼種劈頭缺陷的控制，提供一份實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：云南玉昆鋼鐵集團(tuán)匯溪基地；型鋼；劈頭；

Solutions to the problem of cleavage of section steel 16 and 18 in Q235B rolling

ZHANG Qi-cheng, ZHUO Qi-nuan, WANG Jian-yu

Abstract: Based on the production practice of Q235B rolled section steel produced in Huixi base of Yunnan Yukun iron and Steel Group, this paper expounds the causes and control points of splitting at the heads of 16 and 18 section steel in the production process. Combined with the actual situation in the production process, it provides a practical experience for the control of the splitting defects of this kind of steel.

Keywords: Huixi base of Yunnan Yukun iron and Steel Group； Section steel；Split head

1  引言

由于建筑業(yè)對H型鋼用量的迅速增加，促進(jìn)了H型鋼廠的興建和H型軋機(jī)的制造。云南玉昆鋼鐵集團(tuán)匯溪基地生產(chǎn)的斷面為165*180的Q235B連鑄坯在通過軋制成16、18工型鋼時(shí)，出現(xiàn)劈頭的幾率較高，表現(xiàn)為在腰部出現(xiàn)明顯的縱向裂紋。根據(jù)實(shí)踐跟蹤，劈頭缺陷的主要成因是方坯連鑄存在的內(nèi)部裂紋缺陷在軋制過程中加熱氧化演變而成的。

2  研究內(nèi)容

劈頭缺陷的產(chǎn)生原因及解決措施。

3  生產(chǎn)實(shí)踐及討論

3.1  生產(chǎn)工藝流程情況

轉(zhuǎn)爐→吹氬站→連鑄→合格熱方坯準(zhǔn)備→定尺方坯→輥道送料推鋼入爐→粗軋四孔軋制→移鋼→二架三孔軋制→移鋼→三、四、五架一孔軋制→傳入冷床→自然水冷→矯直→冷鋸定尺切割→整理打包入庫。

3.2  Q235B成分控制要求

3.3  型鋼劈頭缺陷情況

                       表一  近期出現(xiàn)的劈頭軋廢的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

通過上表可以看出，從19年下半年開始，型鋼線反饋軋制過程中出現(xiàn)劈頭的數(shù)量、比例大幅度上升，缺陷比例由之前6月份的0.69%上升到之后的每月份4%左右，劈頭缺陷的產(chǎn)生，極易在軋制過程中引起纏輥甚至斷輥現(xiàn)象，處理時(shí)間長，也造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

3.4   2個(gè)式樣的金相分析

式樣1分析結(jié)論：非金屬夾雜物基本為A1.5 B0.5 C2 D1: 式樣缺陷處存在氧化亞鐵夾雜及高溫氧化圓點(diǎn)夾雜，缺陷周圍組織為鐵素體，存在嚴(yán)重的脫碳現(xiàn)象；式樣基體組織為鐵素體+珠光體，有輕微的魏氏組織傾向。

式樣2分析結(jié)論：非金屬夾雜物基本為A1 B0.5 C2 D1: 式樣缺陷處存在氧化亞鐵夾雜及高溫氧化圓點(diǎn)夾雜，缺陷周圍組織為鐵素體，存在嚴(yán)重的脫碳現(xiàn)象；式樣基體組織為鐵素體+珠光體，有輕微的魏氏組織傾向。

分析：煉鋼沒有脫S設(shè)備，轉(zhuǎn)爐鋼水經(jīng)過吹氬站后直接上連鑄，連鑄為敞開澆注，轉(zhuǎn)爐的脫氧劑為少量的鋁餅、硅鐵以及合金。從現(xiàn)場情況分析，鋼水氧化性較強(qiáng)，鋁餅不足以完全脫氧，且考慮連鑄敞開澆注，完全使用鋁脫氧連鑄澆注過程鋼水結(jié)瘤的概率較高，所以現(xiàn)場的主要脫氧劑為硅鐵及合金，鋼水的夾雜物主要為C類夾雜。

2個(gè)式樣分析均存在嚴(yán)重的脫碳現(xiàn)象，式樣基體組織為鐵素體+珠光體，有輕微的魏氏組織傾向，說明缺陷源頭在連鑄坯上。通過對多組參數(shù)條件下的連鑄坯低倍質(zhì)量跟蹤，在確保二冷效果的前提下，我們發(fā)現(xiàn)同樣的配水參數(shù)，相接近的拉速和過熱度的情況下，出來的低倍結(jié)果不穩(wěn)定且偏差很大，各流次之間的結(jié)果偏差也很大。

3.5  低倍結(jié)果情況：

表二  過程低倍情況

通過多組的低倍結(jié)果以及型鋼的軋制結(jié)果，能得出型鋼劈頭產(chǎn)生和鑄坯內(nèi)部質(zhì)量尤其是中心、中間裂紋有很大關(guān)系，當(dāng)中心、中間裂紋缺陷在2級或以上時(shí)，軋鋼甩廢率明顯增多，高的時(shí)候達(dá)到12%以上；當(dāng)中心、中間裂紋缺陷在2級以內(nèi)時(shí)，軋鋼甩廢率會(huì)大幅度降低，可以控制在0.5%以內(nèi)。

針對連鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量缺陷，要求煉鋼狠抓過程控制，內(nèi)容如下：

采取弱冷控制，降低裂紋敏感性，結(jié)晶器冷卻水量由140t/h降至130t/h，比水量降低由之前的1.0L/kg調(diào)整為0.9L/kg。

開澆前檢查二冷噴嘴是否堵塞，調(diào)整好噴嘴角度，與鑄坯拉坯方向垂直，確保冷卻效果。

在二冷室每流側(cè)面加導(dǎo)向輥以減少鑄坯跑偏，盡量滿足噴淋水條對中。

通過以上等方案措施的執(zhí)行，低倍結(jié)果有所改善，但仍和之前類似，即同樣的配水參數(shù)，相接近的拉速和過熱度的情況下，低倍結(jié)果不穩(wěn)定、各流次之間的結(jié)果偏差也較大。

3.6  錳硫比的控制（Mn/S）

    后續(xù)在制定生產(chǎn)方案時(shí)，考慮煉鋼沒有脫S設(shè)備且前后道工序間銜接節(jié)奏快， 成品S控制在0.030-0.040%之間，Mn/S比值在12-15范圍，在試驗(yàn)方案時(shí)，為降低S的熱脆效果影響，將Mn/S控制在20以上，現(xiàn)場采取了提Mn的試驗(yàn)方案，將該鋼種的Mn控制在0.70~0.90%范圍，在其他設(shè)定參數(shù)不變的情況下，現(xiàn)場生產(chǎn)時(shí)跟蹤低倍的結(jié)果如下。

表三  Mn/S比提高后低倍情況

通過該試驗(yàn)方案，我們發(fā)現(xiàn)，將Mn/S控制在20以上后，連鑄坯的低倍質(zhì)量大幅度改觀，尤其是內(nèi)部缺陷中間、中心裂紋，已經(jīng)能夠穩(wěn)定控制在1級以內(nèi)。繼續(xù)跟蹤型鋼的軋制情況，反饋型鋼的軋制過程中出現(xiàn)劈頭導(dǎo)致甩廢的概率大幅度降低，降低至0.5%以內(nèi)。

3.7 后續(xù)的力學(xué)性能問題

因成品S偏高，煉鋼無脫S設(shè)備、且生產(chǎn)節(jié)奏銜接快的因素不考慮雙渣操作，在提錳方案生產(chǎn)軋制成材后力學(xué)性能缺陷比較明顯，如質(zhì)檢反饋部分材抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度存在偏高現(xiàn)象，部分軋材的屈服強(qiáng)度甚至接近500MPa，伸長率下降也比較明顯，有的甚至低于30%。

   解決措施

  從成分控制角度

C元素直接影響鋼材的強(qiáng)度、塑性、韌性和焊接性能等，原先工藝控制C：0.15~0.18%，但考慮到包晶鋼冷卻收縮影響連鑄澆注，因此C成分不易控制過低，經(jīng)討論將C控制為0.12~0.15%。

Mn元素能提高鋼材強(qiáng)度，但是Mn的含量是一把雙刃劍，Mn含量的增高，會(huì)降低鋼的塑性以及焊接性能。

S元素是鋼中的一種有害元素，以FeS的形態(tài)存在于鋼中，和Fe形成低熔點(diǎn)(985℃)化合物，鋼材的熱加工溫度一般在1150～1200℃以上，所以當(dāng)鋼材熱加工時(shí)，由于FeS化合物的過早熔化而導(dǎo)致工件開裂，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時(shí)造成裂紋，此外S元素對焊接性能也有不利的影響。

因此，從保證Mn/S≥20角度考慮出發(fā)，重點(diǎn)方向還是降S，盡量確保成品S≤0.025%，從而控制Mn≤0.5%以達(dá)到降本的目的。

從冷卻控制角度

   型鋼的后續(xù)工藝流程：終軋→傳入冷床→自然水冷→矯直→冷鋸定尺切割→整理打包入庫，現(xiàn)場的冷床廠房無屋頂，且不避風(fēng)，考慮到季節(jié)性溫差變化，尤其秋冬季節(jié)溫度低、風(fēng)大，鑄坯冷卻速度快，冷卻過程易產(chǎn)生強(qiáng)度、硬度高，但塑性差的組織，從而影響鋼材的力學(xué)性能，因此建議條件允許的情況下對冷床廠房增加頂棚且避風(fēng)處理，降低鋼材的冷卻溫降，從而起到均勻冷卻的目的，使的鋼材的力學(xué)性滿足既定要求。

   為解決力學(xué)性能超標(biāo)的問題，現(xiàn)場采取的措施是調(diào)整C的成分，調(diào)整后，力學(xué)性能符合既定要求。

4   結(jié)論

4.1  型鋼劈頭產(chǎn)生原因和鑄坯內(nèi)部質(zhì)量尤其是中心、中間裂紋有很大關(guān)系。

4.2  針對該鋼種，連鑄要采取弱冷控制，降低裂紋敏感性，同時(shí)做好噴嘴選型，確保噴嘴的冷卻效果，控制二冷的回溫，確保連鑄坯的質(zhì)量水平。

4.3  要確保Mn/S≥20以降低S的熱脆影響，盡量確保成品S≤0.025%，從而控制Mn≤0.5%以內(nèi)已達(dá)到降本的目的。

4.3  針對出現(xiàn)的力學(xué)性能超標(biāo)的問題，可以從成分控制及冷卻控制兩個(gè)角度出發(fā)，但要根據(jù)實(shí)際情況在確保效益的條件下做好綜合考慮。

參考文獻(xiàn):

[1] 劉成信.連鑄噴嘴特性測試與分析,2007年泛珠三角II省（區(qū)）煉鋼連鑄學(xué)會(huì)論文專輯

[2] 楊吉春.連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011:59-65

[3] 劉欣. 改善小方坯內(nèi)部質(zhì)量的措施[J].連鑄, 2009.04.

[4] 劉雨新，王新華，王萬軍等.低應(yīng)變速率下錳硫比對低碳鋼高溫塑性的影響.北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2000.89 -91.