45鋼斷面收縮率與白點的關系

 通過對45 鋼兩種試樣狀態及冶煉、軋制工藝的分析，找出了白點是導致45 鋼斷面收縮率不合的根本原因，鋼中氫含量高是內因，軋后冷速過快是外因。從源頭上減少鋼中氫含量及軋后緩冷的措施，可解決由白點引起的塑性偏低問題。1前言      山東特鋼有限公司Φ550×1/Φ430×4+Φ320×6 小型軋鋼生產線自20投產以來，主要生產45、20 等碳素結構鋼，生產規格為Φ16～Φ60 m m 。在生產檢驗過程中，發現45鋼部分爐號的塑性值偏低，主要是斷面收縮率達不到標準要求。有批45鋼斷面收縮率復驗率達到28.5% ，嚴重影響了該生產線的組織和協調。為此組織了對該問題的技術攻關，查找原因、采取措施，確保軋鋼生產線穩定、順行，使出廠鋼材達標。2檢測與分析     鋼材產生斷面收縮率不合的原因很多，如化學成分不合、鋼中非金屬夾雜物含量高、內部疏松嚴重、內裂等均會引起鋼材的塑性降低。共檢驗45 鋼228爐，規格為Φ30～Φ60mm ，因斷面收縮率不合導致復驗的共65 爐，復驗率達到28.5% ，復驗后全部合格（統計結果見表1）。為了查找原因，對這65爐斷面收縮率不合的爐號進行了一系列統計分析。

2.1 化學成分    通過對化學成分的統計分析，未見有成分異常現象，全部符合標準要求。

2.2 低倍組織     通過對緩冷前鋼材低倍組織檢驗結果的統計分析，除個別爐號存在內部裂紋外，其他無異常現象，全部符合標準要求。

      在檢驗的228爐45鋼中，不管其塑性是否合格，約有14.5%的爐號存在1～3.5 mm 的內部裂紋，這個比例與28.5% 的斷面收縮率復驗率不是十分吻合，但這并不能排除內部裂紋對塑性不合沒有影響。     在檢查45 鋼斷面收縮率僅為19%的1支試樣時，發現拉伸試樣縱向試驗面上存在“X "型裂紋（見圖1a）在橫向斷口上存在白色的圓坑。

2.3 生產工藝   1）冶煉：①采用70 t超高功率電爐初煉，電爐使用55% ～65% 廢鋼，35% ～45% 鐵水。采用爐壁氧槍吹氧脫碳，石灰脫磷，偏心爐底無渣出鋼。②精煉采用70t LF，渣料由石灰、預熔渣和螢石組成，采用硅錳合金和鋼芯鋁預脫氧。LF 使用CaC2 和SiC擴散脫氧，出鋼前5 min 喂CaSi線進行夾雜物變性處理。精煉過程吹氬操作，連鑄前軟吹氬處理，充分去除夾雜物、均勻鋼水溫度。2）連鑄：連鑄工序鋼水過熱度20～35℃，拉速1.5～1.8 m/min。3）軋制：①采用150 mm ×150 mm ×2500～5300m m 坯料在蓄熱式推鋼加熱爐內加熱，加熱爐采用高爐煤氣作燃料，計算機溫度監測和煤氣流量自動控制。連鑄坯加熱溫度1100～1200 ℃。②軋制采用Ф550×1/Ф430×4+Ф320×6 半連軋設備，軋前高壓水除磷，開軋溫度≥1050 ℃，終軋溫度≥950℃，軋材經分段后采用70000 mm ×7470 m m 步進齒條式冷床冷卻，鋼材剪切為定尺經在線檢查后收集、打包、堆垛。鋼材于250～450 ℃之間堆垛。3原因分析     根據初驗合格率低、復驗合格率高的這種特殊情況，對初驗和復驗試樣的狀態進行了詳細分析。    45鋼力學性能初驗試樣從冷床收集的鋼材上剪切后空冷至室溫并送檢，而復驗試樣從收集并堆垛緩冷后的鋼材中截取，堆垛緩冷的鋼材其堆垛溫度一般在250℃以上，規格在Ф40mm 以上的堆垛溫度更高，一般在350 ℃以上。顯然，軋后冷卻速度對鋼材塑性的影響很大，這種現象歸結到鋼的氫脆。     鋼中氫含量高，鋼材軋制后如不采取緩冷措施，就會導致氫裂——白點。為此，對煉鋼過程進行了調查，分析了氫的來源。從電爐煉鋼的過程看，氫的來源主要有以下兩個方面：1）電爐和精煉爐漏水；2）原材料潮濕。包括石灰、氬氣、保護渣等控制或貯存不當水分超標。     對以上因素逐一排查。電爐和精煉爐漏水的現象確實存在，但不是連續出現；在連鑄平臺測得的氬氣露點溫度為-49℃（理論為-51℃），由此斷定氬氣中的水分不超標；大包覆蓋劑和保護渣使用正常；但石灰自廠外采購，雖隨進隨用，但由于運輸、貯存時間過長，加之廠區地處沿海，氣候潮濕，故難免其吸潮粉化，粉化的石灰加入鋼中，導致其氫含量過高。通過抽檢，鋼中氫含量約為（5～7）×10-6。這樣高的氫含量，如鋼材軋后不實施緩冷，極有可能導致白點缺陷，尤其是含碳量在0.45% 以上的中高碳鋼種對白點更為敏感。

     因此，45鋼斷面收縮率不合是由鋼中白點引起的，與鋼的冶煉、軋后冷卻有直接關系，鋼中氫含量高是內因，軋后冷速過快是外因。4改進措施   試樣采取箱冷處理，模擬鋼材堆垛冷卻方式，試樣的冷卻速度與鋼材保持一致。采取以上相應措施后，斷面收縮率不合的問題得到解決。連續統計228 爐45 鋼（規格為Ф16～Ф50m m），斷面收縮率一次檢驗合格率為100%。僅有4 爐出現內裂，內裂紋長度1～2mm ，鋼材內部裂紋的發生率下降到1.8% 。說明鋼材的內部裂紋由白點引起，試樣采取的緩冷工藝是正確的。     此外，應從源頭上減少鋼中氫含量，如減少電爐、精煉爐漏水，減少石灰吸潮的環節，最好采用自產石灰，以縮短石灰自產出至使用的間隔時間；同時，鋼材軋后應進行250℃以上堆垛緩冷處理，試樣隨垛緩冷或模擬堆垛緩冷（砂冷或箱冷）。