冶炼、炉外处理和浇铸时期,氢可能从各种来源进入钢水中。电弧炉或氧气转炉出钢时空气气泡能浸入钢中,被流入钢包的钢流携带,因此引起吸氢。氢的第二个主要来源是进入这些添加物中的水分,如石油焦炭,造渣剂和铁合金等。生产强度级S355以上的厚板、型材和板材时应按正常原理控制氢的来源。
溶解在钢水中的氢影响到连铸坯的塑性和力学性能。除裂纹外,由于浇铸过程中坯壳黏到结晶器壁上,偏高的氢含量能提高拉漏率。硫会提高高温加工钢时表面裂纹数量,它同时能增加夹杂物量,从而对最终产品的力学性能有不利影响,所以必须控制硫浓度并保持在尽可能最低水平(除易切削钢外)。特殊用途钢铁水的硫含量不应超过0.015%。钢包中脱硫反应在硅化钙帮助下降低硫含量到0.003%-0.009%。
一些情况下硫化锰夹杂物是含铌钢连铸坯塑性低的主要原因。基本上硫化锰与晶间断裂密切联系。含铌钢对溶解硫含量很敏感,硫有沿晶界偏析的趋势。
在显微组织水平中有4个影响热塑性的主要因素。变形速度、晶粒度、析出相含量和夹杂物数量属于最重要之列。依靠提高铸速、提高弯曲时变形速度和缩小晶粒度(通常<200μm)可以提高塑性。提高变形速度降低沿晶界的蠕变,而较小的晶粒度降低沿晶界裂纹的扩展率。
影响热塑性的另外两个参数,就是两相和夹杂物的析出。沿晶界两相的析出及其过度细小会恶化热塑性。例如,对析出两相和/或夹杂物的这个体积分数,沿晶界微粒越细小,那么它们彼此连接越紧,裂纹将更易彼此融合。因而,通过限制硫和磷的含量控制钢水终纯净度有助于降低夹杂物总的体积分数,连铸机二冷区的逐渐冷却依靠最佳的夹杂物数量和析出相的弥散度,将有助于提高热塑性。
在这个研究工作框架内,进行从各国包括中国、巴西、北美和欧洲国家铸钢厂获得试样的热塑性研究。试样来源将是微合金(Nb,V和/或Ti)低碳、包晶和中碳牌号钢,处于化学成分范围的硫和磷含量水平不同,生产厂家遇到的困难是产生裂纹。为实现热塑性的研究,试样将由各国铸钢公司提供。与公司试样一起提交连铸机和轧制参数来处理,以便试验条件符合浇铸的实际过程。
热塑性研究结果将与连铸机浇铸时能对应力、裂纹产生和扩展产生影响的许多关键操作参数对比。工作参数将由工厂与试样一起提供。以试验为根据,将考虑连铸机的以下参数:在结晶器中的热交换;结晶器的振动频率和行程;二冷区的水耗量和分布;取决于碳当量的铸速;是否有轻压下;设置连铸机扇形段和结构(即冶金长度和弯曲半径)。
一些生产厂浇铸含铌钢时(即型坯、板坯或接近规定形状的梁坯)遇到问题,尽管存在影响铸坯表面和组织质量的许多工艺参数,还是认为塑性下降是出现裂纹的主要原因。控制浇铸钢水温度和降低连铸机二冷区冷却速度是防止裂纹的两个最有效方法。对高质量钢需限制进入连铸机的钢水温度。例如,如果钢水的过热度太高,那么这对中心偏析有不良影响,拉漏概率将更高。如果过热度太低,可能在中间包产生浇铸水口堵塞和钢水凝固的问题,然后整炉钢水需要回炉。因此在保证良好的可浇性和合格产量的条件下,在各种条件之间必须找到一个折中。连铸要求在整个工序过程供给的钢水具有合适的温度。
工厂生产含铌钢梁坯遇到架子出现裂纹的问题,这个问题和在温度750-900℃时含铌钢的塑性低有关。但是另一工厂生产同类规格和同类牌号结构钢的铸坯无此缺陷,根据冶炼和浇铸时铌的特性知识,开始综合研究分析冶炼和浇铸的以下参数:稳定过热度在液相线之上,钢包温降(透气砖的位置和数量),梁坯裂纹和二冷区状况比,不允许裂纹进行计划维修的重要性。扇形段应设置偏差±0.2mm。使用期限满后必须进行测量以查明偏差。
在理想条件下应研究温度高于900℃时矫正的可能性。(一些作业可以在温度高于850℃条件下进行),在实验室金相分析梁坯试样横断面。用4个扇形件测量奥氏体晶粒度。(粒径不等对热塑性有不利影响)。
我们应用低碳钢和低合金钢(LCLA)的生产方案能降低能耗。按LCLA方案生产的特钢、含铌高价微合金钢产品,在提高产品质量、改善性能和符合公差中起着重要作用。坚持推荐碳含量水平保持在0.10%。预计降低碳含量对奥氏体转变成铁素体的速度影响有利。在变形作用下形成大量铁素体,使塑性下降范围显著收缩。为实现这一机理碳含量应低于0.10%。因此在低的碳含量(<0.1%),处在包晶范围内,铸坯形成柱状晶和晶粒细化的概率更小。按显微组织水平,这些条件对塑性有良好影响,缩小塑性下降。
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