45钢断面收缩率与白点的关系

 通过对45 钢两种试样状态及冶炼、轧制工艺的分析，找出了白点是导致45 钢断面收缩率不合的根本原因，钢中氢含量高是内因，轧后冷速过快是外因。从源头上减少钢中氢含量及轧后缓冷的措施，可解决由白点引起的塑性偏低问题。1前言      山东特钢有限公司Φ550×1/Φ430×4+Φ320×6 小型轧钢生产线自20投产以来，主要生产45、20 等碳素结构钢，生产规格为Φ16～Φ60 m m 。在生产检验过程中，发现45钢部分炉号的塑性值偏低，主要是断面收缩率达不到标准要求。有批45钢断面收缩率复验率达到28.5% ，严重影响了该生产线的组织和协调。为此组织了对该问题的技术攻关，查找原因、采取措施，确保轧钢生产线稳定、顺行，使出厂钢材达标。2检测与分析     钢材产生断面收缩率不合的原因很多，如化学成分不合、钢中非金属夹杂物含量高、内部疏松严重、内裂等均会引起钢材的塑性降低。共检验45 钢228炉，规格为Φ30～Φ60mm ，因断面收缩率不合导致复验的共65 炉，复验率达到28.5% ，复验后全部合格（统计结果见表1）。为了查找原因，对这65炉断面收缩率不合的炉号进行了一系列统计分析。

2.1 化学成分    通过对化学成分的统计分析，未见有成分异常现象，全部符合标准要求。

2.2 低倍组织     通过对缓冷前钢材低倍组织检验结果的统计分析，除个别炉号存在内部裂纹外，其他无异常现象，全部符合标准要求。

      在检验的228炉45钢中，不管其塑性是否合格，约有14.5%的炉号存在1～3.5 mm 的内部裂纹，这个比例与28.5% 的断面收缩率复验率不是十分吻合，但这并不能排除内部裂纹对塑性不合没有影响。     在检查45 钢断面收缩率仅为19%的1支试样时，发现拉伸试样纵向试验面上存在“X "型裂纹（见图1a）在横向断口上存在白色的圆坑。

2.3 生产工艺   1）冶炼：①采用70 t超高功率电炉初炼，电炉使用55% ～65% 废钢，35% ～45% 铁水。采用炉壁氧枪吹氧脱碳，石灰脱磷，偏心炉底无渣出钢。②精炼采用70t LF，渣料由石灰、预熔渣和萤石组成，采用硅锰合金和钢芯铝预脱氧。LF 使用CaC2 和SiC扩散脱氧，出钢前5 min 喂CaSi线进行夹杂物变性处理。精炼过程吹氩操作，连铸前软吹氩处理，充分去除夹杂物、均匀钢水温度。2）连铸：连铸工序钢水过热度20～35℃，拉速1.5～1.8 m/min。3）轧制：①采用150 mm ×150 mm ×2500～5300m m 坯料在蓄热式推钢加热炉内加热，加热炉采用高炉煤气作燃料，计算机温度监测和煤气流量自动控制。连铸坯加热温度1100～1200 ℃。②轧制采用Ф550×1/Ф430×4+Ф320×6 半连轧设备，轧前高压水除磷，开轧温度≥1050 ℃，终轧温度≥950℃，轧材经分段后采用70000 mm ×7470 m m 步进齿条式冷床冷却，钢材剪切为定尺经在线检查后收集、打包、堆垛。钢材于250～450 ℃之间堆垛。3原因分析     根据初验合格率低、复验合格率高的这种特殊情况，对初验和复验试样的状态进行了详细分析。    45钢力学性能初验试样从冷床收集的钢材上剪切后空冷至室温并送检，而复验试样从收集并堆垛缓冷后的钢材中截取，堆垛缓冷的钢材其堆垛温度一般在250℃以上，规格在Ф40mm 以上的堆垛温度更高，一般在350 ℃以上。显然，轧后冷却速度对钢材塑性的影响很大，这种现象归结到钢的氢脆。     钢中氢含量高，钢材轧制后如不采取缓冷措施，就会导致氢裂——白点。为此，对炼钢过程进行了调查，分析了氢的来源。从电炉炼钢的过程看，氢的来源主要有以下两个方面：1）电炉和精炼炉漏水；2）原材料潮湿。包括石灰、氩气、保护渣等控制或贮存不当水分超标。     对以上因素逐一排查。电炉和精炼炉漏水的现象确实存在，但不是连续出现；在连铸平台测得的氩气露点温度为-49℃（理论为-51℃），由此断定氩气中的水分不超标；大包覆盖剂和保护渣使用正常；但石灰自厂外采购，虽随进随用，但由于运输、贮存时间过长，加之厂区地处沿海，气候潮湿，故难免其吸潮粉化，粉化的石灰加入钢中，导致其氢含量过高。通过抽检，钢中氢含量约为（5～7）×10-6。这样高的氢含量，如钢材轧后不实施缓冷，极有可能导致白点缺陷，尤其是含碳量在0.45% 以上的中高碳钢种对白点更为敏感。

     因此，45钢断面收缩率不合是由钢中白点引起的，与钢的冶炼、轧后冷却有直接关系，钢中氢含量高是内因，轧后冷速过快是外因。4改进措施   试样采取箱冷处理，模拟钢材堆垛冷却方式，试样的冷却速度与钢材保持一致。采取以上相应措施后，断面收缩率不合的问题得到解决。连续统计228 炉45 钢（规格为Ф16～Ф50m m），断面收缩率一次检验合格率为100%。仅有4 炉出现内裂，内裂纹长度1～2mm ，钢材内部裂纹的发生率下降到1.8% 。说明钢材的内部裂纹由白点引起，试样采取的缓冷工艺是正确的。     此外，应从源头上减少钢中氢含量，如减少电炉、精炼炉漏水，减少石灰吸潮的环节，最好采用自产石灰，以缩短石灰自产出至使用的间隔时间；同时，钢材轧后应进行250℃以上堆垛缓冷处理，试样随垛缓冷或模拟堆垛缓冷（砂冷或箱冷）。