中鐵含[B]鋼的生產實踐

秦新林 宇文二衛 寧偉利 黃小軍 張之忠

滄州中鐵煉鋼廠含[B]鋼的生產存在兩個問題：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定。本文通過工藝調整，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定，僅60%。本文就改進帶鋼邊部質量以及提高合金收得率及進行分析與探討。

2、工藝流程及分析

2.1工藝流程

鐵水預處理 →180t頂底復吹轉爐冶煉→180tLF精煉→ 連鑄→板坯加熱→ 粗軋→精軋→層流冷卻→ 卷曲→板卷檢驗→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，對鋼液進行成份微調。噸鋼耗量0.23Kg，硼鐵吸收率60%。

2.4鑄坯表面質量

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

2.4.1帶鋼邊部質量

經過處理后軋制的帶鋼，邊部質量良好，無缺陷。未經處理軋制的帶鋼邊部5-35mm區域斷續存在起皮，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 取缺陷部位做金相檢驗，發現鋼帶表面多處裂紋向內延伸，裂紋尖端處有氧化鐵帶，腐蝕后觀察，缺陷處組織有脫碳現象，氧化鐵帶內較多氧化原點，可以判斷是連鑄坯缺陷造成熱軋鋼帶表面翹皮現象（見圖1）。

2.4.3電鏡分析

通過電鏡掃描觀察，起皮掀起區內存在較多蜂窩狀的小氣孔，部分區域可見到典型的液氣界面形成的微氣孔，在起皮脫落區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，未見其他雜質元素，（見圖2和能譜圖3），由能譜分析結果可以排除鑄坯裂紋不是由于保護渣的影響產生。

圖2 圖3

2.5原因分析

鋼中的[N]、[B]含量較高時，[B]和[N]元素容易結合生成BN，并在晶界析出，降低晶界的流動性，使鋼的再結晶溫度升高，由于晶界受阻，晶界不能遷移，應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[1]表明，含[B]鋼中，[N]的含量從11×10-6提高到49×10-6時，優先在原始奧氏體晶界出現大量細小的BN沉淀。這種沉淀在γ晶界上顆粒間空隙十分細小的BN有效的鎖住晶界，阻礙原生γ結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，容易產生角部過冷，導致奧氏體晶界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弧側鑄坯角部的表面振痕波谷處生成角部橫裂紋。帶有裂紋的鑄坯經軋機軋制后，裂紋隨軋制進行向帶鋼表面延伸，最終擴展為熱軋卷邊部起皮，嚴重時為舌頭狀翹起并伴隨有一定深度的裂紋。

3 工藝調整

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，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]反應析出TiN的溫度高于[B]與[N]反應的溫度，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]的結合。

3.2提高硼吸收率

3.2.1加強鋼液脫氧 針對[B]易于被氧化，要求鋼水到精煉根據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，中鐵煉鋼廠與供應商協調，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，節約合金加入時間。

4、調整結果：2019年2月2日共計生產含[B]鋼10爐，下線鑄坯邊角部位裂紋數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%，降低生產成本約0.40元/t鋼。

參考文獻：

[1]吳忠智，吳加林 變頻器應用手冊（第二版）北京：機械工業出版社，2002