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冶煉和澆鑄特性對含鈮鋼坯熱塑性的影響

　　一些資料顯示，普通碳素錳鋼和微合金鋼的塑性下降，是含各種化學成分牌號固有的。然而許多工廠順利地生產(chǎn)了那些含鈮的牌號。澆鑄時常常出現(xiàn)裂紋，與冶煉和澆鑄工藝、雜質(zhì)含量、過熱值超過液相線的波動、鋼包溫度不均勻的分布、鑄速降低、過度的二冷等有關(guān)。本文研究的主要目的：排除這些原因有助于降低或消除裂紋的形成，改善整個產(chǎn)品品種的表面質(zhì)量和顯微組織。

　　1、煉鋼生產(chǎn)和工藝狀況為獲得低雜質(zhì)含量的高質(zhì)量鋼必須采用各種控制雜質(zhì)含量的方法，因為在冶煉和精煉期脫除雜質(zhì)反應的動力學和熱力學不同，有時可能與根本任務相矛盾。冶金工作者開始生產(chǎn)微合金化的復雜牌號時會含高的雜質(zhì)含量，從而導致出現(xiàn)裂紋、表面質(zhì)量低和偏析。生產(chǎn)具有附加值的高質(zhì)量鋼材時雜質(zhì)含量應該符合下列標準：◆磷：0.015%最大值；◆硫：0.010%-0.015%非重要用途；0.005%-0.010%調(diào)整夾雜物形狀用鈣處理，重要用途；◆氧：15‰最大值；◆氫：< 2‰重要用途；◆氮：盡可能更低水平（氧氣轉(zhuǎn)爐< 5‰，電弧爐< 6‰）。

　　2、殘余元素對可澆性和熱塑性的影響作為解決含鈮鋼鑄坯表面質(zhì)量問題方法的第一步推薦用鈣進行處理并降低硫含量到0.02%-0.010%.用鈣處理不能保證沒有缺陷，但極大提高了表面質(zhì)量和內(nèi)部純度的概率。

　　硫含量必須保證在相當?shù)偷乃?，以便降低沿奧氏體晶界析出有害細彌散硫化物的趨勢。用鈣處理保證球化硫化錳夾雜物和提高凝固坯經(jīng)過鑄機矯直區(qū)段時的韌性。

　　通常認為，氮對含鋁鋼和微合金鋼的塑性有不利影響。為避免橫向裂紋，氮含量水平應盡可能低。在一些情況下加入鈦對熱塑性有不良影響。但是，如果對低氮含量（0.005%N）碳錳鋼加鈦，在低速冷卻時可以提高熱塑性。通常Ti：N=4.5：1.0時達到更好的塑性。針對電爐煉鋼生產(chǎn)特有的高氮含量（0.010%N）鋼，推薦降低鈦含量（0.01%），以便減少含鈦微粒數(shù)量。此外，必須降低溶解鋁含量，以便抑制剩余氮形成一氮化鋁。至于C-Mn-Nb-Al類鋼，那么此處關(guān)于鈦的那些推薦有用。通常這些鋼中有鈮和鋁對塑性下降影響弱小，因為這些元素會增大含鈦微粒。一旦鈦與氮化合，剩下的氮會產(chǎn)生良好影響，因為高的氮含量促進高溫下兩相的析出。

　　3、控制氮含量提高抗裂性研究表明鋁脫氧鋼的氮含量越低，板坯表面質(zhì)量橫向裂紋指標越低。為使板坯連鑄機中間包的氮含量低于6‰。推薦如下：

　　在完整生產(chǎn)過程中各企業(yè)必須保持鐵水鈦含量高于0.10%，因為鐵水鈦越大，氮越小。氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉時避免后吹。降低出鋼溫度，因為轉(zhuǎn)爐最終停吹傾爐時氮含量隨出鋼溫度提高而提高。出鋼溫度越高，氮含量值波動越大。

　　4、限制氫含量在中碳鋼和高碳鋼，以及含大量錳、鉻和鎳的鋼中，特別是用于生產(chǎn)重型型鋼的那些鋼中，主要觀察氫的影響。在鉻錳鋼、鉻硼鋼和鉻鉬鋼中必須控制氫含量。這種控制很重要，且在這些重要牌號中氫含量不應超過2‰。除這些鋼外，由于對更大韌性和改善低溫性能發(fā)展需要，微合金高強鋼也應該控制氫含量。

　　冶煉、爐外處理和澆鑄時期，氫可能從各種來源進入鋼水中。電弧爐或氧氣轉(zhuǎn)爐出鋼時空氣氣泡能浸入鋼中，被流入鋼包的鋼流攜帶，因此引起吸氫。氫的第二個主要來源是進入這些添加物中的水分，如石油焦炭，造渣劑和鐵合金等。生產(chǎn)強度級S355以上的厚板、型材和板材時應按正常原理控制氫的來源。

　　溶解在鋼水中的氫影響到連鑄坯的塑性和力學性能。除裂紋外，由于澆鑄過程中坯殼黏到結(jié)晶器壁上，偏高的氫含量能提高拉漏率。

　　5、控制硫含量硫會提高高溫加工鋼時表面裂紋數(shù)量，它同時能增加夾雜物量，從而對最終產(chǎn)品的力學性能有不利影響，所以必須控制硫濃度并保持在盡可能最低水平（除易切削鋼外）。特殊用途鋼鐵水的硫含量不應超過0.015%.鋼包中脫硫反應在硅化鈣幫助下降低硫含量到0.003%-0.009%.

　　一些情況下硫化錳夾雜物是含鈮鋼連鑄坯塑性低的主要原因?；旧狭蚧i與晶間斷裂密切聯(lián)系。含鈮鋼對溶解硫含量很敏感，硫有沿晶界偏析的趨勢。

　　6、影響熱塑性的因素在顯微組織水平中有4個影響熱塑性的主要因素。變形速度、晶粒度、析出相含量和夾雜物數(shù)量屬于最重要之列。依靠提高鑄速、提高彎曲時變形速度和縮小晶粒度（通常< 200μm）可以提高塑性。提高變形速度降低沿晶界的蠕變，而較小的晶粒度降低沿晶界裂紋的擴展率。

　　熱塑性的國際研究在這個研究工作框架內(nèi)，進行從各國包括中國、巴西、北美和歐洲國家鑄鋼廠獲得試樣的熱塑性研究。試樣來源將是微合金（Nb，V和/或Ti）低碳、包晶和中碳牌號鋼，處于化學成分范圍的硫和磷含量水平不同，生產(chǎn)廠家遇到的困難是產(chǎn)生裂紋。為實現(xiàn)熱塑性的研究，試樣將由各國鑄鋼公司提供。與公司試樣一起提交連鑄機和軋制參數(shù)來處理，以便試驗條件符合澆鑄的實際過程。