在中厚板生产线上,钢板表面裂纹是影响产品合格率的主要缺陷之一,对于低碳钢板Q235B和Q345B尤其严重。分析认为:板材纵裂纹来源于铸坯表面裂纹,主要是结晶器的弯月面区初生凝固壳厚度的不均匀性造成,同时与低碳钢包晶相变存在关系。采取措施是:
1保护渣
对于铸坯纵裂发生率高的Q235B和Q345B钢种来说,应要求保护渣有较高的结晶温度和析晶率,较高的碱度和黏度;与此同时,也要求保护渣的稳定性和钢渣分离良好。为此将保护渣的碱度控制为1.26,1300℃黏度在0.97Pa.s。
2软吹时间
钢水的纯净度会明显影响板材纵裂产生。为了减少钢中夹杂物,提高钢水的纯净度。要求确保精炼炉软搅拌时间,每炉钢水的软搅拌时间不得少于10min,使Al2O3尽可能从钢水中上浮。
3连铸工艺
1)稳定拉速,避免结晶器内钢水液面波动过大,保证液面波动小于±5mm,确保形成均匀厚度的渣膜时结晶器内初生连壳厚度均匀。对于Q235B 和Q345B钢,将拉速稳定控制在1.0m/min左右。
2)选择合适的结晶器锥度,尤其是窄面锥度,保持结晶器锥度在9.0mm左右。
3)钢水过热度控制在20-25℃,减少温度过高造成的柱状晶发达而导致晶界强度下降, 造成裂纹。
4)提高铸机对弧精度,保证浸人式水口对中,插人深度和出口倾角要合适,防止倾角过大或过小造成角部冲刷严重或液面紊流。
5)选择合适的二冷强度与拉速匹配,尽量避免铸坯在*Ⅱ脆性区(700-900℃)矫直;铸坯表面温度均匀、波动小,保证铸坯内外部质量。
形成碳化物合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小, 可分为碳化物形成元素和非碳化物形成元素两大类。
常见非碳化物形成元素有:Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它们基本上都溶于铁素体和奥氏体中。常见碳化物形成元素有:Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti等(按形成的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排列),它们在钢中一部分固溶于基体相中,一部分形成合金渗碳体, 含量高时可形成新的合金碳化合物。
Q345钢是老牌号的12MnV、14MnNb、18Nb、16MnRE、16Mn等多个钢种的替代,而并非仅替代16Mn钢一种材料。在化学成分上,16Mn与Q345也不尽相同。
较重要的是两种钢材按屈服强度的不同而进行的厚度分组尺寸存在较大差异,而这必将引起某些厚度的材料的许用应力的变化。因此,简单地将16Mn钢的许用应力套用在Q345钢上是不合适的,而应根据新的钢材厚度分组尺寸重新确定许用应力。
Q345钢的主要组成元素比例与16Mn钢基本相同,区别是增加了V、Ti、Nb微量合金元素。少量的V、Ti、Nb合金元素能细化晶粒,大大提高了钢的韧性,钢的综合机械性能得到较大提高。
也正因为如此,钢板的厚度才可以做得较大一些。因此,Q345钢的综合机械性能应当**16Mn钢,特别是它的低温性能较是16Mn钢所不具备的。Q345钢的许用应力略**16Mn钢。
Q345D钢材与Q345A,B,C钢相比而言。低温冲击功的试验温度低。性能好。含有害物资P,S量比Q345A,B,C要低。
市场价格比Q345A,B,C要高。
Q345d定义:①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”,代表钢材的屈服点,后面的数字表示屈服点数值,单位是MPa例如Q235表示屈服点(σs)为235MPa的碳素结构钢。
②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。
脱氧方法符号:F表示沸腾钢;b表示半钢:Z表示钢;TZ表示特殊钢,钢可不标符号,即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。
③专门用途的碳素钢,例如桥梁钢、船用钢等,基本上采用碳素结构钢的表示方法,但在钢号后附加表示用途的字母。
连铸过程吸入的外来气体(空气、氩气)进入钢水中后以气泡的形式存在,混入结晶器中的气泡若来不及逸出被凝固坯壳捕捉便会形成铸坯气泡。
过程吸气主要指连铸浇注过程中由于钢包敞开浇注、中间包钢水等造成钢水与空气直接接触或由于钢包下水口与套管间及中间包上下水口滑板间存有缝隙产生负压而吸入空气,终导致钢水二次氧化;这是造成铸坯气泡(氧气泡、氮气泡)缺陷的另一个原因。
为探索铸坯气泡缺陷是否由连铸过程吸气所造成,于一个连铸浇次中选取三炉,且同一炉次分别取精炼成品样、连铸中包样及连铸坯角样,试样用于做氧氮分析对比,所取试样编号分别为1-1、1-2、1-3,2-1、2-2、2-3,3-1、3-2、3-2。化验结果表明,钢水从精炼到连铸过程浇注到钢水凝固形成铸坯,其各环节试样的氧氮含量波动均在工艺要求范围以内,证实钢水在连铸生产过程中并不存在吸气的现象;因此可断定,此期间的铸坯气泡缺陷与连铸过程吸气无关。
氩气作为一种保护性气体,在连铸采取全程保护浇铸中主要用于大包下水口与大包浸入式长水口之间的缝隙及中包上水口与中包浸入式水口滑板面之间的密封保护。由于浇注注流所产生的负压,一定量的保护氩气会被带入钢液之中。前者氩气会从中包的钢液表面上浮逸出,气泡基本上不会进入结晶器中,不会对铸坯气泡缺陷造成影响,而后者则会被带入结晶器中,进入结晶器的氩气泡随钢液运动至结晶器内一定深度的不同部位,一些来不及上浮的气泡在固液界面处会被凝固的枝晶捕捉,终导致铸坯气泡的形成。
为了进一步摸索近期气泡缺陷与氩气的关系,对板坯生产Q345B钢时,中包上水口与浸入式水口滑板面间均匀涂抹2mm厚的纳米密封涂料进行试验,以排除生产过程中滑板间氩气被吸入的可能性。后续跟踪发现,滑板间涂抹纳米密封材料后生产的Q345B钢仍有出现铸坯气泡缺陷的现象;实验表明,近期铸坯气泡缺陷与中包浸入式水口滑板间保护气体氩气无关。
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