碳對沖壓用熱軋酸洗板延伸率的影響及控制

□高學紅 王 勇

沖壓用熱軋酸洗板為替代冷軋板的系列產品之一，主要用于沖制冰箱、空調等制冷設備的壓縮機外殼。為保證其成形性，一般要求較高的延伸率指標。因此，通過成分控制，提高延伸率，是開發沖壓用熱軋酸洗板的主要研究內容之一。

一、試驗條件

試驗鋼的生產工藝為:LD轉爐(120t)→預脫氧(2種方式之一)→或+二次喂鋁線(爐后、LF站)→連鑄→熱連軋(1450)→酸洗(連續式)→精整、涂油→成品，成品厚度3．0mm，拉伸試樣:L0=50mm(縱向)。試驗鋼化學成分范圍如下:0．02%～0．07%的C，0．19%～0．3%的Mn，0．009%～0．02%的P，0．008%～0．02的S，0．02%～0．06%的Als，另外有Si存在的痕跡。

二、試驗結果及分析

(一)化學成分對延伸率的影響。各元素對延伸率影響的多元線性回歸結果見表1。

［P］對延伸率的負影響最大，每增加0．01%，延伸率下降1．569%;其次為［C］，每增加0．01%，延伸率下降0．652%;［S］為第三，每增加0．01%，延伸率下降0．38%;［Als］為第四，每增加0．01%，延伸率下降0．127%;［Mn］最小，每增加0．01%，延伸率下降0．002%。考慮成分變化的幅度后，［C］為影響延伸率的最大因素，［C］由0．03%變化到0．07%，延伸率降低4×0．652%=2．608%。表1中的判定系數偏低，說明除成分外，熱軋工藝也顯著影響沖壓用熱軋酸洗板的延伸率。因此，控制成品［C］在較低的水平，是提高沖壓用熱軋酸洗板延伸率的最有效手段之一。

表1 各元素對延伸率影響的多元線性回歸結果

(二)成品［C］的控制。攀鋼煉鋼廠為120噸的LD轉爐，轉爐終點［C］最低為0．02%，在不經過RH的條件下，要獲得低的成品［C］，脫氧過程需保證基本上不增碳，或少增碳、且可控。目前攀鋼煉鋼廠生產低碳鋁鎮靜鋼采用的脫氧劑為:08Al專用脫氧劑(主要成分為CaC2)或Fe-Mn-Al。預脫氧采用Fe-Mn-Al時，脫氧反應主要為3Al+2［O］→Al2O3，脫氧與合金化一同完成。預脫氧采用專用脫氧劑時，綜合考慮熱力學和動力學條件，Ca(g)、Ca(l)、CaC2均可與［O］發生反應。另外，脫氧劑與合金中的碳元素都導致了鋼液增碳。在脫氧過程中加入鋼包中的碳，將發生以下反應:

ΔG1(1873)°=–56094，遠小于零，而且碳在鋼中的溶解度為5．41%，因此反應(1)在鋼液中可進行。ΔG2°永遠小于零，從熱力學角度上講，在大氣條件下反應(2)在鋼液中可進行到平衡狀態(a［O］=400～500ppm時，平衡［C］為0．05%)。但由于鋼液內部的靜壓力和形核等問題，使PCO遠大于1atm，增加了反應的難度。也就是說，由于動力學條件的限制，反應(2)通常進行的不徹底，或者說脫氧的速度低。宏觀則表現為增碳。

不同脫氧劑在不同加入量時的最大增碳量可依據下式計算，

式中:Δ［C］:增碳量，%;M:08Al專用脫氧劑或Fe-Mn-Al加入量，Kg;C:08Al專用脫氧劑或Fe-Mn-Al中的含碳量，21%或1．17%;η:碳的收得率，100%;K:出鋼量，130000Kg。通過采用Fe-Mn-Al脫氧工藝的煉鋼相關數據和采用專用脫氧劑脫氧工藝的煉鋼相關數據，理論計算的最大增碳量見表2、3。

理論計算結果均高于實際生產數據，說明在脫氧過程中，加入鋼包中的碳部分參與了脫氧，與理論分析結果是相符的。終點［C］的準確性，將影響成品［C］的控制。由于爐前取樣時用木棒扒渣，在增碳量不大時，Δ［C］出現負值;一次倒爐出鋼，由于增加了［C］的不均勻性，也會導致成品［C］異常增高。綜合考慮各種因素，在不經過RH的條件下，控制終點［C］≤0．04%，預脫氧采用Fe-Mn-Al，可使成品［C］≤0．05%。Fe-Mn-Al為復合脫氧劑，熔點低，比重大，脫氧效果明顯優于鋁塊。為保證Al2O3夾雜的充分上浮，應使夾雜的形成過程盡量前移，最好在出鋼過程中完成。在出鋼過程中的鋼水混沖，也有利于Al2O3夾雜的聚集上浮。因此在低碳鋁鎮靜鋼的生產過程中，應盡量保證預脫氧效果。

表2 Fe-Mn-Al脫氧工藝理論計算的最大增碳量

表3 專用脫氧劑脫氧工藝理論計算的最大增碳量

通過控制終點［C］可獲得低的成品［C］，但也會增大終點鋼液a［O］和鋼渣的氧化性。為保證預脫氧效果，需增大脫氧劑的加入量，但導致成品［Mn］難于控制在較低的范圍內。表1中的回歸結果說明了［Mn］對延伸率的影響。［Mn］為固溶強化元素，隨著［Mn］的增加，延伸率降低。但也不能過低，否則有提高熱脆性的危險，一般為0．15%～0．30%。在圖1中，當Fe-Mn-Al加入量≤950Kg/爐，成品［Mn］可控制在0．30%以下。

圖1 成品［Mn］與Fe-Mn-Al加入量的關系(192爐)

三、結語

試驗鋼成分及工藝條件下，［C］對沖壓用熱軋酸洗板延伸率的影響最大。控制轉爐終點［C］≤0．04%，預脫氧采用Fe-Mn-Al，不經過RH，可使成品［C］≤0．05%;控制Fe-Mn-Al加入量≤950Kg/爐，可使成品［Mn］≤0．30%。