減少Q235B板坯三角區裂紋生產實踐

李維華，鄭忠玉，林致明*，王 偉，牟永安，陳貴和，張子彥，王光文

（福建三寶鋼鐵有限公司技術中心，福建 漳州 363000）

根據三寶集團公司高層戰略管理規劃，公司1500mm耐腐蝕熱軋卷板項目于2019年6月下旬順利熱試并投產，Q235帶鋼也作為主打產品進行日常生產，熱卷廠生產線為全連軋帶鋼生產線，生產工藝流程為加熱（雙蓄熱式步進加熱爐）－除鱗（爐后除鱗箱）－粗軋（二輥平輥+三立輥五連軋）－切頭尾－高壓水精除鱗－精軋（立輥軋機+八機架四輥軋機）－卷曲－打包－噴碼，生產原料板坯厚度為150mm/160mm/180mm，寬度為500mm～900mm（活動可調），定尺長度為7m～10m，由煉鋼五廠120轉爐配套配套一臺4機4流板坯連鑄機生產。由于沒有板坯和帶鋼生產經驗，生產之初發現鑄坯三角區裂紋比率達到45%以上，裂紋非常嚴重爐次可達到回爐的級別，并且帶有三角區裂紋的鑄坯在軋制后導致帶鋼表面出現裂紋、結疤、折疊、氧化鐵皮等不同類型的缺陷，因此，消除板坯三角區裂紋是煉鋼五廠當前必須解決的課題。

1 Q235B帶鋼縱裂缺陷現狀

2019年7月初，熱卷廠操作人員在帶鋼產品倉庫檢測過程中，發現Q235B帶鋼表面出現如圖1所示的“劃線狀”的表面縱裂缺陷，如圖1所示，同時在冷彎試驗過程中出現開裂現象。

圖1 縱裂局部宏觀情況

通過從現場剪取試驗樣進行表面宏觀分析，發現裂紋十分明顯且手感深度很強，并且裂紋部位處本身較正常部位發黑，說明在加熱過程中發生了氧化，此缺陷為典型的帶鋼表面縱向裂紋缺陷[1]。

2 Q235B帶鋼縱裂缺陷原因分析

針對帶鋼縱裂缺陷原因分析的方法有很多，一般是對比無缺陷樣，對缺陷部位進行化學成分分析、低倍酸洗、金相組織形貌和力學性能等相關分析[2]，通過對比法來查找原因。結合公司現場生產情況，決定采用低倍分析、化學成分分析和金相分析。

2.1 低倍分析

取爐號L119-09997低倍試樣，酸洗采用體積分數為50%的鹽酸水溶液進行熱酸蝕，酸液溫度為65℃～80℃，酸浸時間30min，待到預定時間后用流動的熱水沖刷試樣，觀察是否存有裂紋、疏松、皮下氣孔和非金屬夾雜物等缺陷，酸洗結果如圖2和表1所示，從低倍檢驗結果來看，造成帶鋼縱裂缺陷的主要原因是三角區裂紋。

圖2 酸洗低倍組織

2.2 化學成分分析

此次分析取五缺陷的帶鋼對比樣4個爐次，爐號從L119-09995～L119-09999共5個爐次的化學成分如表1所示，從表2中可以看出，缺陷試樣C含量和錳硫比均偏低。

缺陷樣C含量處于0.08%～0.16%之間，鋼液在連鑄工序冷卻過程中易發生包晶反應：，該反應伴隨相變過程產生線收縮導致3%以上的體積收縮，Q235鋼固液兩相區相對較寬，枝晶間偏析較大推遲凝固，有效坯殼厚度降低，容易發生鼓肚，當鼓肚變形超出一定限度時，將導致鑄坯撕裂，形成三角區裂紋；因固態鋼中硫溶解度低，一般情況下，錳硫比小于25時，S更容易與Fe結合形成低熔點FeS，以I類硫化物夾雜形式分布于晶界處，引起晶界脆性，將明顯提高三角區裂紋幾率[3，4]。

2.3 金相分析

針對缺陷樣進行金相試驗，分析夾雜物和組織情況，分析結果如圖3、圖4、圖5和圖6所示，分析可知其夾雜物是球狀氧化物0.5e級(圖3、圖4)，顯微組織是鐵素體加珠光體，其中珠光體含量很少。晶粒度都是8.5級，晶粒大多數都有一定的變形（圖5、圖6），綜合來看，夾雜物和組織對三角區裂紋沒有顯著影響。

表1 低倍組織結果

表2 化學成分分析

圖3 L119-09999夾雜100倍

圖4 L119-09999夾雜400倍

圖5 L119-09999組織100倍

圖6 L119-09999組織400倍

3 攻關措施與效果

綜合上述分析情況來看，造成帶鋼表面縱向裂紋缺陷主要原因是C含量和錳硫比偏低，結果現場生產情況，決定采取以下措施。

3.1 攻關措施

3.1.1 提高C含量

提高C含量主要采取一下措施：①根據轉爐裝入鐵水廢鋼情況準確判斷、吹煉過程噴濺情況和終點情況準確判斷出鋼量和氧含量情況；②提高擋渣率，同時根據出鋼量和氧含量情況準確判斷合金加入量和脫氧劑加入量；③根據鋼水情況進行準確微調成分；④保證吹氬時間≥4min，確保鋼水成分均勻性，防止鋼水成分不具代表性誤導增碳劑不加量[5]。

3.1.2 提高錳硫比

Mn含量一定的情況下，提高錳硫比的重點在于合理降低鋼液S含量，降低S含量主要采取一下措施：①加強與煉鐵工序的溝通，降低進廠鐵水S含量，當鐵水S含量高不發避免時，可采取折罐稀釋法進行操作，當鐵水S含量高于進廠規定上限值時采取退鐵鑄鐵操作；②轉爐裝入操作保證熱量稍富裕，吹煉過程保證溫度較高一點，有利于脫S，必要時可以采取“雙渣”操作；③提高擋渣率，減少出鋼過程下渣，減少回S量。當鋼液S含量無法降低到理想值時，可以適量補假Mn鐵合金，提高鋼液Mn含量[6]。

3.1.3 攻關效果

通過采取以上兩種主要攻關措施，煉鋼五廠板坯C含量控制在0.17%～0.19%，錳硫比控制在25～30，三角區裂紋缺陷板坯減少85%，帶鋼表面縱向裂紋缺陷也有了明顯改善。

4 結論

（1）通過現場分析，確定Q235B帶鋼表面缺陷為縱向裂紋缺陷。

（2）通過原因分析，確定造成該缺陷的原因是板坯三角區裂紋，并且造成三角區裂紋的主要原因是板坯C含量和錳硫比均偏低。

（3）通過采取提高C含量和錳硫比的攻關措施，明顯減輕了板坯三角區裂紋和帶鋼表面縱裂缺陷，減少了熱卷廠帶鋼質量廢品量。