錳硫比對HRB400E直接軋制劈頭的影響

關文博

（山西建邦集團通才工貿有限公司， 山西 臨汾 043400）

山西建邦集團通才工貿有限公司煉鋼廠，在采用直接軋制技術供給軋鋼工序軋制HRB400E 時，時常出現鋼坯在初軋3～6 架軋機頭部劈裂，導致軋制生產無法順利進行。針對此現象，經過成分統計分析認為成分 m（Mn）/m（S）參數過低，導致鋼坯的熱塑性降低，在軋制過程中容易出現此類缺陷。通過對m（Mn）/m（S）參數的優化，加強爐后脫氧工作，保證了鋼坯質量和生產順行。

1 生產現狀

1.1 鑄機基本參數

山西建邦集團通才工貿有限公司煉鋼廠現有60 t 頂底復吹轉爐3 座，70 t 精煉爐2 座，六機六流方坯連鑄機3 座，斷面分別為150 mm×150 mm 和160 mm×160 mm。主要生產鋼種為 Q195、Q235、HPB300、HRB400（E）、HRB500E、MG335、MG400、MG500、30MnSi、45-75 鋼、SWRH82B 等。其中 2 號連鑄機的設計基本參數見表1。

表1 連鑄機基本參數

1.2 直接軋制軋機劈裂的問題

2 號連鑄機主要生產鋼種為HRB400E，與軋鋼高線軋制相匹配。在鋼坯直接軋制過程中，經常出現鋼坯在初軋3～6 架出現劈裂現象，見圖1。不僅極大影響到生產的順利進行，而且高溫鋼坯在偏離了軋制軌跡后容易出現破環、燒傷設備等現象。

圖1 初軋劈頭現象

2 數據統計與分析

2.1 m（Mn）/m（S）與直軋劈頭的關系

統計2019 年10 月—11 月的生產、直軋數據，共計直軋48 455 支，直軋劈裂20 支，詳情見表2 和圖2。

表2 m(Mn)/m(S)與直軋劈裂數據

圖2 m(Mn)/m(S)與直軋劈裂的關系

從表2 和圖2 可以看出，累計直軋直軋48 455支，直軋劈裂 20 支，劈裂比例為 0.041%；m（Mn）/m（S）低于20，直軋劈裂占直軋數的0.813%，這個比例是 0.041%的 19.7 倍；m（Mn）/m（S）在 20～25 之間，直軋劈裂占直軋數的0.049%，這個比例是0.041%的 1.2 倍；m（Mn）/m（S）在 25～30 之間，直軋劈裂占直軋數的0.013%，這個比例是0.041%的0.31 倍；m（Mn）/m（S）高于 30，直軋 4 029 支，無堆鋼。

2.2 S含量與直軋劈頭的關系

表2 S 含量與直軋劈裂數據

圖3 S 含量與直軋劈裂數據

從表 2 和圖3 可以看出：w（S）低于 0.030%，直軋劈裂占直軋數的0.008%，這個比例是0.041%的0.2 倍；w（S）在 0.031%～0.032%，直軋劈裂占直軋數的 0.055%，這個比例是 0.041%的 1.33 倍；w（S）在0.033%～0.036%，直軋劈裂占直軋數的0.044%，這個比例是0.041%的1.06 倍。

2.3 配水調整與直軋劈裂的關系（見表3）

表3 配水調整與直軋劈裂的關系

從表3 看出，累計調整配水5 次，其中下調水量調整2 次，直軋劈裂倍數分別為整體的0.23 倍和1.25 倍，無明顯對應關系；但漏鋼比例分別為整體的2.91 倍和5.57 倍，可以看出下調水量后生產事故明顯增多；恢復正常配水兩次，直軋劈裂倍數分別為整體的0.69 倍和1.61 倍，無明顯對應關系；但漏鋼比例分別為整體的1.75 倍和0.17 倍，可以看出恢復水量后生產事故有降低；1-3 流一段使用4 165 噴嘴后（6 流使用4 765，其他流次6 065），直軋劈裂倍數為整體的0.96 倍，與整體比例基本接近；漏鋼事故尚未出現。

3 Mn/S對軋制劈裂的原因分析

鋼液中S 含量的增加會影響鋼的性能，鋼液中的S 在凝固過程中容易同Fe 形成低熔點II 類硫化物FeS，并分布于晶界處，從而引起晶界脆性，大大降低了鋼的臨界應變值，使鋼的強度、延性降低，最終造成鑄坯內裂的出現[1]。因此，S 含量越低，產生裂紋的幾率就越小。而Mn 能有效控制鋼液中的S 形成MnS，減少形成FeS，MnS 的熔點相比要高，能增加鋼的強度和延性，有效控制裂紋等的產生[2]。

當鋼中O 含量較高，S 含量也高，且Mn 含量低的時候，在鋼中會同時形成FeS 和FeO，這兩種物質結合形成的化合物熔點相比單獨的FeS 還要低，會極大降低鋼的強度和延性，加大鋼坯裂紋的產生概率。

當然，盡管S 含量越低，產生裂紋的幾率就越小，但一味追求低S 含量必然會增加生產成本，降低產品在價格上的競爭力[3]。因此，在控制鋼中的S 含量滿足工藝要求的情況下，考慮提高錳硫比來進一步降低裂紋發生的幾率。

4 調整措施

為了減少直軋鋼坯頭部劈裂的問題，主要方向為控制鋼水中S 含量，當S 含量較高，無法在鋼包內去除時可采用適當提高Mn 含量，增加MnS 的比例來減輕鋼的裂紋敏感性，推薦的m（Mn）/m（S）在30以上，考慮脫S 難度，增加Mn 導致的成本增加等問題，m（Mn）/m（S）應不低于 25。此外，保證鋼水的脫氧，防止出現FeS 和FeO，也能有效控制直軋鋼劈頭現象。

此外，通過適當弱化連鑄二冷配水，穩定鋼坯質量，減少內部裂紋等級，也可減少直軋鋼劈頭現象。

5 效果

通過采取上述措施，2019 年12 月—2020 年2 月，HRB400E 直軋鋼的 m（Mn）/m（S）均值達到了 23.5，直軋鋼的劈裂比例為0.015%，取得了明顯的效果。