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转炉45#钢内裂分析

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赵修领,闵凡启,刘 军
(莱芜钢铁股份有限公司,山东 莱芜 271104)
摘   要:针对45#圆钢低倍检验内裂率升高问题,采用电子探针扫描电镜对内裂试样进行了组织、夹杂物成分定性分析及氧含量、硫含量的测试。结果表明,转炉45#钢内裂主要是由夹杂物造成的;裂纹形态包括氧化物夹杂造成的裂纹以及成分偏析、硫含量高形成的偏析线裂纹。通过优化转炉精炼脱氧工艺,控制钢中氧含量在8.0×10-3%以下,内裂率由46.5%降至3.3%。
关键词:45#钢;内裂;夹杂物;成分偏析
中图分类号:TG142.1      文献标识码:B      文章编号:1004-4620(2003)03-0046-03
Internal Crack Analysis of Converter Steel Grade 45
ZHAO Xiu-ling, MIN Fan-qi, LIU Jun
(Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd., Laiwu 271104,China)
Abstract:Aiming at the problem of rising internal crack rate of grade 45 round steel,the structure,inclusion composition qualitative analysis and the content of oxygen and sulphur of the internal crack samples are tested by electron probes scan microscope.The result shows that the internal cracks are mainly caused by the inclusion,the shapes of cracks are crack caused by oxide and segregation line cracks caused by composition segregation and high sulphur content.By optimizing the refining deoxidation technology of converter,the oxygen content in steel is controlled under
8.0×10-3% and the internal crack rate is decreased from 46.5% to 3.3%.
Key words:grade 45 steel;internal crack;inclusion;composition segregation
     近年来,莱芜钢铁股份有限公司(简称莱钢)转炉生产的45#钢成材后的质量状况一直较为稳定,其中莱钢轧钢厂中小型车间低倍检验内裂率稳定在20%左右,莱钢锻压厂因产品规格较小,内裂情况好于中小型车间,稳定在6.8%左右。2002年7月,两厂45#圆钢低倍检验内裂率均突然持续上升,并一度影响到转炉45#钢的正常生产。下面以中小型材为例对转炉45#钢内裂原因进行分析。表1是2002年1~7月中小型车间45#圆钢内裂情况。
表1 2002年1~7月转炉45#圆钢内裂率 %
月 份     1     2     3     4     5     6     7
内裂率     23.8     23.7     13.4     19.2     9.6     17.4     46.5
1 45#钢内裂检验与分析
1.1 低倍检验
     2002年7月14日,对45#圆钢低倍检验发现,裂纹数量多、分布广且裂纹细长,多数炉次酸洗后内裂与表面裂纹同时出现。塔形检验发现纵向裂纹密集,多数长度在15mm以上,部分贯穿塔形试样的整个台阶(超过40mm)。对连铸坯横断面剖开后做低倍酸洗检验,发现内裂程度并不象预期的那么严重,裂纹的粗细、长度与成材后钢材上发现的裂纹相当,单位横截面面积内的裂纹数量明显少于钢材上的裂纹数量。
1.2 高倍检验
     从低倍检验发现内裂的圆钢上取高倍横向试样,采用扫描电镜分析,发现内裂有两种形态:(1)不经过酸洗腐蚀就能发现(简称“裂纹1”),裂纹形态见图1~3;(2)经过酸洗腐蚀后才能发现(简称“裂纹2”),裂纹形态见图4~5。
图1 放大后裂纹形态(未腐蚀)
图2 裂纹内夹杂物(未腐蚀)



IP属地:河北1楼2010-05-04 10:51回复

    图3 部分夹杂物尺寸达到50μm
    图4 裂纹形态
    图5 裂纹内夹杂物
       从图1~3可知,所谓“内裂”实际上是由单个夹杂物造成的裂纹连成一排形成的,有的夹杂裂纹并没有连接在一起而成大裂纹。其金相组织为铁素体+珠光体;夹杂物尺寸大的超过50μm,裂纹不沿晶界分布。
       “裂纹2”的金相组织为网状铁素体+珠光体,裂纹沿晶界分布,内部有夹杂物,其末端与网状铁素体晶界重合,是一种偏析线条纹。对有内部裂纹的转炉45#圆钢取纵向试样进行分析,结果表明:不论低倍检验内裂形态如何,钢材都存在严重的带状组织,带状组织处有夹杂物存在。
    1.3 夹杂物检验
         利用LEOCDXR-8800A电子探针扫描电镜对高倍下发现的夹杂物进行能谱成分分析。结果见表2~5。由表可知:
         (1)“裂纹1”的夹杂物主要是以氧化亚铁、硅酸盐为主的复合氧化物,并且含有元素钙,其硬度较高,稍变形。
         (2)“裂纹2”的夹杂物主要是以硫化锰、铁锰硫化物固溶体为主的硫化物,硬度较低,易变形,沿变形方向延伸,常沿晶界分布。
         (3)偏析带处的“Mn”比正常晶界处含量低,主要是由此处的“Mn”形成了硫化物造成的。
         (4)纵向夹杂物主要是以硫化锰、铁锰硫化物固溶体为主的硫化物,硬度较低,易变形,沿带状组织(晶界)分布。
    表2 “裂纹1”夹杂物成分 %
    项 目     O     Si     Ca     Fe     合 计
    夹杂物1     27.08     61.80     0.22     10.90     100
    夹杂物2     26.01     0.33     0.14     73.51     100
    表3 “裂纹2”夹杂物成分 %
    项 目     S     Mn     Fe     合 计
    夹杂物1     33.97     58.20     7.83     100
    夹杂物2     23.03     40.85     36.12     100
    表4 偏析带成分 %
    项 目     Si     Mn     Fe     合 计
    偏析晶界     0.31     0.41     99.27     100
    正常晶界     0.33     0.77     98.90     100
    表5 纵向夹杂物 %
    项 目     S     Mn     Fe     合 计
    夹杂物1     33.66     60.98     5.36     100
    夹杂物2     29.20     51.96     18.83     100
    夹杂物3     28.18     49.40     22.42     100
    1.4 氧含量分析
         由于电炉45#钢在低倍检验时没有发现“内裂”,为此对转炉及电炉45#钢的氧含量进行了统计分析,结果见表6~7。由表可知:(1)转炉45#钢的氧含量明显高于电炉45#钢,最高达到16.06×10-3%;(2)钢中氧含量越高,内裂越严重;(3)没有内裂的转炉45#钢,氧含量都在8.0×10-3%以下。
    


    IP属地:河北2楼2010-05-04 10:51
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      2.3 改进后效果
           莱钢炼钢厂改进精炼工艺后,中小型材45#钢内裂情况迅速改善。2002年8月29日,莱钢轧钢厂中小型车间生产的φ65mm圆钢30炉中,只有1炉内裂,内裂长度只有3mm。对此期间生产的钢材取2炉样进行分析,表明钢中氧含量都在8.0×10-3%以下(见表10)。低倍检验情况见表11。
      表10 转炉45#钢气体分析
      炉 号     规格/mm     N/×10-3%     O/×10-3%     内裂/mm
      Y023-11733     φ65     8.34     6.64     无
      Y022-11949     φ65     6.59     7.46     无
      表11 2002年7~8月转炉45#钢低倍检验结果
      日 期     规格/mm     检验炉数     内裂数/支     内裂率/%
      07-11~17     φ38~φ55     128     59     46.1
      07-18~24     φ55~φ60     60     28     46.7
      08-1~7     φ60~φ65     19     6     31.6
      08-8~14     φ50~φ65     181     25     13.8
      08-15~21     φ40~φ65     108     13     12.0
      08-29     φ65     30     1     3.3
           在完善精炼工艺、强化脱氧的同时,硫化物也得到了控制。随机从2002年8月29日生产的转炉45#钢中抽取2炉(Y023-11173、Y021-11992)做横向、纵向高倍检验,结果表明:横向无偏析及硫化物,纵向存在一定程度的带状偏析及硫化物,但程度比以前明显减轻。
      3 结论
      3.1 转炉45#钢内裂主要是由夹杂物造成的。因此,连铸坯上细小的裂纹在轧制时难以焊合,并造成了裂纹富集。
      3.2 转炉45#钢内裂有两种形态,一种是因钢中氧含量高,形成氧化物夹杂,使坯材中夹杂物多而造成的裂纹;另一种是因钢材存在严重的成分偏析,硫含量较高而形成的偏析线裂纹,这种裂纹只有在酸洗腐蚀后才会出现。
      3.3 钢中氧含量在8.0×10-3%以下,一般不会形成内裂;钢中氧含量在10.0×10-3%以上时,都存在内裂;钢中氧含量在(8.0~10.0)×10-3%时,则可能形成内裂。建议控制钢中氧含量在8.0×10-3%以下。
      3.4 控制钢中氧化物与硫化物夹杂的关键在精炼工序。
      


      IP属地:河北4楼2010-05-04 10:51
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        回复:5楼
        你有没有照片或是别的能让我看到裂纹情况的的东西,我想我应当知道是何原因的,可以发到我的QQ上,869486074


        6楼2010-09-11 11:26
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