冶煉和澆鑄特性對含鈮鋼坯熱塑性的影響

　　一些資料顯示，普通碳素錳鋼和微合金鋼的塑性下降，是含各種化學成分牌號固有的。然而許多工廠順利地生產了那些含鈮的牌號。澆鑄時常常出現裂紋，與冶煉和澆鑄工藝、雜質含量、過熱值超過液相線的波動、鋼包溫度不均勻的分布、鑄速降低、過度的二冷等有關。本文研究的主要目的：排除這些原因有助于降低或消除裂紋的形成，改善整個產品品種的表面質量和顯微組織。

　　1、煉鋼生產和工藝狀況為獲得低雜質含量的高質量鋼必須采用各種控制雜質含量的方法，因為在冶煉和精煉期脫除雜質反應的動力學和熱力學不同，有時可能與根本任務相矛盾。冶金工作者開始生產微合金化的復雜牌號時會含高的雜質含量，從而導致出現裂紋、表面質量低和偏析。生產具有附加值的高質量鋼材時雜質含量應該符合下列標準：◆磷：0.015%最大值；◆硫：0.010%-0.015%非重要用途；0.005%-0.010%調整夾雜物形狀用鈣處理，重要用途；◆氧：15‰最大值；◆氫：< 2‰重要用途；◆氮：盡可能更低水平（氧氣轉爐< 5‰，電弧爐< 6‰）。

　　2、殘余元素對可澆性和熱塑性的影響作為解決含鈮鋼鑄坯表面質量問題方法的第一步推薦用鈣進行處理并降低硫含量到0.02%-0.010%.用鈣處理不能保證沒有缺陷，但極大提高了表面質量和內部純度的概率。

　　硫含量必須保證在相當低的水平，以便降低沿奧氏體晶界析出有害細彌散硫化物的趨勢。用鈣處理保證球化硫化錳夾雜物和提高凝固坯經過鑄機矯直區段時的韌性。

　　通常認為，氮對含鋁鋼和微合金鋼的塑性有不利影響。為避免橫向裂紋，氮含量水平應盡可能低。在一些情況下加入鈦對熱塑性有不良影響。但是，如果對低氮含量（0.005%N）碳錳鋼加鈦，在低速冷卻時可以提高熱塑性。通常Ti：N=4.5：1.0時達到更好的塑性。針對電爐煉鋼生產特有的高氮含量（0.010%N）鋼，推薦降低鈦含量（0.01%），以便減少含鈦微粒數量。此外，必須降低溶解鋁含量，以便抑制剩余氮形成一氮化鋁。至于C-Mn-Nb-Al類鋼，那么此處關于鈦的那些推薦有用。通常這些鋼中有鈮和鋁對塑性下降影響弱小，因為這些元素會增大含鈦微粒。一旦鈦與氮化合，剩下的氮會產生良好影響，因為高的氮含量促進高溫下兩相的析出。

　　3、控制氮含量提高抗裂性研究表明鋁脫氧鋼的氮含量越低，板坯表面質量橫向裂紋指標越低。為使板坯連鑄機中間包的氮含量低于6‰。推薦如下：

　　在完整生產過程中各企業必須保持鐵水鈦含量高于0.10%，因為鐵水鈦越大，氮越小。氧氣轉爐冶煉時避免后吹。降低出鋼溫度，因為轉爐最終停吹傾爐時氮含量隨出鋼溫度提高而提高。出鋼溫度越高，氮含量值波動越大。

　　4、限制氫含量在中碳鋼和高碳鋼，以及含大量錳、鉻和鎳的鋼中，特別是用于生產重型型鋼的那些鋼中，主要觀察氫的影響。在鉻錳鋼、鉻硼鋼和鉻鉬鋼中必須控制氫含量。這種控制很重要，且在這些重要牌號中氫含量不應超過2‰。除這些鋼外，由于對更大韌性和改善低溫性能發展需要，微合金高強鋼也應該控制氫含量。

　　冶煉、爐外處理和澆鑄時期，氫可能從各種來源進入鋼水中。電弧爐或氧氣轉爐出鋼時空氣氣泡能浸入鋼中，被流入鋼包的鋼流攜帶，因此引起吸氫。氫的第二個主要來源是進入這些添加物中的水分，如石油焦炭，造渣劑和鐵合金等。生產強度級S355以上的厚板、型材和板材時應按正常原理控制氫的來源。

　　溶解在鋼水中的氫影響到連鑄坯的塑性和力學性能。除裂紋外，由于澆鑄過程中坯殼黏到結晶器壁上，偏高的氫含量能提高拉漏率。

　　5、控制硫含量硫會提高高溫加工鋼時表面裂紋數量，它同時能增加夾雜物量，從而對最終產品的力學性能有不利影響，所以必須控制硫濃度并保持在盡可能最低水平（除易切削鋼外）。特殊用途鋼鐵水的硫含量不應超過0.015%.鋼包中脫硫反應在硅化鈣幫助下降低硫含量到0.003%-0.009%.

　　一些情況下硫化錳夾雜物是含鈮鋼連鑄坯塑性低的主要原因。基本上硫化錳與晶間斷裂密切聯系。含鈮鋼對溶解硫含量很敏感，硫有沿晶界偏析的趨勢。

　　6、影響熱塑性的因素在顯微組織水平中有4個影響熱塑性的主要因素。變形速度、晶粒度、析出相含量和夾雜物數量屬于最重要之列。依靠提高鑄速、提高彎曲時變形速度和縮小晶粒度（通常< 200μm）可以提高塑性。提高變形速度降低沿晶界的蠕變，而較小的晶粒度降低沿晶界裂紋的擴展率。

　　熱塑性的國際研究在這個研究工作框架內，進行從各國包括中國、巴西、北美和歐洲國家鑄鋼廠獲得試樣的熱塑性研究。試樣來源將是微合金（Nb，V和/或Ti）低碳、包晶和中碳牌號鋼，處于化學成分范圍的硫和磷含量水平不同，生產廠家遇到的困難是產生裂紋。為實現熱塑性的研究，試樣將由各國鑄鋼公司提供。與公司試樣一起提交連鑄機和軋制參數來處理，以便試驗條件符合澆鑄的實際過程。