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65Mn钢种起皮分析与控制探讨

汪红有1，杨丽2

(1.唐山国丰钢铁有限公司 2.唐山科技职业技术学院)

摘 要：通过对65Mn钢种表面起皮缺陷进行SEM扫描电镜及EDS能谱检测，分析了可能导致缺陷的原因并制定了确保精炼周期、钙处理和软吹效果、连铸保护浇铸以及上调中包温度等控制夹杂物的针对性措施。

关 键 词：起皮；检测；夹杂物控制

0 前言

唐山国丰钢铁有限公司是具有年生产钢800万t的民营钢铁企业，进入2010年为扩大品种钢数量，提高效益，公司开发65Mn品种，但用户使用过程中发现产品表面起皮现象，产品性能受到影响。笔者主要针对起皮的实验室SEM扫描电镜、EDS能谱检测及钢厂实际生产中夹杂物的控制加以阐述。

1 缺陷SEM扫描电镜及EDS能谱检测

1.1 起皮缺陷及取样

65Mn钢经轧制后板面出现如图1所示的宽度为3mm、长度为11mm的起皮缺陷。

1.2 SEM扫描电镜及EDS能谱分析

使用S-4800型场发射扫描电子显微镜，放大倍数为20～80万倍，分辨率为20μA的条件下结合能谱分析定量确定缺陷表面组织的成分，如图2和表1所示。

通过电镜照片可观察出缺陷处为明显的起皮现象。在缺陷区域内将铁皮掀开，里面存在大量凹坑，底部存在大量疏松的颗粒状物质；通过扫描电镜及能谱成分分析可知，缺陷部位表面所含元素主要为Fe、Si、O、Al、Mg和Ca等夹杂元素，该夹杂物主要为SiO2或者Al2O3和MgO的复合夹杂或者FeO、Al2O3、MgO、CaO和SiO2等搭配起来的复杂硅酸盐或硅铝酸盐。根据缺陷表现形式可以判断，该缺陷处存在大量颗粒状物质，尺寸为3～30μm大小不等；根据起皮处的轮廓形貌特征以及能谱分析结果可推断该缺陷可能是来自：

1)Al、Ca和Si元素可能是来自炼钢过程中的脱氧产物。

2)Si和Mg元素可能是来自耐火材料被钢液或炉渣化学侵蚀的脱落产物。在热轧过程中沿加工方向扩展后破裂，造成起皮等缺陷[1]。

2 生产过程分析

针对65Mn铸坯出现的起皮缺陷问题，对精炼及铸机工艺关键控制点进行分析。

2.1 精炼周期

图3为LF精炼周期对比。

由图3可知，LF精炼周期明显缩短，平均减少9min，造成夹杂物上浮时间不够，使钢水中存在脱氧产物，污染钢水并造成铸机套眼。

2.2 铸坯全氧

图4为铸坯全氧对比。

由图4可知，铸坯全氧上升有较大趋势，中包使用挡墙、挡坝为镁质耐材，其污染钢水，且此钢种的浇钢温度低夹杂物不易上浮。

3 制定措施

通过电镜及能谱分析结合生产过程关键控制点的数据对比，初步确定65Mn铸坯起皮缺陷是精炼周期不足和连铸中包使用镁质耐材造成的，为避免此类缺陷的再次发生，制定以下措施[2]。

1)正常炉次精炼周期必须≥28min，精炼钙处理过程中，铝钙线喂线速度≥2.5m/s，保证喂线速度以及喂线位置，提高Ca的收得率。软吹时间要≥5min，即总的精炼周期≥33min，尤其是调整合金的炉次，充分保证夹杂物上浮的时间，软吹时间必须≥8min。

2)在原工艺基础上，上调中包浇铸目标温度5～10℃，保证夹杂物上浮时间。

3)保证浇铸过程中包液面的稳定，控制结晶器液面的波动小于±3mm，保持液面稳定。

4)大包应保证大包套管与大包连接处密封性良好，保证大包套管垂直，做好保护浇铸工作，大包更换应在2min内完成。

5)浸入式水口使用自动渣线，插入深度控制在100～160mm范围内。

6)65Mn换水口时形成弯月面过大，容易造成漏钢，根据我厂单浇次的浇铸状况，不必考虑换水口的操作。如因套眼事故发生的水口絮流，做拉下处理，严禁换水口。

4 结语

通过保证LF精炼周期让夹杂物有时间充分上浮和铸机中包温度上调及禁止换水口、控制结晶器液面波动等措施，我厂65Mn钢种未再出现起皮质量缺陷。

参 考 文 献

[1]   崔忠圻.金属学与热处理.北京：机械工业出版社，2000：192-193.

[2]   蔡开科，程士富.连续铸钢原理与工艺.北京：冶金工业出版社，2003：226-227.