减少Q235B板坯三角区裂纹生产实践

李维华，郑忠玉，林致明*，王 伟，牟永安，陈贵和，张子彦，王光文

（福建三宝钢铁有限公司技术中心，福建 漳州 363000）

根据三宝集团公司高层战略管理规划，公司1500mm耐腐蚀热轧卷板项目于2019年6月下旬顺利热试并投产，Q235带钢也作为主打产品进行日常生产，热卷厂生产线为全连轧带钢生产线，生产工艺流程为加热（双蓄热式步进加热炉）－除鳞（炉后除鳞箱）－粗轧（二辊平辊+三立辊五连轧）－切头尾－高压水精除鳞－精轧（立辊轧机+八机架四辊轧机）－卷曲－打包－喷码，生产原料板坯厚度为150mm/160mm/180mm，宽度为500mm～900mm（活动可调），定尺长度为7m～10m，由炼钢五厂120转炉配套配套一台4机4流板坯连铸机生产。由于没有板坯和带钢生产经验，生产之初发现铸坯三角区裂纹比率达到45%以上，裂纹非常严重炉次可达到回炉的级别，并且带有三角区裂纹的铸坯在轧制后导致带钢表面出现裂纹、结疤、折叠、氧化铁皮等不同类型的缺陷，因此，消除板坯三角区裂纹是炼钢五厂当前必须解决的课题。

1 Q235B带钢纵裂缺陷现状

2019年7月初，热卷厂操作人员在带钢产品仓库检测过程中，发现Q235B带钢表面出现如图1所示的“划线状”的表面纵裂缺陷，如图1所示，同时在冷弯试验过程中出现开裂现象。

图1 纵裂局部宏观情况

通过从现场剪取试验样进行表面宏观分析，发现裂纹十分明显且手感深度很强，并且裂纹部位处本身较正常部位发黑，说明在加热过程中发生了氧化，此缺陷为典型的带钢表面纵向裂纹缺陷[1]。

2 Q235B带钢纵裂缺陷原因分析

针对带钢纵裂缺陷原因分析的方法有很多，一般是对比无缺陷样，对缺陷部位进行化学成分分析、低倍酸洗、金相组织形貌和力学性能等相关分析[2]，通过对比法来查找原因。结合公司现场生产情况，决定采用低倍分析、化学成分分析和金相分析。

2.1 低倍分析

取炉号L119-09997低倍试样，酸洗采用体积分数为50%的盐酸水溶液进行热酸蚀，酸液温度为65℃～80℃，酸浸时间30min，待到预定时间后用流动的热水冲刷试样，观察是否存有裂纹、疏松、皮下气孔和非金属夹杂物等缺陷，酸洗结果如图2和表1所示，从低倍检验结果来看，造成带钢纵裂缺陷的主要原因是三角区裂纹。

图2 酸洗低倍组织

2.2 化学成分分析

此次分析取五缺陷的带钢对比样4个炉次，炉号从L119-09995～L119-09999共5个炉次的化学成分如表1所示，从表2中可以看出，缺陷试样C含量和锰硫比均偏低。

缺陷样C含量处于0.08%～0.16%之间，钢液在连铸工序冷却过程中易发生包晶反应：，该反应伴随相变过程产生线收缩导致3%以上的体积收缩，Q235钢固液两相区相对较宽，枝晶间偏析较大推迟凝固，有效坯壳厚度降低，容易发生鼓肚，当鼓肚变形超出一定限度时，将导致铸坯撕裂，形成三角区裂纹；因固态钢中硫溶解度低，一般情况下，锰硫比小于25时，S更容易与Fe结合形成低熔点FeS，以I类硫化物夹杂形式分布于晶界处，引起晶界脆性，将明显提高三角区裂纹几率[3，4]。

2.3 金相分析

针对缺陷样进行金相试验，分析夹杂物和组织情况，分析结果如图3、图4、图5和图6所示，分析可知其夹杂物是球状氧化物0.5e级(图3、图4)，显微组织是铁素体加珠光体，其中珠光体含量很少。晶粒度都是8.5级，晶粒大多数都有一定的变形（图5、图6），综合来看，夹杂物和组织对三角区裂纹没有显著影响。

表1 低倍组织结果

表2 化学成分分析

图3 L119-09999夹杂100倍

图4 L119-09999夹杂400倍

图5 L119-09999组织100倍

图6 L119-09999组织400倍

3 攻关措施与效果

综合上述分析情况来看，造成带钢表面纵向裂纹缺陷主要原因是C含量和锰硫比偏低，结果现场生产情况，决定采取以下措施。

3.1 攻关措施

3.1.1 提高C含量

提高C含量主要采取一下措施：①根据转炉装入铁水废钢情况准确判断、吹炼过程喷溅情况和终点情况准确判断出钢量和氧含量情况；②提高挡渣率，同时根据出钢量和氧含量情况准确判断合金加入量和脱氧剂加入量；③根据钢水情况进行准确微调成分；④保证吹氩时间≥4min，确保钢水成分均匀性，防止钢水成分不具代表性误导增碳剂不加量[5]。

3.1.2 提高锰硫比

Mn含量一定的情况下，提高锰硫比的重点在于合理降低钢液S含量，降低S含量主要采取一下措施：①加强与炼铁工序的沟通，降低进厂铁水S含量，当铁水S含量高不发避免时，可采取折罐稀释法进行操作，当铁水S含量高于进厂规定上限值时采取退铁铸铁操作；②转炉装入操作保证热量稍富裕，吹炼过程保证温度较高一点，有利于脱S，必要时可以采取“双渣”操作；③提高挡渣率，减少出钢过程下渣，减少回S量。当钢液S含量无法降低到理想值时，可以适量补假Mn铁合金，提高钢液Mn含量[6]。

3.1.3 攻关效果

通过采取以上两种主要攻关措施，炼钢五厂板坯C含量控制在0.17%～0.19%，锰硫比控制在25～30，三角区裂纹缺陷板坯减少85%，带钢表面纵向裂纹缺陷也有了明显改善。

4 结论

（1）通过现场分析，确定Q235B带钢表面缺陷为纵向裂纹缺陷。

（2）通过原因分析，确定造成该缺陷的原因是板坯三角区裂纹，并且造成三角区裂纹的主要原因是板坯C含量和锰硫比均偏低。

（3）通过采取提高C含量和锰硫比的攻关措施，明显减轻了板坯三角区裂纹和带钢表面纵裂缺陷，减少了热卷厂带钢质量废品量。