非真空精炼优质碳素结构钢、油井管管坯钢等大规格棒材白点缺陷控制技术的研发①

2016-09-24陈子坤侯海新

现代冶金 2016年2期

关键词：点缺陷结构钢碳素

袁　敏，陈子坤,侯海新

(江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司，江苏淮安　223002)

非真空精炼优质碳素结构钢、油井管管坯钢等大规格棒材白点缺陷控制技术的研发①

袁敏，陈子坤,侯海新

(江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司，江苏淮安223002)

研究了江苏沙钢集团淮钢特钢公司所生产的不通过RH炉的优质碳素结构钢、油井管管坯钢等大规格棒材白点缺陷的消除与防范。

优质碳素结构钢；精炼； RH炉；白点缺陷

引　言

本生产线为江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司于2008年初调试、投产。原建保温坑容量小，只有1000 t，除个别新品钢种外，如优质碳素结构钢、合金结构钢全需通过RH炉精炼，轧钢线采用堆垛缓冷工艺来预防和消除白点缺陷；而管坯钢全部需通过RH炉精炼，轧钢线采取入坑缓冷工艺。调试初期，四轧厂保温坑缓冷容量有限，生产组织不畅；四轧厂材库通风，密闭性不是很好；钢材使用链条吊运，不能达到吸盘吊运密集堆垛的功能，钢材不能达到良好的缓冷效果，导致大量钢材发生白点质量缺陷；为防止白点的发生，生产的钢种全部需通过RH炉，使得本工艺的生产成本增加。

1　工艺介绍

本生产线生产优特钢的常规工艺路线为：

转炉→LF精炼→( RH炉精炼→)大圆坯连铸→开坯轧制→热连轧(Φ70～250 mm大规格棒材)→空冷/坑冷缓冷→大规格棒材无损探伤检验(是否发生白点)→大规格棒材性能检验(是，白点确认)

经国内特钢企业多年实践认为，含碳量≥0.20%的优质碳素结构钢，合金钢中如Cr,Mn,Ni,V等元素都是第四周期与铁晶格尺寸相近的元素，其与Fe的半径相近，容易形成置换固溶体，合金元素周边的晶格易发生畸变，产生短程应力区，通过这种畸变使钢的强度增加，也使塑性降低。因此Cr,Mn,Ni,V钢是白点敏感钢种，也即是应力裂纹敏感钢种。本生产线所生产的油井管管坯钢，Mn含量较高，也是典型的白点敏感钢种；另如 Cr钢、CrMo钢、CrSi钢、CrMn钢、CrNi钢、CrMnSi钢、CrNiMo钢等合结钢，弹簧钢、轴承钢、工具钢、模具钢等均易产生白点,合金钢中的白点如图1所示[1]。

图1　合金钢白点

“白点”在横向、纵向酸浸试样上均表现为锯齿状细裂纹，裂纹的分布不规则，在纵向淬火断口上“白点”呈圆形或椭圆形银亮色的粗晶斑点，斑点直径通常在几毫米之内，有时也可能达到几十毫米。

钢材在进行热加工后，为了改善钢材的内部组织性能，可以将钢材入坑缓冷，控制钢材的冷却速度，可以缓慢缓解钢中的内应力，有利于钢中残余氢的缓慢释放，从而避免了钢中白点缺陷的产生。

2　技术方案

2.1理论分析

目前困扰特钢生产的是在钢中容易产生白点，白点是特殊钢钢材质量缺陷中最可怕、危害最大的一种缺陷，是所有优质碳素结构钢、合金结构钢、管坯钢等高要求特殊钢标准中，都明确规定不允许存在的缺陷。

目前普遍的观点认为，钢中产生白点是由于钢液中的氢含量过多，在钢中内应力的共同作用下，白点敏感性钢在某一温度范围内冷却较快时，过饱和的氢原子脱溶析集到疏松等空隙中合成氢分子气泡产生巨大压力，并与钢相变时产生的局部应力相结合，致使钢材内部产生细裂纹[2]。目前一般采用的白点防范措施有钢液进行真空脱气处理、钢坯保温(入坑)缓冷、轧材入坑缓冷或钢材覆沙缓冷，总的目的都是通过缓慢冷却，有效避开了钢材在白点易形成温度区间(100～300 ℃)的急冷，使钢中残余氢得以析出，并释放钢中内应力(包括热应力、组织应力和加工应力)。

根据现场生产实际及RH炉生产能力较低等客观因素，为防止和消除白点缺陷，降低生产成本，作者突破原外方钢材不入坑缓冷的工艺理念，建议并积极申报修建、增加缓冷坑，提出并积极调试如45#钢等碳结钢和25Mn2，28Mn2，30Mn2，37Mn5等油井管管坯钢钢水不过RH炉，采用并优化入坑缓冷工艺。

2.2应对措施及技术方案

对所生产钢材的钢种、规格、入坑温度、入坑时间等进行跟踪记录，详细了解所生产钢材各个过程的性能指标，为建立相应的入坑缓冷制度提供第一手资料。

根据所制定钢材入坑缓冷制度，控制钢材下冷床温度，严格执行钢材的入坑缓冷时间以确保钢材的出坑温度，现行缓冷参数如表1所示,本生产线大规格合金钢棒材完全杜绝了白点质量缺陷的产生。