中铁含[B]钢的生产实践

秦新林 宇文二卫 宁伟利 黄小军 张之忠

沧州中铁炼钢厂含[B]钢的生产存在两个问题：一，铸坯边角部有裂纹，轧制后成品带钢边部有起皮。二是硼元素吸收率低且不稳定。本文通过工艺调整，来解决此类问题。

1、引言

钢中加入 [B]后，有助于提高钢材的物理性能，尤其是淬透性，也是部分出口订单所要求的。但添加[B]后，铸坯边角部裂纹，带钢边部起皮，成材率降低。硼吸收率较低且不稳定，仅60%。本文就改进带钢边部质量以及提高合金收得率及进行分析与探讨。

2、工艺流程及分析

2.1工艺流程

铁水预处理 →180t顶底复吹转炉冶炼→180tLF精炼→ 连铸→板坯加热→ 粗轧→精轧→层流冷却→ 卷曲→板卷检验→出厂

2.2 成分要求

C：0.13-0.17 Si0.10-0.18Mn0.37-0.45 P≤0.025 S≤0.020 [B]（%）≥0.0015

2.3 工艺控制

LF变白渣后加入硼铁合金，送电2min后取钢样，对钢液进行成份微调。吨钢耗量0.23Kg，硼铁吸收率60%。

2.4铸坯表面质量

铸坯存在角部裂纹，分两批轧制，第一批直接送轧，第二批经工人火焰切除角部后送轧钢加热轧制。

2.4.1带钢边部质量

经过处理后轧制的带钢，边部质量良好，无缺陷。未经处理轧制的带钢边部5-35mm区域断续存在起皮，呈“舌状”或鱼鳞片状，有张开的有闭合的，根部与钢基体相连，周围伴随有裂纹 ，且裂纹有一定深度。

图1缺陷处组 织100x

2.4.2 金相检验 取缺陷部位做金相检验，发现钢带表面多处裂纹向内延伸，裂纹尖端处有氧化铁带，腐蚀后观察，缺陷处组织有脱碳现象，氧化鐵带内较多氧化原点，可以判断是连铸坯缺陷造成热轧钢带表面翘皮现象（见图1）。

2.4.3电镜分析

通过电镜扫描观察，起皮掀起区内存在较多蜂窝状的小气孔，部分区域可见到典型的液气界面形成的微气孔，在起皮脱落区可以观察到较多的碎粒状颗粒，主要能谱分析为Fe、O、C元素，可以确定为铁的氧化物，未见其他杂质元素，（见图2和能谱图3），由能谱分析结果可以排除铸坯裂纹不是由于保护渣的影响产生。

图2 图3

2.5原因分析

钢中的[N]、[B]含量较高时，[B]和[N]元素容易结合生成BN，并在晶界析出，降低晶界的流动性，使钢的再结晶温度升高，由于晶界受阻，晶界不能迁移，应力在晶界处集中而不能消除，从而引起晶界脆化，使钢的裂纹敏感性增加。文献[1]表明，含[B]钢中，[N]的含量从11×10-6提高到49×10-6时，优先在原始奥氏体晶界出现大量细小的BN沉淀。这种沉淀在γ晶界上颗粒间空隙十分细小的BN有效的锁住晶界，阻碍原生γ结晶滑动引起晶粒间断裂，从而降低钢的热塑性，而铸坯边角部为二维传热，冷却速度快，容易产生角部过冷，导致奥氏体晶界AlN、BN的析出，加剧铸坯裂纹敏感性，加之角部温度偏低，矫直变形时容易在内弧侧铸坯角部的表面振痕波谷处生成角部横裂纹。带有裂纹的铸坯经轧机轧制后，裂纹随轧制进行向带钢表面延伸，最终扩展为热轧卷边部起皮，严重时为舌头状翘起并伴随有一定深度的裂纹。

3 工艺调整

3.1降低钢中[N]含量 通过以上分析可知，钢中BN是引起铸坯裂纹的主要原因之一，因此需降低钢中[N]含量。

3.1.1减少冶炼过程中钢液增氮 因钢液增氮主要发生在LF精炼送电过程中，因此精炼冶炼时尽量减少送电次数，送电过程保证埋弧效果，最大限度减少钢液增氮。

3.1.2加钛固氮 利用 [Ti]与[N]反应析出TiN的温度高于[B]与[N]反应的温度，向钢中添加硼铁合金之前，先向钢中添加钛铁合金60-100Kg，控制钢中[Ti]0.020%-0.030%，送电3min，让[Ti]与 [N]反应形成TiN起到固定[N]的目的，再向钢中添加硼铁合金，降低[B]与[N]的结合。

3.2提高硼吸收率

3.2.1加强钢液脱氧 针对[B]易于被氧化，要求钢水到精炼根据炉后成份向钢中加入铝块50-100Kg，控制钢中[Als]0.005-0.020%。

3.2.2提高硼铁合金粒度 如果粒度小，加入钢包后容易卷入钢渣或被钢渣中的氧氧化，为此，中铁炼钢厂与供应商协调，提高硼铁合金粒度，并增加外包装，为25Kg/包，由原来铁锹多次加入散状硼铁改为袋装一次性加入，提高合金收得率的同时，节约合金加入时间。

4、调整结果：2019年2月2日共计生产含[B]钢10炉，下线铸坯边角部位裂纹数量及裂纹深度大大减轻，带钢边部裂纹基本控制；硼铁合金吸收率由60%提高至80%。

5、结论：（1）通过含硼钢钛微合金化固氮，铸坯边角部裂纹基本消除，带钢边部起皮缺陷基本受控；（2）通过提高钢中[Als]含量，提高硼铁合金粒度及加入方式，吸收率由原来的60%提高至80%，降低生产成本约0.40元/t钢。

参考文献：

[1]吴忠智，吴加林 变频器应用手册（第二版）北京：机械工业出版社，2002