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冶炼和浇铸特性对含铌钢坯热塑性的影响

　　一些资料显示，普通碳素锰钢和微合金钢的塑性下降，是含各种化学成分牌号固有的。然而许多工厂顺利地生产了那些含铌的牌号。浇铸时常常出现裂纹，与冶炼和浇铸工艺、杂质含量、过热值超过液相线的波动、钢包温度不均匀的分布、铸速降低、过度的二冷等有关。本文研究的主要目的：排除这些原因有助于降低或消除裂纹的形成，改善整个产品品种的表面质量和显微组织。

　　1、炼钢生产和工艺状况为获得低杂质含量的高质量钢必须采用各种控制杂质含量的方法，因为在冶炼和精炼期脱除杂质反应的动力学和热力学不同，有时可能与根本任务相矛盾。冶金工作者开始生产微合金化的复杂牌号时会含高的杂质含量，从而导致出现裂纹、表面质量低和偏析。生产具有附加值的高质量钢材时杂质含量应该符合下列标准：◆磷：0.015%最大值；◆硫：0.010%-0.015%非重要用途；0.005%-0.010%调整夹杂物形状用钙处理，重要用途；◆氧：15‰最大值；◆氢：< 2‰重要用途；◆氮：尽可能更低水平（氧气转炉< 5‰，电弧炉< 6‰）。

　　2、残余元素对可浇性和热塑性的影响作为解决含铌钢铸坯表面质量问题方法的第一步推荐用钙进行处理并降低硫含量到0.02%-0.010%.用钙处理不能保证没有缺陷，但极大提高了表面质量和内部纯度的概率。

　　硫含量必须保证在相当低的水平，以便降低沿奥氏体晶界析出有害细弥散硫化物的趋势。用钙处理保证球化硫化锰夹杂物和提高凝固坯经过铸机矫直区段时的韧性。

　　通常认为，氮对含铝钢和微合金钢的塑性有不利影响。为避免横向裂纹，氮含量水平应尽可能低。在一些情况下加入钛对热塑性有不良影响。但是，如果对低氮含量（0.005%N）碳锰钢加钛，在低速冷却时可以提高热塑性。通常Ti：N=4.5：1.0时达到更好的塑性。针对电炉炼钢生产特有的高氮含量（0.010%N）钢，推荐降低钛含量（0.01%），以便减少含钛微粒数量。此外，必须降低溶解铝含量，以便抑制剩余氮形成一氮化铝。至于C-Mn-Nb-Al类钢，那么此处关于钛的那些推荐有用。通常这些钢中有铌和铝对塑性下降影响弱小，因为这些元素会增大含钛微粒。一旦钛与氮化合，剩下的氮会产生良好影响，因为高的氮含量促进高温下两相的析出。

　　3、控制氮含量提高抗裂性研究表明铝脱氧钢的氮含量越低，板坯表面质量横向裂纹指标越低。为使板坯连铸机中间包的氮含量低于6‰。推荐如下：

　　在完整生产过程中各企业必须保持铁水钛含量高于0.10%，因为铁水钛越大，氮越小。氧气转炉冶炼时避免后吹。降低出钢温度，因为转炉最终停吹倾炉时氮含量随出钢温度提高而提高。出钢温度越高，氮含量值波动越大。

　　4、限制氢含量在中碳钢和高碳钢，以及含大量锰、铬和镍的钢中，特别是用于生产重型型钢的那些钢中，主要观察氢的影响。在铬锰钢、铬硼钢和铬钼钢中必须控制氢含量。这种控制很重要，且在这些重要牌号中氢含量不应超过2‰。除这些钢外，由于对更大韧性和改善低温性能发展需要，微合金高强钢也应该控制氢含量。

　　冶炼、炉外处理和浇铸时期，氢可能从各种来源进入钢水中。电弧炉或氧气转炉出钢时空气气泡能浸入钢中，被流入钢包的钢流携带，因此引起吸氢。氢的第二个主要来源是进入这些添加物中的水分，如石油焦炭，造渣剂和铁合金等。生产强度级S355以上的厚板、型材和板材时应按正常原理控制氢的来源。

　　溶解在钢水中的氢影响到连铸坯的塑性和力学性能。除裂纹外，由于浇铸过程中坯壳黏到结晶器壁上，偏高的氢含量能提高拉漏率。

　　5、控制硫含量硫会提高高温加工钢时表面裂纹数量，它同时能增加夹杂物量，从而对最终产品的力学性能有不利影响，所以必须控制硫浓度并保持在尽可能最低水平（除易切削钢外）。特殊用途钢铁水的硫含量不应超过0.015%.钢包中脱硫反应在硅化钙帮助下降低硫含量到0.003%-0.009%.

　　一些情况下硫化锰夹杂物是含铌钢连铸坯塑性低的主要原因。基本上硫化锰与晶间断裂密切联系。含铌钢对溶解硫含量很敏感，硫有沿晶界偏析的趋势。

　　6、影响热塑性的因素在显微组织水平中有4个影响热塑性的主要因素。变形速度、晶粒度、析出相含量和夹杂物数量属于最重要之列。依靠提高铸速、提高弯曲时变形速度和缩小晶粒度（通常< 200μm）可以提高塑性。提高变形速度降低沿晶界的蠕变，而较小的晶粒度降低沿晶界裂纹的扩展率。

　　热塑性的国际研究在这个研究工作框架内，进行从各国包括中国、巴西、北美和欧洲国家铸钢厂获得试样的热塑性研究。试样来源将是微合金（Nb，V和/或Ti）低碳、包晶和中碳牌号钢，处于化学成分范围的硫和磷含量水平不同，生产厂家遇到的困难是产生裂纹。为实现热塑性的研究，试样将由各国铸钢公司提供。与公司试样一起提交连铸机和轧制参数来处理，以便试验条件符合浇铸的实际过程。