论文部分内容阅读
[摘 要]分析了40MnB连铸坯表面凹坑产生的原因，通过优化结晶器保护渣理化性能、改善连铸工况、降低钢中N含量等措施，使40MnB连铸坯表面质量得到了明显改善。
[关键词]40MnB、凹坑、保护渣、N含量控制
中图分类号：TF777 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0170-01
引 言：
40MnB是以B、Mn 为基础代替Cr、Ni 的一种合金结构钢，钢中加入微量硼能显著提高淬透性和抗疲劳性，综合性能优异。2014年12月承德建龙特殊钢有限公司（以下简称“承德建龙”）生产40MnB钢时连铸坯角部及侧弧产生凹坑缺陷，由于缺陷严重对连铸坯进行逐支修磨，不仅给公司带来了巨大的经济损失，而且影响生产顺行。针对40MnB连铸坯凹坑缺陷产生的原因进行了分析，并制定了相应的解决措施；
一、生产工艺参数
承德建龙生产40MnB工艺流程：LD（转炉）—LF（精炼）—VD（真空除气）—CC（连铸）。
1、40MnB钢的化学成分：
2、连铸机主要设备参数：
二、连铸坯表面缺陷特征
2014年12月至2015年2月承德建龙共生产40MnB ：37炉， 每支铸坯均存在深浅不一的凹坑缺陷，缺陷分布无明显的规律。
连铸表面凹坑缺陷主要集中在角部、距横断面边长1/4侧弧内。单支铸坯>2mm凹坑数量15处，测量缺陷深度：1.7-3.2mm，长度10—15mm，宽6—10mm。在拉矫机处热检验钢坯表面质量，可发现明显的凹坑缺陷：
三、连铸坯表面凹坑缺陷分析
1、结晶器保护渣影响
保护渣对表面凹陷形成影响较大，当拉速一定时，保护渣膜主要决定于渣的粘度。粘度太高，渣流动性不好，形成薄的不连续渣膜；粘度太低，流入的熔渣多，形成的渣膜较厚，而且容易造成膜厚不均。综合上述，铸坯产生凹陷质量问题主要跟保护渣有很关，特对保护渣理化指标进行了优化：
1） 提高保护渣中MgO含量，增加表面张力，促进钢渣分离。
2） 提高熔点，升高析晶温度，防止因烧结层过厚，渣条断入结晶器壁与皮壳之间的缝隙，产生渣坑。
3） 因熔点提高，为保证液渣层厚度，降低配碳和粘度。
2、钢中氮含量影响
钢中的氮含量较高时，硼和氮容易结合生成BN，并在晶界沉淀。提高硼在钢中的有效性需要进行固氮处理，即先加铝脱氧，再加钛定氮；在固氮的同时又引进了钛的氧化物或氮的氧化物，导致结晶器保护渣液渣变性。
综上所述，降低并稳定钢中N含量是改善连铸坯表面凹坑的另一重要手段。特对40MnB钢 N含量进行了整体摸底，平均N含量63ppm，钢种N含量较好也是造成表面凹坑的另一因素。
3、结晶器铜管使用
凹陷、裂纹的产生与结晶器使用状况有直接关系。若结晶器铜板 （管） 磨损严重、倒锥度不合适、内表面变形以及铜板划伤严重等情况下就易产生凹陷、纵裂。
四、表面凹坑攻关措施
根据40MnB钢钢种特性，钢坯表面凹坑形成机理分析，特制定结晶器保护渣进行优化方案、降低钢中N含量、改善连铸工况等攻关措施：
1、优化保护渣理化性能指标，确定保护渣粘度、R、熔速、半球温度等参数，形成MnB钢专用保护渣；
2、LF采用微正压操作，精炼下料管采用氩封，避免精炼过程吸氮；
3、精炼采用低氮增碳剂，碳化硅等低氮物料，降低钢种氮含量；
4、改善连铸保护浇注，对大包长水口进行改造，完成实心塞棒使用，较少中包增氮；
5、确保结晶器良好的工况，要求结晶器通钢量<5000吨；
五、改善效果对比：
采用上述攻关措施后，承德建龙生产40MnB：26炉，钢中平均N含量降至42ppm；取表面样进行酸洗对比，改善后铸坯表面质量较好，个别铸坯角部出现凹坑缺陷，但缺陷深度均<2mm，整体表面质量得到了较大的改善。
六、总结
40MnB钢连铸坯表面凹坑缺陷的主要原因是：保护渣理化性能不满足此钢种要求，钢种氮含量高。通过优化保护渣理化性能、降低钢种氮含量、确保连铸工况等措施，是连铸坯表面质量得到了明显的改善。
[关键词]40MnB、凹坑、保护渣、N含量控制
中图分类号：TF777 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0170-01
引 言：
40MnB是以B、Mn 为基础代替Cr、Ni 的一种合金结构钢，钢中加入微量硼能显著提高淬透性和抗疲劳性，综合性能优异。2014年12月承德建龙特殊钢有限公司（以下简称“承德建龙”）生产40MnB钢时连铸坯角部及侧弧产生凹坑缺陷，由于缺陷严重对连铸坯进行逐支修磨，不仅给公司带来了巨大的经济损失，而且影响生产顺行。针对40MnB连铸坯凹坑缺陷产生的原因进行了分析，并制定了相应的解决措施；
一、生产工艺参数
承德建龙生产40MnB工艺流程：LD（转炉）—LF（精炼）—VD（真空除气）—CC（连铸）。
1、40MnB钢的化学成分：
2、连铸机主要设备参数：
二、连铸坯表面缺陷特征
2014年12月至2015年2月承德建龙共生产40MnB ：37炉， 每支铸坯均存在深浅不一的凹坑缺陷，缺陷分布无明显的规律。
连铸表面凹坑缺陷主要集中在角部、距横断面边长1/4侧弧内。单支铸坯>2mm凹坑数量15处，测量缺陷深度：1.7-3.2mm，长度10—15mm，宽6—10mm。在拉矫机处热检验钢坯表面质量，可发现明显的凹坑缺陷：
三、连铸坯表面凹坑缺陷分析
1、结晶器保护渣影响
保护渣对表面凹陷形成影响较大，当拉速一定时，保护渣膜主要决定于渣的粘度。粘度太高，渣流动性不好，形成薄的不连续渣膜；粘度太低，流入的熔渣多，形成的渣膜较厚，而且容易造成膜厚不均。综合上述，铸坯产生凹陷质量问题主要跟保护渣有很关，特对保护渣理化指标进行了优化：
1） 提高保护渣中MgO含量，增加表面张力，促进钢渣分离。
2） 提高熔点，升高析晶温度，防止因烧结层过厚，渣条断入结晶器壁与皮壳之间的缝隙，产生渣坑。
3） 因熔点提高，为保证液渣层厚度，降低配碳和粘度。
2、钢中氮含量影响
钢中的氮含量较高时，硼和氮容易结合生成BN，并在晶界沉淀。提高硼在钢中的有效性需要进行固氮处理，即先加铝脱氧，再加钛定氮；在固氮的同时又引进了钛的氧化物或氮的氧化物，导致结晶器保护渣液渣变性。
综上所述，降低并稳定钢中N含量是改善连铸坯表面凹坑的另一重要手段。特对40MnB钢 N含量进行了整体摸底，平均N含量63ppm，钢种N含量较好也是造成表面凹坑的另一因素。
3、结晶器铜管使用
凹陷、裂纹的产生与结晶器使用状况有直接关系。若结晶器铜板 （管） 磨损严重、倒锥度不合适、内表面变形以及铜板划伤严重等情况下就易产生凹陷、纵裂。
四、表面凹坑攻关措施
根据40MnB钢钢种特性，钢坯表面凹坑形成机理分析，特制定结晶器保护渣进行优化方案、降低钢中N含量、改善连铸工况等攻关措施：
1、优化保护渣理化性能指标，确定保护渣粘度、R、熔速、半球温度等参数，形成MnB钢专用保护渣；
2、LF采用微正压操作，精炼下料管采用氩封，避免精炼过程吸氮；
3、精炼采用低氮增碳剂，碳化硅等低氮物料，降低钢种氮含量；
4、改善连铸保护浇注，对大包长水口进行改造，完成实心塞棒使用，较少中包增氮；
5、确保结晶器良好的工况，要求结晶器通钢量<5000吨；
五、改善效果对比：
采用上述攻关措施后，承德建龙生产40MnB：26炉，钢中平均N含量降至42ppm；取表面样进行酸洗对比，改善后铸坯表面质量较好，个别铸坯角部出现凹坑缺陷，但缺陷深度均<2mm，整体表面质量得到了较大的改善。
六、总结
40MnB钢连铸坯表面凹坑缺陷的主要原因是：保护渣理化性能不满足此钢种要求，钢种氮含量高。通过优化保护渣理化性能、降低钢种氮含量、确保连铸工况等措施，是连铸坯表面质量得到了明显的改善。