cr表面微裂纹控制解析.ppt

40Cr表面微裂纹控制,福建三钢闽光股份有限公司 炼钢厂,主 要 内 容,一、前言 二、铸机概况与铸坯及轧材表面微裂纹特征 三、40Cr产生表面微裂纹的影响因素分析 四、40Cr产生工艺的调整措施 五、实际效果,一、前言,40Cr盘条主要用于制造高强度螺杆、螺母、销轴等，其化学成分、尺寸精度和表面质量要求较高，生产难度较大 我厂于2010年11月进行了首次生产，并陆续的进行了5个批次试生产，效果不尽如人意轧制成品频繁出现的冷顶锻开裂，在铸坯切片热酸洗后表面发现大量的微裂纹，铸坯表面裂纹缺陷率超过50%二、铸机概况与铸坯及轧材表面微裂纹特征,2.1 三钢5#方坯连铸机工艺参数,2.2 铸坯表面微裂纹酸洗特征,图1 40Cr表面密集的微裂纹,图2 40Cr表面零星微裂纹,,,2.3 轧材表面缺陷酸洗金相特征,图3 头部-500试样表面存在一条裂纹,图4 组织-200,缺陷处均存在氧化原点,2.4 铸坯低倍及轧材酸洗情况分析,连铸坯的表面微裂纹分布无规则 表面微裂纹主要有两种形态，一种是细微的密集分布，另一种是零星的裂纹长度在10mm左右随机分布 裂纹深度约0.1~0.2mm 通过轧材表面裂纹的高倍分析，裂纹处均出现了氧化原点，说明裂纹的源头在铸坯表面。

三、40Cr产生表面微裂纹的影响因素分析,结晶器内初生坯壳的状况直接影响铸坯的表面质量，拉坯阻力、冷却强度大、冷却不均匀造成的热应力和铸坯表面裂纹关系密切[1] 结晶器水量、水缝尺寸误差容易造成铸坯初生坯壳的生产不均匀，热应力增加，当热流密度超过一定数值时，表面裂纹指数急剧增加从而造成铸坯表面裂纹 如果铜管锥度过大会使铸坯运动过程中摩擦力变大，容易产生表面质量问题3.1 结晶器冷却及铜管倒锥度,铸坯表面裂纹的根源在结晶器，当有微裂纹的坯出结晶器进入二冷区后，当受到较大强度的冷却时，铸坯易产生热应力造成裂纹的扩展[3]3.2 二次冷却强度,在钢的脆化温度区，铸坯受张力影响容易形成横裂纹二冷制度不合适时，铸坯表面温度进入钢种的脆性温度区，矫直时易产生各种裂纹[2] 矫直区采用五辊连续矫直，当矫直力超过铸坯应变时，容易产生矫直裂纹3.3 铸坯矫直温度及压力,图5为40Cr断面收缩率曲线，表面温度在900~1100℃为较佳变形温度,保护渣粘度过高，流入铸坯与结晶器壁间隙的渣量少，液渣膜太薄部分坯壳得不到充分润滑，容易引起振痕紊乱和扭曲诱发铸坯皮下微裂纹 运动的铸坯和结晶器之间有摩擦助力，此摩擦力超过凝固坯壳的高温强度，或坯壳与结晶器壁粘结，可能在铸坯表面引起微小裂纹缺陷[2]。

中高碳钢由于钢种特性，与结晶器壁接触紧密，易出现坯壳与铜管壁粘结的现象） 保护渣性能不适合时，在高温铸坯表面容易出现零星或局部粘渣，由于粘渣位置导热性差，在二冷冷却过程中容易出现不均匀现象而产生拉应力，导致粘有粘渣部位的铸坯处产生裂纹3.4 结晶器保护渣性能,N与钢中Al结合生成AlN，弱化晶界强度，在[Al]、N含量高时，形成AlN在γ晶界析出会加剧钢的脆化，在铸坯矫直时容易出现表面裂纹3.5 钢水中的N和ALs含量,表2 三钢与外厂铸坯N和Als含量对比,从上表可以看出，我厂40Cr在N和ALs控制普遍比较高Cu、As、Sn、元素氧化势低于铁，在炼钢过程中无法去除，最终残留在钢水中这些元素在铸坯高温加热时，根据选择性氧化原理，Cu、As、Sn富集于氧化铁皮下的基体中，形成富铜或富铜相，使基体与表面之间结合变得松脆，沿晶界浸入的富集铜及硫化物使晶界强度降低，破坏金属间的结合，在形变过程中形成裂纹[5] 目前我厂高炉使用较多的国内矿，各类有害的微量元素较多3.6 钢水中有害残余元素Cu、As、Sn,四、40Cr生产工艺的调整措施,4.1 结晶器水量调整,4.2 结晶器锥度调整,铜管锥距从原来的1.7~1.8mm调整为1.2mm。

比水量从原来的0.85L/kg降到0.50L/kg， 矫直前温度控制在1000℃以上通过40Cr的断面收缩率图分析，铸坯矫直温度避开了其脆性温度区4.3 降低二冷强度，提高铸坯表面温度,拉速从原来2.1m/min降至1.8m/min 振幅从±5.1mm降到±4.6mm 振动频率从58V提升到68V,以减轻振痕深度和减少角部裂纹4.4 降低拉坯速度，优化振动参数,中高碳合金结构钢(40Cr、35CrMo等)保护渣特点[5]：钢中碳含量及Mn、Cr、Mo元素的共同作用，坯壳高温塑性低，在结晶器下部传热不均匀和摩擦阻力较大时，易出现铸坯皮下微裂纹，在二次冷却不恰当的情况下裂纹进一步扩展加剧[4] 保护渣宜采用多组分的熔渣组成，保证一定的碱度，吸附夹杂物能力强，粘度低润滑效果好,4.5 结晶器保护渣的优化,表4 与厂家配合试验的两种保护渣配比方案,钢中N含量的控制主要采取以下几方面的措施： 转炉工序： 提高铁耗，采用低氮增碳剂 拉高碳出钢，减少补吹次数及时间 控制出钢时间，减少倒炉次数 出钢全过程吹氩，控制吹氩强度 LF炉精炼工序： 1）采用大渣量精炼，保证埋弧效果 2）减少通电次数 3）抽风除尘采用微正压操作 4）做到一次配铝操作.,4.6 钢中N和酸溶Al的控制,钢中N含量的控制主要采取以下几方面的措施： 连铸工序： 重点做好全过程保护浇注工作。

4.6 钢中N和酸溶Al的控制,,通过炼钢各道工序的优化与攻关，钢中N含量逐步下降，目前可稳定在60ppm以下，Als含量可以稳定在240ppm以下对不同炉座的高炉铁水进行合理分配，害残余元素低的铁水优先在此钢种上使用 对废钢进行分类使用4.7 控制钢中有害残余元素含量,五、实际效果,表6 试验5个批次的铸坯表面酸洗,试验效果明显，共取54个炉号128块铸坯表面样，其中有缺陷样4块，铸坯的无缺陷率上升到97%达到了预期的效果 跟踪统计轧钢成品的冷顶锻合格率，一次顶锻合格率达到95%以上，产品性能满足用户的要求参考文献：,[1] 卢盛意. 连铸坯质量，北京：冶金工业出版社，1994 [2] 史寰兴. 实用连铸冶金技术，北京：冶金工业出版社，1999 3] 韩志伟 冯科 毛敬华 合金钢方坯连铸机二次冷却制度的研究 铸造技术 2009 03 [4] 袁建路，李文兴，牛士珍，冯捷 40Cr棒材表面纵裂缺陷的研究 钢铁 2006 04 [5] 鲍启伟，连铸坯表面质量浅析 宽厚板 2006 06,,谢谢！ 祝各位领导和专家身体健康，工作顺利！,。