2()2()年12 月炼钢Dec.2()2()
第 36 卷第 6 期 Steelmaking Vol.36 No.6 •61 •70钢盘条浅表层网状渗碳体缺陷原因分析及优化 中央电大形成性考核李强1，张康晖1，邹长东2，王月1
(1.江苏省(沙钢)钢铁研究院，江苏张家港215625;
2.沙钢集团有限公司炼钢厂，江苏张家港215625)
摘要：针对7()钢盘条表层网状渗碳体组织判次率高的问题•通过对盘条金相组织进行分析，发现网 状渗碳体组织来源于连铸坯表层的异常振痕凝固钩溢流区位置。铸坯与结晶器间润滑不良、摩擦阻力 过大是导致高碳钢连铸坯表层形成异常振痕的主要原因。实践表明，通过将结晶器振程M值、振动频可靠性计算
率分别由2.7 mnTmin/m、2()()次/m in调整为2.()mm.min/m、180次/min，将乳钢加热炉空燃比、均热段
温度分别由0.60〜0.65、1 040〜1 080 X：调整为0.68〜0.70、1 050〜1 090 X：。稳定生产工艺后，70钢
连铸坯表面异常振痕占比由22.09 %降低为6.54 %，盘条表层网状渗碳体一次判次率由3.47 %降低至
(>.5() %以内•且无脱碳层超标判次，成品质量和性能符合要求。
关键词：7U钢；表层网状渗碳体；结晶器振动；空燃比
中图分类号：TF777.3 文献标识码：A 文章编号：1()()2-1()43(2()2())06-()061-(>6
Analysis and optimization of superficial network cementite defects of 70 steel wire rod
LI Qiang', ZHANG Kanghui' ,Z0U Changdong2, WANG Yue1
1. Institute of Research of Iron and Steel* Sha-steel/Jiangsu Province, Zhangjiagang 215625, China
2.Steelmaking Plant of Shasteel C o.，L td.，Zhangjiagang 215625, China
Abstract：In order to solve the problem of high order defect rate of network cementite structure on
the surface of 70 steel wire rod, it was found that network cementite originated from the overflow
area of solidification hook with abnormal oscillation marks on the surface of billet by means of
analyzing metallographic structure of wire rod. The main reasons that caused abnormal oscillation
marks on the surface layer of high carbon steel billet were the poor lubrication and excessive frictional
resistance between the billet and the mold. The practice indicated that the proportion of abnormal
oscillation marks on the surface of 70 steel billet was reduced from 22.09 %to 6.54%and the
defect rate of superficial network cementite on the surface of wire rod was reduced from 3.47%to
less than 0.50%by adjusting the stroke M value of mold from 2.7mm*min/m to 2.9mm#m in/m,
the oscillation frequency of mold from 200 times/min to 180 times/min» the air-fuel ratio of heating
furnace from 0.60 -0.65 to 0.68 -0.70, and the temperature of heating furnace from 1040 -
1080 °C to 1050- 1090 °C. Finally, the decarburization layer didn't exceeded the standard, and
the quality and performance of finished product meted the requirements.
Key words：70 steel；superficial network cem entite；mold oscillation；air-fuel ratio
70钢盘条是含碳量较高的优质碳素钢盘条，是金属制品行业常用的原料之一[1]，主要用于制 造钢绞线、钢丝绳以及冷拉回火胎圈钢丝等产品，应具备良好的强度、塑性和拉拔性能[23]。因此，对7()钢盘条的化学成分、表面质量及组织均匀性 均有严格的要求。
2019年5—8月份，沙钢电炉二车间生产的 7(1钢盘条表层网状渗碳体平均一次判次率高达3.47 %，严重影响产品质量。针对此种情况，对 连铸及乳制过程进行排查，优化连铸及轧制工艺，以保证成品质量、性能符合要求。
1问题及取样方法
1.1工艺概况及存在问题
黎强案
沙钢生产7()钢盘条采用的工艺路线为：100 t EBT电炉—1U U t 双工位 LF-M4U mm X 140
通讯作者：李强（1兕8—）男.硕士，助理研究员；E-mail:liqiangUl川@126. com；收稿日期J丨丨2(丨-03-W
•62 •炼钢第36卷
m m连铸机—步进梁式加热炉一初轧>中轧一精 表层存在网状渗碳体组织，且级别高于4级，如图 轧—吐丝机—斯太尔摩风冷线-卷取—人库。通 1所示。
过对7U钢异常判次盘条取样.金相检测发现盘条
图17(>钢异常判次盘条表层网状渗碳体组织
Fig. 1Superficial network cementite of abnormal 70 steel wire rod
1.2取样分析方法
对7(>钢异常判次盘条、连铸坯进行取样，利 用饱和溶液、4 %硝酸酒精溶液进行金相 腐蚀，采用蔡司金相显微镜观察盘条、铸坯表层金 相组织。
2盘条表层网状渗碳体特征分析
对7(>钢异常判次盘条进行连续取样，每隔(U)5m取一个样品，共取3()个样品。利用饱和 溶液对样品横截面进行腐蚀，观察表层金 相组织。结果发现，表层部分区域均存在网状渗 碳体组织，且级別、形貌一致，由此推断表层网状 渗碳体组织在纵向具有一定的连续性。依据金属 流变特性[4].发现表层网状渗碳体区域对应连铸 坯角部，如图2所示。因此，认为7(>钢盘条表层 网状渗碳体组织是由连铸坯组织遗传所致。
图2 7(1钢盘条组织金属流变情况 Fig. 2 Metal rheology of 7U steel wire rod
3异常振痕形貌特征及组织分析
3.1异常振痕形貌特征
对7()钢连铸坯表面进行观察.典型异常振痕 形貌如图3所示。可以看出铸述表面、角部存在 凹坑、扭曲、疤块等异常振痕。坯料长度为15.8 m，对表面异常振痕数量进行统计发现，异 常振痕占比约为22. 09 %。3.2振痕位置表层组织分析
对7(>钢连铸坯异常振痕位置进行取样，取样 示意图及振痕形貌如图4所示。样品包含3〜4 条振痕，图4a中红部位为观察面，图4b为实际 形貌，虚线位置为观察面。对试样进行磨抛，用饱 和溶液进行腐浊，然后采用金相显微镜进
行表层组织观察。
第6期李强，等:7()钢盘条浅表层网状渗碳体缺陷原因分析及优化•63 •
图3 70钢连铸坯表面异常振痕
Fig. 3 Abnormal oscillation marks for the 70 steel billets
图4取样示意图及振痕形貌图
Fig. 4 Scheme showing of samples locatings
人体检测and oscillation marks morphogy
图5为1号样品表层枝晶组织，图中a、c为 扭曲、疤块异常振痕位置，b为非振痕位置。可以 看出，a、c处异常振痕凝固钩上方钢水溢流区颜 偏暗，该区域晶界为网状渗碳体组织，晶内为珠 光体组织，网状渗碳体深度约为312 处非 振痕位置表层区域颜白亮，该区域晶界为先共析铁素体组织，晶内为珠光体组织。图6为2号 样品表层枝晶组织，其对应于连铸坯角部，d为凹 坑异常振痕位置，e为正常振痕位置。可知，d处 异常振痕位置也存在网状渗碳体组织，网状渗碳 体深度约为589 处正常振痕位置为先共析 铁素体和珠光体组织。扩大表面及角部异常振痕 位置样品观察数量，表层金相组织结果基本一致。综上所述，说明70钢盘条表层网状渗碳体组织来 源于连铸坯表层网状渗碳体组织。
图5 1号样品表层金相组织
Fig. 5 The superficial metallographic
structure of sample No. 1
图6 2号样品表层金相组织
Fig. 6 The superficial metallographic structure of sample No. 2
结合70钢化学成分及Fe-C相图[5]可知，该 钢为亚共析钢，常规工艺冷却，铸坯组织为晶界先 共析铁素体，晶内为珠光体组织，进一步推断认为 70钢连铸坯表层网状渗碳体组织是由表面异常 振痕引起。异常振痕的形成与结晶器振动参数不 合理有关。刘伟M指出，在连铸保护渣液渣层上方存在很薄但碳含量很高的富碳层，其碳含量最 高可达保护渣中原始碳含量的5倍左右。富碳层 不仅碳含量高，而且具有非烧结特性，很容易与钢 水混合。由于富碳层与结晶器弯月面处的钢液距 离很近，当结晶器振动参数不合理时，很容易将其 卷人钢液中，并存在于铸坯表面，造成表面增碳
，
•64 •炼钢第36卷冷却过程中形成网状渗碳体组织。
4控制措施及应用效果
4.1连铸结晶器振动参数优化
该电炉二车间连铸结晶器振动采用正弦模
式，结晶器振动参数分为基本参数和工艺参数。
基本参数包括振频、振程等，工艺参数包括：负滑
脱时间、负滑脱位移量等，工艺参数特别是负滑脱
时间发挥着确保铸坯顺利脱模、愈合裂纹等方面
的效果，是判断结晶器振动参数是否合理的重要
依据[7]。合适的工艺参数又是通过基本参数（振
频和振程)的正确选择来实现的。表1为该车间
原结晶器主要振动参数。
表170钢原结晶器振动参数
Table 1The original oscillation parametersof the mold
拉速/振程M值/振程/最大振频/
(m-m in1)(mm-miriTn-1)mm(次 Tnin’1)
2.45 〜2.60 2.7 6.62 〜7.02200
振程M值如式（1)所示，利用式（2)〜式
(3)[8]对结晶器振动负滑脱时间及负滑脱位移量
进行计算，得到负滑脱时间为0.()89s，iVSA
为1•77 m m。
M = h/vc(1)
亡s(1 000 vc
汉城大学(2)
NSA = hsin■/1 000 \"
a r C C〇S nfll-
1 000 vc
r arccos/1 000
\
)
(3)式中“N为负滑脱时间，s;iVSA为负滑脱位移量，m m；为振程，m m;/为振频，次/min; %为 拉速，m/min。
对于70钢而言，若负滑脱时间过短，则负滑 脱期间液渣被栗入到坯壳与结晶器壁缝隙中的量 将受到限制，即保护渣的消耗量将减小，进而影响 铸坯的润滑效果。由此可见，该车间结晶器振动 参数的设定未充分考虑钢种的凝固特性，负滑脱 时间设置过短。为增加润滑效果，负滑脱时间应 合理增加，一般以〇_10〜〇_15 s为宜M。因而，为 实现该负滑脱时间值，振频及振程M值需进行适 当调整。优化工艺后结晶器的主要振动参数如表 2所示。
根据式(2)〜式(3)计算可得，负滑脱时间<N 为0.10 s，iVSA为1.77 m m。负滑脱时间增加以及振动频率降低，提高了保护渣的消耗量，进而对 铸坯产生了良好的润滑效果，拉坯阻力减小，利于 脱模。采用优化后结晶器振动参数生产70钢时，观察铸坯表面振痕，如图7所示。铸坯表面振痕 较为规则，异常振痕占比为6.54 %(主要存在于 连铸坯角部），铸坯表面质量得到了明显的改善。
表2 70钢优化后结晶器振动参数
Table 2 The optimized oscillation parameters of the mold 拉速/ m值/ mw最大振频/ (m T nin'1) (mm*minTn_,) mm (次•m in1) 2.45〜2.6 2.97.10〜7. 54 180
图7优化后70钢连铸坯表面异常振痕
Fig. 7 Morphogy of the abnormal oscillation
marks for the 70 steel after optimization
利用饱和溶液对优化后连铸坯异常振 痕位置进行金相腐蚀，观察其表层金相组织，如图 8所示，发现仅角部异常振痕位置溢流区存在网 状渗碳体组织，但深度较浅，约为274 p m。通过 采用合理的轧制工艺，70钢铸坯表层网状渗碳体 组织能够氧化去除。
4.2轧制加热炉工艺优化
70钢线材的轧制，除应保证较高的尺寸精度、良好的表面质量、性能均匀和稳定外，更重要 的是保证线材良好的组织。其轧制工艺的基本要 求如下：1)控制加热炉内气氛，低温加热，以防止 表面脱碳。2)保证稳定的终轧、吐丝温度，以使产 品获得组织和强度的均勻性。3)轧后采取快速冷 却措施，以获得较多的索氏体组织[1U]。
电炉二车间70钢连铸坯对应轧制线材车间 为棒线二车间，该车间70钢轧制工艺参数如表3 所示。.
利用飞剪对即将进人初轧的70钢连铸坯进 行取样，并收集除鱗装置处脱落的氧化皮，分析连 铸坯表层脱碳层及氧化皮厚度。表层脱碳层如图 9所示，其面部深度约为383 p m，
角部深度约为
第6期李强，等:70钢盘条浅表层网状渗碳体缺陷原因分析及优化•65 •
图8优化工艺后7()钢连铸坯表面异常振痕金相组织
Fig. 8 The abnormal oscillation marks metallographic structure on the surface of 70 steel by optimized process
表3 70钢铸坯原轧制工艺参数
Table 3 The original rolling process
parameters of 70 steel billets
空燃比均热段温开轧温精轧温吐丝温度A：度A：度/X：度A：
0.60 〜0.651040〜1_960〜990890〜920850〜870267 ，氧化铁皮厚度约为290 (角部对应的 氧化铁皮厚度较薄）。由此可知，通过加热炉内在 炉时间、气氛及温度的共同作用下，连铸坯表层生 成的脱碳层及氧化铁皮并不能完全消除连铸坯表 面的网状渗碳体组织，需进一步优化轧制工艺。
图9原轧制工艺下7»钢连铸坯表层脱碳层
Fig. 9 Superficial decarburization layer of the original rolling process of 70 steel continuous casting billet
鬣羚
经调查生产数据及质检判定数据发现，该轧 制车间为防止表面脱碳层超标，将空燃比由0.70 〜().75调整为0.60〜0•65后，70钢盘条表层脱碳 层深度几乎为〇，但表层网状渗碳判次率增加。该加热炉使用的燃气为高炉煤气，其成分如表4 所示。为满足节能降耗的同时，维持较低的钢坯 氧化烧损率，加热炉内空气过剩系数应控制在1.05〜1. 10左右经计算可知，空燃比应调整 为0.68〜0.70。为了适当提高角部氧化皮厚度，将加热炉均热段温度提高约l〇°C，优化后的轧制 工艺如表5所示。
表4高炉煤气成分(n>% Table 4 The composition of blast furnace gas
Cft a CO H2n2
19.91 0.33 24.13 3.28 49.91
表5优化后70钢铸坯的轧制工艺参数
Table 5 The optimized rolling process
parameters of 70 steel billet
空燃比
均热段温开轧温精轧温吐丝温
度/X：度/t度/V度A：0.68〜0.701050〜1090960〜990890〜920850〜870
优化生产工艺后，利用飞剪对即将进人初轧 的70钢连铸坯进行取样，并收集除鱗装置处脱落 的氧化皮，分析连铸坯金相组织、表层脱碳层及氧 化皮厚度。表面金相组织如图10所示，表层无网 状渗碳体组织，脱碳层面部深度约为414 p m，角部深度约为329 ^m，氧化皮厚度约为370 Mm。通过优化轧制工艺，能够消除几乎全部连铸坯表
层存在的网状渗碳体组织。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议