酸洗鋼夾渣缺陷分析與控制

供稿|吳平生 / WU Ping-sheng

作者單位：寶山鋼鐵股份有限公司制造管理部，上海 200941

酸洗鋼在汽車行業一般加工成結構件。在沖壓加工時，酸洗薄板內的夾渣易脫落或開裂，給結構件的安全性能帶來較大的隱患。隨著消費者對汽車的安全系數的重視，汽車企業對結構件的質量要求越來越高，因而對寶鋼酸洗板的夾渣控制提出了更高的要求。為提升酸洗鋼整體質量水平，寶鋼廠內相關單位組成攻關團隊，分析酸洗板的保護渣缺陷產生原因，采取相應的控制措施，以降低酸洗板板坯的夾渣鋼質缺陷。

缺陷封鎖及分析

酸洗鋼種C401機組的夾渣缺陷為典型的保護渣，形貌主要是雙黑線狀。如圖1所示，每個鋼卷基本上有1~2條黑線。

對缺陷卷取樣分析，雙黑線表面SEM形貌及能譜分析結果如圖2所示。能譜分析表明，雙黑線主要成分是Al、Ca、Na，雙黑線缺陷主要是氧化鋁夾渣顆粒。這是澆鑄時保護渣的卷渣與鋼中Al反應生成的。因此，為控制酸洗鋼種的雙黑線夾渣封鎖，需重點做好關注保護澆鑄和鋼種與保護渣的匹配性。

圖1 缺陷形貌

圖2 缺陷表面SEM形貌及EDS分析

酸洗鋼種鋼質改進

煉鋼過程總氧控制

煉鋼純凈度對夾渣物的形成有著至關重要的影響，鋼液中氧含量是鋼水純凈度的重要指標。一般煉鋼生產過程中用鋁脫氧，鋼液中的溶解氧與鋼中溶解的鋁元素互相平衡，其含量很低且波動較小，鋁結合氧則以夾渣物的形式分布在鋼液中，因此全氧含量可以代表鋼液中夾渣物的水平[1，2]。

控制板坯夾渣物的途徑首先是減少冶煉及澆鑄工藝操作過程中夾渣物的產生和外來夾渣物對鋼水的污染，因此轉爐冶煉終點時的工藝參數需要重點控制。為了減少夾渣物的數量，需從源頭上降低轉爐停吹氧含量。相對于轉爐停吹氧，RH精煉的OB量(吹氧量)及脫碳終游離氧的控制更為重要。吹氧升溫會使得鋼渣全體系夾渣物數量增加，若生成的夾渣物數量過多則會影響鋼渣夾渣物的飽和度，從而影響精煉后期夾渣吸附能力。因此，降低或避免精煉過程吹氧升溫是提高鋼水純凈度的基礎。

酸洗鋼種OB量以不超過130 m3/min為目標控制，以提高鋼水純凈度。從2017年1月開始嚴格控制酸洗鋼種RH精煉過程OB量，1—4月的OB量均未超標，見圖3，確保爐次過程吹氧量得到有效管控。

保護渣種類的選擇

圖3 2017年酸洗鋼種吹氧量

保護渣性能對連鑄生產的順行和鑄坯質量有著至關重要的影響，尤其是鑄坯表面缺陷，基本都是在結晶器內形成，與保護渣有直接關系。選擇保護渣一般根據澆鑄的鋼種、斷面、溫度、拉速和結晶器震動頻率等因素[3]。

若從鋼種方面考慮，隨著鋼種含碳量的增加，應選用熔化溫度、黏度都低些，熔化均勻性都好些的保護渣。對于高拉速大斷面的鑄坯，或者結晶器震動頻率高和小振幅時，也選用黏度低，熔化速度快的保護渣以適應高拉速的需要。

對酸洗鋼種進行保護渣品種進行效果對比實驗，各保護渣后工序封鎖率見表1。B-5系保護渣的熔化溫度、黏度比B-2系相對較低，熔化均勻性相對好些。從使用效果看，B-2系封鎖率較高；B-5系封鎖率較低，效果較好。為此，酸洗鋼種澆鑄時優先使用B-5系保護渣。從抽查的封鎖鋼卷的保護渣條數看，使用B-2保護渣的保護渣缺陷條數較多；使用B-51A保護渣時，投入電磁攪拌后保護渣條數少。

表1 保護渣種類對冷軋封鎖的影響

中間包鋁差情況

從各工序的鋁含量看，精煉工序的各爐次的全鋁、酸溶鋁差別不大；但從中間包的全鋁與酸溶鋁的差值可以看出，黑線封鎖的爐次對應的中間包鋁差大于未封鎖爐次，推測中間包存在二次氧化情況。這從精煉酸溶鋁與中間包酸溶鋁的差值也可以反應。故推測中間包的鋼液的二次氧化對鋼液的純凈度有影響。

從圖4的趨勢圖可以看出，中間包全鋁減去酸溶鋁的差值與爐次雙黑線封鎖率有一定關系。鋁差大，鋼種的氧化鋁相應較高，鋼水純凈度不佳，容易導致水口堵塞而偏流。根據上述分析發現，雙黑線缺陷爐次鋼水純凈度差，導致中間包存在偏流情況。推測夾渣(氣泡)上浮不充分，是導致板坯缺陷的主要原因；澆鑄過程吹氬量大、過熱度低對應的板坯黑線缺陷封鎖率偏高，過熱度低不利于氣泡上??；通鋼量大的板坯對應的雙黑線缺陷較少。通過對中間包密封、覆蓋劑的使用進行規范，減少中間包二次氧化；對澆鑄過程的吹氬量、過熱度、通鋼量等參數進行控制，雙黑線缺陷得到有效改善。

圖4 雙黑線封鎖率與中間包鋁差的關系

改進效果

經過酸洗鋼種做好保護性澆鑄和合適的保護渣選擇，酸洗鋼種的保護渣封鎖得到有效改善，后續工序的保護渣改判率明顯降低。2017年月鋼質改判率均低于0.8%的設定目標，全年累計鋼質改判率為0.77%，達到了較好的改進效果。

結束語

(1) 酸洗鋼種雙黑線缺陷形貌主要是氧化鋁夾渣顆粒。

(2) 煉鋼過程氧偏高是導致板坯夾渣物增多的主要原因，嚴格控制精煉過程的OB量，可以有效降低后續工序夾渣缺陷發生率。

(3) 酸洗鋼種澆鑄時，優先使用B-5系保護渣可以有效降低后續工序保護渣封鎖。

(4) 通過對中間包密封、覆蓋劑使用進行規范，減少中間包二次氧化，雙黑線缺陷得到有效改善。