減輕C偏析的方法

1、減輕碳偏析的方法高碳鋼用于制作高強度的預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線，廣泛應(yīng)用于公路、鐵路橋梁、海港碼頭、電站、大壩、工業(yè)民用建筑等領(lǐng)域，是一種高附加值產(chǎn)品，近年來，其需求量逐年攀升，所以高碳鋼具有廣泛的市場前景，而高碳鋼在后續(xù)連續(xù)拉拔成單絲的過程中，壓縮比可高達84%，這就要求原始的盤條成分化學(xué)均勻，鋼的純凈度高，金屬夾雜物含量低且無大型夾雜，連鑄坯中心偏析和中心縮孔小，線材的表面質(zhì)量好，不能有折疊、耳子等缺陷，組織性能均勻穩(wěn)定等。應(yīng)該控制連鋼、精煉、連鑄、軋制、拉拔等各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，綜合優(yōu)化工藝，減輕偏析。1.0煉鋼生產(chǎn)工藝為：鐵水預(yù)處理轉(zhuǎn)爐冶煉LF爐精煉喂絲軟吹保護澆鑄，煉鋼過程主要控制連鑄坯中心偏析

2、、中心縮孔及夾雜物，從以下下面幾個環(huán)節(jié)控制。精煉部分：（1）成分控制，在鑄坯結(jié)晶過程中，鋼液中的溶質(zhì)元素在固液相界上的溶解并未平衡移動，C、S、P等易偏析元素以柱狀晶粒析出，排到尚未凝固的鋼液中，隨著結(jié)晶過程的進行，這些易偏析元素被富集到鑄坯中心或者凝固末端區(qū)域，從而產(chǎn)生鑄坯中心偏析。由于出鋼過程增碳量大，為達到LF精煉成分的目的，對鋼中硅、錳成分分別用硅鐵和錳鐵調(diào)整，用含碳合金球或碳芯線微調(diào)碳成分。硅是促進石墨化作用最強的合金元素，硅促進石墨化的能力，是鎳的3倍，是銅的5倍。無論在液態(tài)或者固態(tài)的鋼中，硅與鐵結(jié)合的作用都比碳強。鋼水中含有硅，就會使碳的溶解度降低。因此含硅量越高，碳含量相應(yīng)的越

3、低，就會有更多的碳被排擠出來。碳含量降低，鑄坯碳偏析就會得到明顯的改善。（2）溫度控制，由于高碳鋼液相線溫度低，因而其過程溫度低，但是溫度過低會造成化渣困難，所以要求LF爐第一次升溫溫度不能過低。（3）夾雜物控制，為改變夾雜物的形態(tài)和分布，在鋼水離開LF站之前，利用含鈣包芯線對鋼水進行鈣處理，鈣處理后，為保證夾雜物充分上浮，必須對鋼包液進行較長時間的軟吹氬，軟吹氬時間要求不少于8min。連鑄部分：（1）澆注溫度，澆注溫度高，鑄坯易產(chǎn)生柱狀晶或者穿晶組織，造成中心疏松、縮孔和偏析加劇。澆鑄溫度高還會使得液芯變長，導(dǎo)致鑄坯坯殼發(fā)生鼓肚現(xiàn)象，在鑄坯中心產(chǎn)生具有負壓抽吸作用的空穴，使凝固末端富集溶質(zhì)元

4、素的鋼液被吸入鑄坯中心。也是導(dǎo)致鑄坯產(chǎn)生中心偏析的一個重要的原因。而澆鑄溫度過低易造成中包水口凍結(jié)，迫使?jié)茶T中斷，不利于鋼中夾雜物的上浮。并可能惡化鑄坯表面質(zhì)量，因此，要嚴格控制澆注溫度。鋼包、中間包永久層里加裝保溫材料，減少鋼包、中間包鋼水降溫，穩(wěn)定澆鑄過程鋼水溫度。中間包鋼水面采用雙覆蓋渣，底層為堿性保護渣，起保護和凈化鋼水的作用，上層加炭化稻殼，起保溫作用?？刂其撍^熱度2030為宜。（2）拉速制度，拉速過高，鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)停留時間變短，延長了鋼水的凝固時間，使鑄坯液芯變長，推遲了等軸晶的形核和長大，擴大了柱狀晶區(qū)，促使柱狀晶搭橋，增加了小鋼錠結(jié)構(gòu)形成的機會，還會發(fā)生鑄坯鼓肚，加重了中心

5、偏析和縮孔，而拉速過低可能使鋼水回爐量過高而影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)量，因此要從生產(chǎn)效率和拉速平衡的角度考慮，既不影響產(chǎn)量，又能保證連鑄坯的質(zhì)量。此外拉速的穩(wěn)定有利于連鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量。澆鑄過程中拉速的變化會導(dǎo)致連鑄坯凝固結(jié)構(gòu)的不均勻，增加保護渣卷入的幾率。（3）連鑄冷卻工藝，二次冷卻條件直接影響鑄坯質(zhì)量的好壞，固液界面上的冷卻條件嚴重影響固液兩相區(qū)微觀組織的生長，若二次冷卻太弱，鑄坯表面溫度就會過高，鑄坯液芯加長，抑制柱狀晶生長，增加等軸晶區(qū)，坯殼抵抗因鋼水靜壓力引起的鼓肚變形能力減弱，從而促進中心偏析的形成和擴展。而二次冷卻太強，使鋼液中的元素沒有足夠的時間進行選分結(jié)晶，因此有利于偏析的改

6、善，但是會加重中心縮孔。比水量與鑄坯組織枝晶間距的關(guān)系如下圖，由圖可看出，隨著比水量的增加，冷卻速率增大，一次枝晶間距和二次枝晶間距減少。這主要是由于當(dāng)二次冷卻強度增大時，鋼液凝固速度增加，溶質(zhì)原速度 析出和擴散減小，樹枝晶組織細小致密化。阻礙了枝晶間溶質(zhì)向中心富集，減小中心偏析。在相同比水量的情況下，隨著鑄坯厚度的增加，冷卻速率逐步減小，但是到鑄坯中心位置，不同比水量的冷卻速率基本相同。根據(jù)公式計算出結(jié)晶器坯殼厚度：H=K*（L/V）1/2式中：K凝固系數(shù)，取值27；L結(jié)晶器有效長度，900mm；V拉速，1.9m/min；計算結(jié)晶器坯殼厚度為18.6mm，實際狀態(tài)下，有涉及冷卻效率的問題，鑄

7、坯尚有75%的厚度為液相或固相混合相。采用強冷縮小二次枝晶間距的效果有限，所以將強冷區(qū)域延長，最大程度的利用了強冷的冷卻效率，有效縮短了二次枝晶間距，對抑制高碳鋼的中心偏析起到了明顯的改善作用。（4）電磁攪拌工藝，連鑄使用電磁攪拌技術(shù)，能減少鑄坯皮下氣泡，非金屬夾雜物缺陷的產(chǎn)生，改善鑄坯鑄坯表面質(zhì)量，增加微細等軸晶，減輕中心偏析，縮孔和疏松，防止結(jié)晶器內(nèi)的不均勻凝固。根據(jù)攪拌位置不同，電磁攪拌分為結(jié)晶器電磁攪拌（MEMS）、二冷電磁攪拌（SEMS）以及凝固末端電磁攪拌（FEMS）。實踐表明，高碳鋼必須采用M+S+F三段攪拌才能使鑄坯中心偏析和疏松得到顯著改善。（5）保護澆鑄，全程保護澆鑄，鋼包

8、到中間包采用長水口加密封環(huán)，中間包加覆蓋劑，中間包到結(jié)晶器之間采用浸入式水口，結(jié)晶器采用高碳鋼專用保護渣。（6）輕壓下技術(shù)，煉軋廠鑄機無輕壓下設(shè)備，不具備輕壓下功能，可以借助拉矯輥實施，用拉矯輥實施輕壓下，有兩個問題必須首先研究解決。拉矯機夾棍和液壓系統(tǒng)的能力是否滿足輕壓下的要求；不同拉速下鑄坯凝固末端的位置及輕壓下的最佳位置。2.0軋制高碳鋼軋制流程：加熱爐粗、中、預(yù)精軋、精軋機水冷吐絲機斯太摩爾風(fēng)冷線集卷打捆成品入庫，軋制過程主要控制線材表面質(zhì)量，索氏體化率及滲碳組織，從以下方面控制：（1）加熱爐，控制加熱爐內(nèi)氣氛，采用低加熱，盡可能減少坯料在爐內(nèi)高溫段停留時間，以防止表面脫碳，為了保證鑄

9、坯中心碳的充分擴散，在不增加盤條表面脫碳、氧化鐵皮的前提下，適當(dāng)延長鑄坯在爐內(nèi)的時間，一般選擇鑄坯加熱時間不小于150min，鑄坯出爐（均熱段）溫度為9601050。（2）粗、中、預(yù)精軋和精軋機，采用低溫開軋，獲得小的奧氏體晶粒，高碳鋼變形抗力大，粗、中、預(yù)軋機應(yīng)均勻分配壓下量，避免單機架壓下過大，保證合理的活套量及連軋常數(shù)。終軋溫度是影響產(chǎn)品性能的主要因素之一，提高終軋溫度，鋼的抗拉強度呈上升趨勢，這是由于終軋溫度提高，有利于高碳鋼中碳化物的溶解，增加了奧氏體的穩(wěn)定性。但是終軋溫度越高，奧氏體晶粒長大趨勢越嚴重，引起鋼的斷面收縮率下降，塑性降低，奧氏體晶粒大小直接影響到相變后的組織和晶粒尺寸

10、，因此保證適宜的終軋溫度，可使產(chǎn)品獲得滿足使用要求的組織和強度均一性，實驗表明，終軋溫度為950，鋼的強度、塑性匹配較好，另外，為了避免軋件表面出現(xiàn)劃傷和折疊，全線應(yīng)該采用無扭轉(zhuǎn)軋制。（3）吐絲機，軋后冷卻過程中，吐絲機溫度的控制對線材性能的影響非常重要，在對高碳鋼的控制冷卻過程中，希望抑制鐵素體的析出，得到單一的片層間距適宜的珠光體組織，為此，通過加大相變前的冷卻來抑制先共析鐵素體的析出，一般設(shè)定吐絲溫度為850870。（5）軋后控冷技術(shù)，軋后冷卻制度直接影響到產(chǎn)品的最終性能。線材作為深加工的原料，要求減少盤條二次氧化鐵皮的生成量，在生產(chǎn)中，線材軋后控冷技術(shù)包括2部分：精軋機到吐絲機間的噴水

11、冷卻，吐絲機與集卷站間的散卷吹風(fēng)冷卻，根據(jù)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)原理，共析鋼過冷奧氏體600左右時分解的產(chǎn)物為索氏體，具有強度和塑性的最佳配合，此時形成的索氏體組織，其綜合性能最好，高速線材軋后軋后控制冷卻的主要目的是控制過冷度和冷卻速度，以獲得較高的索氏體化率，冷卻過程中還應(yīng)注意盡量減少線材邊部至中心索氏體化率的差異，杜絕出現(xiàn)滲碳體和馬氏體組織。以高碳鋼82B為例，82B鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（CCT），如上圖所示，由圖可以看出82B在冷卻過程中，過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的溫度區(qū)間為A550，在該區(qū)間內(nèi)轉(zhuǎn)變溫度越低，過冷度越大，珠光體片層間距越薄，索氏體具有較高的強度和較好的塑性，因此生產(chǎn)82

12、B時要求散卷冷卻運輸線采用大風(fēng)量，快速冷卻的方式，這樣可以控制鐵素體的析出量，增大過冷度，提高索氏體轉(zhuǎn)變率。另外線材在相變區(qū)滯留的時間越長，索氏體轉(zhuǎn)變越充分，索氏體化率越高，研究表明，線材從吐絲機到相變前的冷卻速度控制在小于15/s，相變過程中的冷卻速度控制在25/s，可以獲得良好的綜合性能。時效處理和拉拔目前生產(chǎn)高碳鋼鋼絞線采用的工藝為：盤條酸洗磷化冷拉拔控制穩(wěn)定化處理成品，拉拔過程主要控制內(nèi)應(yīng)力、斷絲率等，從下面兩個環(huán)節(jié)控制。（1）時效處理：高速線材軋機生產(chǎn)時，82B盤條經(jīng)風(fēng)冷和水冷后的溫度在幾秒鐘內(nèi)從1000迅速降到600，使得盤條表面和心部產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，如果內(nèi)應(yīng)力沒有釋放完便進行拉拔，就會使其脆斷幾率明顯增大，目前采用自然時效方式來釋放內(nèi)應(yīng)力，時效時間一般不小于20天。（2）拉拔過程：為了降低盤條拉拔斷絲率，提高成材率，用戶在拉拔過程中應(yīng)注意：合理設(shè)計變形道次和每道次減徑率，