莱钢科技 第２期ｌ总第１８８期） Ｑ４４０Ｃ级２５＃门架槽钢质量控制研究 赵圣功，张学民，宁 伟，郭 达 （莱芜分公司炼钢厂） 摘要：针对Ｑ，￣ｏｃ级２５ 门架槽钢在试生产过程中出现的角部裂纹、性能波动等问题进行分 析。通过调整成分、改进脱氧工艺、去除夹杂物以及对轧钢设备适度改造等一系列措施，优化 工艺流程。生产实践表明，Ｑ４４ｏｃ质量得到明显改善，杜绝了角部裂纹问题，不充满和拉丝现 象得到有效控制，各项性能指标满足产品质量要求。 关键词：裂纹；冲击韧性；魏氏体组织；夹杂物 ０前言 ２试制过程存在问题及原因分析 ｔ￣１４０Ｃ级２５ 门架槽钢是山钢股份莱芜分公司 ２．１ 主要性能问题及原因分析 在型钢线开发的优质低合金机械用钢，对取代进口 ２．１．１主要性能问题 产品，降低生产成本，起到了积极作用。试制期间， Ｑ４４ＯＣ级２５ 门架槽钢于２０１３年３月份开始在 产品出现冲击韧性不稳定，强度波动，轧材角部出现 中型线试制，出现冲击不合和强度偏低现象，同时存 微小裂纹等质量问题。通过对各生产工序进行系统 在很小的角部裂边问题，试验炉次性能情况见表３。 研究分析，并制定了一系列改进措施，质量问题得到 表３ Ｑ４４０Ｃ试验炉次性能 进一步改善，轧材性能和表观质量满足了用户要求。 ｌ 工艺流程及成分、性能控制要求 １．１工艺流程 铁水预处理（纯镁粒脱硫）—＋６００ｔ混铁炉一６０ｔ 转炉—６０ｔＬＦ精炼炉一４号连铸机一加热炉一万能 轧机一门架槽成品 １．２成分及性能要求（见表１、表２） 表１ Ｑ４４ｏｃ成分要求（质量分数。％） 牌号 化学成分（ｗｌ，％） ２．１．２原因分析 Ｃ ｓｊ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ｖ ２．１．２．１断口形貌及夹杂物 标准 ≤０．２ｏ ≤Ｏ．５５ １．０—１．７≤０．０３０≤０．０３Ｏ ０．０２—０．２０ ０４４０Ｃ 对冲击断口进行电镜扫描对比，发现冲击功较 ’ 内控０．１４－０．１８ Ｏ．３５一Ｏ．５０ １．３５一１．４５≤０．００２≤Ｏ．０１５ ０．０９一Ｏ．１１ 低的断口为脆性断口，冲击功较高的呈韧窝状断裂， 表２ Ｑ４４０Ｃ性能要求 两者相比，冲击功较低的钢，其屈服强度较高，判断 是添加微合金钒后，由于钒的析出强化作用，提高了 屈服强度，但是由于屈服强度提高，对其他成分末进 行相应的调整，导致塑性降低，降低了冲击韧性。根 据对夹杂物的分析，冲击功较低的部分炉次（炉号 Ｑｌ４０ｃ ４４０ ５９０ １６ ４０ １８０￣２３０ ｄ＝３ａ “５”和炉号“２”），夹杂物数量不是很多，炉号“５”的 钢中主要有硅铝酸盐夹杂存在，对冲击性能造成一 作者简介：赵圣功（１９８０一），男，２００５年７月毕业于鞍山科技大学钢 定影响，但不是主要因素（对比如图１～４），因为在 铁冶金专业。高级丁程师，主要从事炼钢精炼技术管理Ｔ作。 炉号“２”的钢中，硅酸盐夹杂很少，冲击功也较低。 ３６ ．莱钢科技 ２０ｌ７年４月 图Ｉ 炉号“５”断口形貌 图５炉号“２”魏氏体组织 图２炉号“２”断口形貌 图６炉号…５’魏氏体组织 ２．１．２．３分析结论 门架槽钢添加微合金钒后，ｆ｝１于钒的析 强化 作用，导致屈服强度提高，塑性不好，冲击偏低，是产 生冲击不合的主要原冈，部分炉次加热温度过高，或 在轧制时终轧温度过高，轧后冷却速度较快，出现了 魏氏体组织，虽然存在少量夹杂物，但不是造成冲击 降低的主要原闪 ２．２表观质量问题及原因分析 １）成乩ｆｆＩ现边裂的部位示意图 图３炉号“５”夹杂物 ７所示，对 应坏料位 ８所示，成品边裂大多为通条，…现 的部位主要在部位ｌ两侧和部位４外侧，部分成品 部位２两侧也．存在轻微边裂，长度ｌ～３ ｉｎｌｎ。 图７成品示意 内弧 图４炉号“２”夹杂物 ２．１．２．２金相分析 对冲击功较低的炉号“２”及炉号“５”的轧材样 品做金相分析，均ｆ“现了ｍ现了一定量的魏氏体组 织（１Ｎ ５、网６），说明魏氏体组织的产生在一定程度 －上降低了钢的冲击韧性。 外弧 图８铸坯示意 对裂纹部分进行进行高倍分析（罔９、罔１０）， ３７ 赵圣功，等：Ｑ４４０Ｃ级２５ 门架槽钢质量控制研究 第２期ｌ总第１８８期） 表４ Ｑ４４Ｏ（：调整后成分要求（质量分数，％） ｊｆＩ｛试验样。 近表【白ｊ裂纹整体彤貌参差不齐，术发 州Ｉ ¨洲兑碳脱象 试验样品内部裂纹向试样延伸明 ，化学戏分（ ，％ Ｃ Ｓｉ Ｐ Ｓ Ｖ 仪 尖锐， 两边均有脱碳现象，裂纹内部物质 榆测为铁氧化合物，判断为氧化铁皮。冈没有『】Ｊ】 脱碳脱象，说明该部分并非在加热炉内部过烧所敛， …ｊ：根部尖锐，可以排除角部皮下气泡，而是铸坯角 郎彳『裂纹或荇仔 低熔点物质，对铸坯进行切割并 ７≤０．０３０≤０．０３０ ０．０２—０．２０ 内控０．１３—０．１７ ０．３５—０．５０ １．４０一一１．５０≤０．０２０≤０．０１５ ０ ０９—０ ２）为进一步降低硅酸盐夹杂，将转炉、Ｉ Ｆ精炼 脱氧Ｔ 调整如下： 酸洗，术发脱角部裂纹，判断存铸坷＝浇注过程『ｆＩ，铸 弧 个『ｆ】部仃 炎渣现象， 加热过程ｒ｝１融化 脱碳， ｜牟Ｌ制时受 Ｊ开裂 另外腿部与肩部孔 内 ①转炉“｛钢采ｊＩｔ铝锰铁脱氧侉代 钙 脱氧． 以减少硅酸盐脱氧产物的生成．销锰铁理化于｛亍标 表５． ．表５铝锰铁化学成分（质量分数。％） … 偏小，角部冷却快，受力小均，ｌｉ王是造成受／Ｊ扦 裂的 嶝原Ｉｑ ②ＬＦ精炼根据进站钢水顶渣情况及溶解氧 量动态喂入舒；线（Ｏｌ２ ｍｍ，ＡＩ≥９８％，米曩 ３３０ ｅ－／ｎ１），为确保喂丝达到一定深度（喂人线端部 的最佳喂人深度存钢包底ｌ 方１００～２００ ｎｌｌｎ），要求 喂丝速度控制 ３～５ ｍ／ｓ 同时取消 钙甸ｌ、碳化 硅脱氧刹．．钳｛线喂人醚标准如表６ 图９裂纹形貌 表６铝线喂入量标准（出钢量５０ Ｉ） 钢水硬顶 条什 钌；线喂人 ｉ ｉ．，ｍ／＇ｂ’ ｔ３０≤ａｌ０ｊ（５０×１０一，｛ ｌＩ≠＞７０．．ｕ． ｉ，枝泡３０≤ａｌ ０』＜５０×１０‘。。，渣￣ｇ Ｊｔ！常 ｉ１；《）．＜ ×１０，淤 ＞７０ｍｍ． ，发池６０～８【） ４（１～６（） ４０～６０ ｄ１ ０ ＜３０×１０． 况ｄ－常 ３０—４１） ３）为进一步延Ｋ弱搅拌时问，促进微细火 物 的Ｉ 浮，增 连铸大包浇 过 软吹没箭， 浇汴 前、ｔ 期对铡水进行软吹，Ｉ丁延ｋ软１ｌ久时ｎ１ｊ １０～ 图ｌ（）裂纹形貌 ｌ５ ｎｌｉｎ，促进夹杂物Ｉ 浮排除，稳定控制结ｒｌｉｆＩＩ 钢 ２）成 １，ｆ 充满现象均集中卜腿部、肩部四 水液面．水【Ｊ插人深度控制 ７０ １１１１１１以ＪＩ ，啦饱岱 渣，¨二冷采川刺冷制度，冷却水流 降低ｌ（）％～ ２０％，提高铸 质量 ４）ｘ，ｔ￣Ｌ制制度进行优化，ｊＪＩｌ热炉温度 删 ｌ 个ｆｆ】邴外ｆ！｝！ｌｌ，ｎ』小连续状态，另外彳『存角部托 『¨】 题，断断续续．影响衷观质量。该问题主要是导Ｉ 装 发孔 角 磨拟，表面粗糙，轧制时粘氧化铁皮所 敛， ２６０～ｌ ２８０ ：，加热时间不少于ｌ８０ ｎｌｉｎ，避饱【ｌ’ｆ『｝Ｉ】 过Ｋ造成嗅氏体粗大．ＢＩ）ｌ卡ＪＪ轧ｌ ｌ５０～ｌ Ｉ７（） ：，进 ３工艺优化措施 １）ｆ－ Ｊ ｄ Ｈ６｛强度高，冲击偏低ｆｈ】题，主要是对 精轧前稍作停留，终轧温度控制 ９２０～９４０ ：．提 高Ｊ广＿精轧轧后冷却水冷却镁度．以抑制魂Ｉ 体组 ｌ 的形成 。 成分进 渊祭，通 降低碳含量、提高锰含量，以稳 定脯服强度．提高冲击韧性，优化后的成分见表４。 ３８ ５）对槽钢孔型腿部、肩部网角进行调繁，减少 莱钢科技 ２０１７年４月 两个腿部角部裂纹发生机会。加强导卫和轧槽的检 查和清理，有问题及时更换，保证表面光洁度。 ５ 结论 １）Ｑ４４０Ｃ采用钒合金化，碳控制偏高，则屈服 强度提高，塑性降低，对冲击造成较大影响，适当降 低碳含量可提高冲击韧性。 ２）强化钢中硅酸盐夹杂（改进脱氧及浇注＿Ｔ ４改进效果 通过上述措施，Ｑ４４０Ｃ质量有了很大改进，屈 服强度控制在４６０～４８０ ＭＰａ，冲击功提高到７０～ １２０ Ｊ／ｅｒａ ，各项性能均达到指标要求，杜绝了角部 艺）和魏氏体组织控制（优化轧制丁艺），对提高冲 击韧性有一定作用。 ３）控制铸坯角部夹渣和减少角部受力，可解决 槽钢孑Ｌ型腿部和肩部裂边问题。 ４）门架槽角部不充满和拉丝问题，主要是设备 精度不够，表面磨损所致。 裂边问题，不充满和拉丝现象得到控制，表面质量得 到明显改善。部分炉次具体性能见表７。 表７改进后４４０Ｃ试验性能 参考文献 ［１］聂义宏，等．硼对高强度弹簧钢力学性能的影响．钢铁， ２００４，（５）：２５． 特邀编辑：王玉春 Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｌｅｖｅｌ Ｑ４４０ｃ ２５ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｂｅａｍｓ Ｚｈａｏ Ｓｈｅｎｇｇｏｎｇ，Ｚｈａｎｇ Ｘｕｅｍｉｎ，Ｎｉｎｇ Ｗｅｉ，Ｇｕｏ Ｄａ （Ｔｈｅ Ｉｒｏｎｍａｋｉｎｇ Ｐｌａｎｔ ｏｆ Ｌａｉｗｕ Ｂｒａｎｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｐｐｅａｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｒｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｑ４４０Ｃ ２５ ｃｈａｎｎｅｌ ｂｅａｍｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｃｏｒｎｅｒ ｃｒａｃｋｓ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗａｓ ｃａ￣ｉｅｄ ｏｕｔ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉＯＢＳ，ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｏｘｉｄｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｒｅｍｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ａｎｄ ｍｏｄｅｒａｔｅｌｙ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｇ ｔｈｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ，ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ，ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｑ４４０Ｃ ｗａｓ ｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｔｈｅ ｃｏｒｎｅｒ ｃｒａｃｋ ｐｒｏｂｌｅｍ ｗａｓ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｅｒａｄｉｃａｔｅｄ，ｔｈｅ ｕｎｆｉｌｌｅｄ ａｎｄ ｂｒｕｓｈｅｄ ｐｈｅｎｏｎｌｅｎａ ｗｅｒｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍ— ａｎｔｅ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｃｏｕｌｄ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｒａｃｋｓ；ｉｍｐａｃｔ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ；ｗｉｄｍａｎｓｔａｔｔｅｎ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ 卜“—－卜”—・卜“＋”—＋－“—卜“—一“＋－—－＋－“—－一”—－卜“＋”——卜“—卜”—卜“＋”—＋－一—卜”—’一”＋”——卜“—＋－”＋一＋一—卜“—卜“＋”＋“—＋－”—卜”＋”＋“—＋＿”—卜”＋”＋“—卜一—卜”＋”＋”—卜” ”＋“—＋－”—卜”— 一 （上接第３５页） Ｏｎｅ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ Ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ Ｃｕｔｔｉｎｇ Ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｃａｓｔｉｎｇ Ｂｉｌｌｅｔｓ Ｃａｉ Ｓｅｎ （Ｌａｉｗｕ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｂｒａｎｅｈ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｓｈａｎｘｉｎ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｎｅｗ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｃｕｔｔｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｂｉｌｌｅｔｓ ｗａｓ ｉｎ— ｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｂｙ ｔａｋｉｎｇ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｏｌｌｅｒ ｓｃａｌｅ ｗｉｔｈ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｄｖａｎｃｅｄ ｌｅｖｅｌ ａｓ ｔｈｅ ｗｅｉｇｈｔ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｄｅ— ｖｉｃｅ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｂｉｌｌｅｔ，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｂｉｌｌｅｔｓ ｗａｓ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｂｉｌｌｅｔｓ，ｓｏ ａｓ ｔｏ ｓｅｌｅｃｔ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｉｆｅｄ ｂｉｌｌｅｔｓ，ｔｈｕｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｒｏｌｌｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ；ｙｉｅｌｄ；ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ３９