摘要: 利用全相显微镜及扫描电镜，对河钢唐钢不锈钢公司转炉 - 连铸流程生产的 Q235B 钢的冷弯开裂现象进行了分析，认为开裂处存在着的大颗粒硫化物和氧化铝系夹杂是导致缺陷的主要原因。通过控制入炉铁水硫含量、优化转炉炉后钢包渣、采用加 Al 脱氧、延长静吹时间、采用钢包吹氩搅拌、更换氩气吹扫管等改善措施，Q235B 钢中夹杂数量明显降低，质量得到有效提升，可降低生产成本约 32 元/t 钢。
关键词: 转炉 - 连铸; Q235B; 夹杂; 硫化物; 氧化铝; 吹氩
0 引言
炼钢系统是现代钢铁制造流程的关键部分，也是决定钢铁企业产能的主要环节。河钢唐钢不锈钢公司根据实际生产情况，以及其他品种结构安排，将 Q235B 钢工艺路线设计为转炉 - 连铸流程。该流程精简，可在保证质量的前提下实现炼钢成本的降低。但是，实际生产中发现，转炉 - 连铸工艺生产的 Q235B 钢水质量较差，轧材易发生冷弯开裂现象，严重影响产品质量及经济效益。本文以 Q235B 钢种为研究对象，对铸坯夹杂缺陷进行了研究分析，制定了高效连铸条件下无缺陷钢坯生产的对策。
1 化学成分及生产现状
1. 1 化学成分
Q235B 钢的化学成分见表 1。
1. 2 生产现状
经转炉 - 连铸工艺生产的 Q235B 铸坯轧制后发生冷弯开裂现象，如图 1 所示。
对 Q235B 冷弯开裂处进行能谱分析( 图 2) ，可知，缺陷内存在氧化铝类夹杂和硫化锰夹杂。为系统分析夹杂物存在类型及级别，对 2018 年 11 ～ 12 月冶炼的 Q235B 热卷取样进行金相检验，检测结果如表 2 所示。
2 夹杂形成机理及来源分析
2. 1 夹杂物形成机理
2. 1. 1 硫化物系夹杂机理分析
硫化物系夹杂为塑性夹杂，在轧制过程中易沿轧制方向伸长，从而破坏了基体横向组织的变形和传递的连续性，导致变形不均匀而产生应力集中。当应力集中到一定程度后，在硫化物夹杂和基体的界面上就会产生裂纹。随着应力集中的加剧，裂纹沿夹杂物和基体界面向周围扩展并释放能量。该能量除了减轻裂纹尖端的应力集中外，还促使裂纹分支的形成[1，2]。
2. 1. 2 氧化铝类夹杂机理分析
在铝镇静钢中，氧化铝类夹杂是常见氧化物夹杂中对钢的性能影响最大的一类。它属于脆性不变形夹杂物，与基体的热变形能力差异较大。在热加工应力作用下，大块的 Al2O3 等脆性夹杂被破碎成尖锐棱角状，成链分布于基体中。这些坚硬的形状不规则的 Al2O3 夹杂能将基体划伤，并在夹杂物周围产生应力集中，直至交界面处形成空隙或裂纹，在循环应力作用下，导致钢材疲劳断裂[3]。
2. 2 夹杂物来源
夹杂物检测结果表明，Q235B 铸坯内的夹杂物主要是硫化物和氧化铝类夹杂。
( 1) 硫化物夹杂产生原因为: 废钢中 S 含量较高，使得转炉冶炼 S 含量也高，导致硫更易与其它元素形成硫化物夹杂。
( 2) 氧化铝类夹杂产生原因为: 转炉终点氧位较高; 炉后处理时间不足，钢包静吹时间短，夹杂物上浮不充分; 连铸保护浇注过程中吸入过多氧气。
3 工艺优化
3. 1 硫化物夹杂控制
3. 1. 1 转炉过程硫含量控制
转炉过程降低 S 含量措施有[4 - 6]:
( 1) 入炉铁水成分严格执行内控标准，以降低钢水中的碳含量;
( 2) 出钢过程中使用滑板挡渣，提高挡渣成功率，减少夹杂物进入;
( 3) 调整造渣工艺，增加钢包渣量，降低炉渣氧化性，提高脱硫能力以及吸附夹杂物的能力。
通过以上措施的实施，2018 年 12 月抽检的钢水 S 含量平均控制在 0. 013% ，全部符合内控标准，如图 3 所示。
3. 1. 2 转炉炉后钢包渣优化
由于 Q235B 生产工艺不经铁水预处理、LF 造渣及钙处理，因此要想达到良好的脱硫效果，需完善转炉炉后钢包渣设计，使其具备高效脱硫、流动性良好、避免增硅以及去除夹杂的功能[7，8]。转炉炉后钢包渣设计目标为: 渣中 SiO2 < 5% 、 CaO /Al2O3 = 1. 3 ～ 1. 7 的转炉炉后钢包渣中理论硫分配比高于 400; 同时，渣中( FeO + MnO) 含量降到 1. 5% 以下。根据钢包渣设计要求，进行了 20 炉生产试验，随机选取的 5 炉脱硫数据如表 3 所示。
由表 3 可知，转炉炉后钢包渣的应用，代替了铁水预处理和 LF 的脱硫功能，平均脱硫率达 42% 。
3. 1. 3 废钢管理
使用低硫废钢，并加强废钢的抽查管理; 转炉作业区要与废钢调运处提前沟通，时时调整废钢配比，降低破碎料加入量。
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