摘要: 利用全相顯微鏡及掃描電鏡，對河鋼唐鋼不鏽鋼公司轉爐 - 連鑄流程生產的 Q235B 鋼的冷彎開裂現象進行了分析，認為開裂處存在著的大顆粒硫化物和氧化鋁系夾雜是導致缺陷的主要原因。通過控制入爐鐵水硫含量、優化轉爐爐後鋼包渣、採用加 Al 脫氧、延長靜吹時間、採用鋼包吹氬攪拌、更換氬氣吹掃管等改善措施，Q235B 鋼中夾雜數量明顯降低，質量得到有效提升，可降低生產成本約 32 元/t 鋼。
關鍵詞: 轉爐 - 連鑄; Q235B; 夾雜; 硫化物; 氧化鋁; 吹氬
0 引言
鍊鋼系統是現代鋼鐵製造流程的關鍵部分，也是決定鋼鐵企業產能的主要環節。河鋼唐鋼不鏽鋼公司根據實際生產情況，以及其他品種結構安排，將 Q235B 鋼工藝路線設計為轉爐 - 連鑄流程。該流程精簡，可在保證質量的前提下實現鍊鋼成本的降低。但是，實際生產中發現，轉爐 - 連鑄工藝生產的 Q235B 鋼水質量較差，軋材易發生冷彎開裂現象，嚴重影響產品質量及經濟效益。本文以 Q235B 鋼種為研究對象，對鑄坯夾雜缺陷進行了研究分析，制定了高效連鑄條件下無缺陷鋼坯生產的對策。
1 化學成分及生產現狀
1. 1 化學成分
Q235B 鋼的化學成分見表 1。
1. 2 生產現狀
經轉爐 - 連鑄工藝生產的 Q235B 鑄坯軋製後發生冷彎開裂現象，如圖 1 所示。
對 Q235B 冷彎開裂處進行能譜分析( 圖 2) ，可知，缺陷內存在氧化鋁類夾雜和硫化錳夾雜。為系統分析夾雜物存在類型及級別，對 2018 年 11 ～ 12 月冶煉的 Q235B 熱卷取樣進行金相檢驗，檢測結果如表 2 所示。
2 夾雜形成機理及來源分析
2. 1 夾雜物形成機理
2. 1. 1 硫化物系夾雜機理分析
硫化物系夾雜為塑性夾雜，在軋製過程中易沿軋製方向伸長，從而破壞了基體橫向組織的變形和傳遞的連續性，導致變形不均勻而產生應力集中。當應力集中到一定程度後，在硫化物夾雜和基體的界面上就會產生裂紋。隨著應力集中的加劇，裂紋沿夾雜物和基體界面向周圍擴展並釋放能量。該能量除了減輕裂紋尖端的應力集中外，還促使裂紋分支的形成[1，2]。
2. 1. 2 氧化鋁類夾雜機理分析
在鋁鎮靜鋼中，氧化鋁類夾雜是常見氧化物夾雜中對鋼的性能影響最大的一類。它屬於脆性不變形夾雜物，與基體的熱變形能力差異較大。在熱加工應力作用下，大塊的 Al2O3 等脆性夾雜被破碎成尖銳稜角狀，成鏈分佈於基體中。這些堅硬的形狀不規則的 Al2O3 夾雜能將基體劃傷，並在夾雜物周圍產生應力集中，直至交界面處形成空隙或裂紋，在循環應力作用下，導致鋼材疲勞斷裂[3]。
2. 2 夾雜物來源
夾雜物檢測結果表明，Q235B 鑄坯內的夾雜物主要是硫化物和氧化鋁類夾雜。
( 1) 硫化物夾雜產生原因為: 廢鋼中 S 含量較高，使得轉爐冶煉 S 含量也高，導致硫更易與其它元素形成硫化物夾雜。
( 2) 氧化鋁類夾雜產生原因為: 轉爐終點氧位較高; 爐後處理時間不足，鋼包靜吹時間短，夾雜物上浮不充分; 連鑄保護澆注過程中吸入過多氧氣。
3 工藝優化
3. 1 硫化物夾雜控制
3. 1. 1 轉爐過程硫含量控制
轉爐過程降低 S 含量措施有[4 - 6]:
( 1) 入爐鐵水成分嚴格執行內控標準，以降低鋼水中的碳含量;
( 2) 出鋼過程中使用滑板擋渣，提高擋渣成功率，減少夾雜物進入;
( 3) 調整造渣工藝，增加鋼包渣量，降低爐渣氧化性，提高脫硫能力以及吸附夾雜物的能力。
通過以上措施的實施，2018 年 12 月抽檢的鋼水 S 含量平均控制在 0. 013% ，全部符合內控標準，如圖 3 所示。
3. 1. 2 轉爐爐後鋼包渣優化
由於 Q235B 生產工藝不經鐵水預處理、LF 造渣及鈣處理，因此要想達到良好的脫硫效果，需完善轉爐爐後鋼包渣設計，使其具備高效脫硫、流動性良好、避免增硅以及去除夾雜的功能[7，8]。轉爐爐後鋼包渣設計目標為: 渣中 SiO2 < 5% 、 CaO /Al2O3 = 1. 3 ～ 1. 7 的轉爐爐後鋼包渣中理論硫分配比高於 400; 同時，渣中( FeO + MnO) 含量降到 1. 5% 以下。根據鋼包渣設計要求，進行了 20 爐生產試驗，隨機選取的 5 爐脫硫數據如表 3 所示。
由表 3 可知，轉爐爐後鋼包渣的應用，代替了鐵水預處理和 LF 的脫硫功能，平均脫硫率達 42% 。
3. 1. 3 廢鋼管理
使用低硫廢鋼，並加強廢鋼的抽查管理; 轉爐作業區要與廢鋼調運處提前溝通，時時調整廢鋼配比，降低破碎料加入量。
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