控制含磷量,高强IF钢才能有所作为
2015-04-15 12:54:55 作者:王畅等来源:

       冷轧高强超深冲钢板的特点是采用超低碳成分设计,通过铌和钛固定碳和氮等间隙原子形成无间隙原子钢(IF钢),通过添加磷、锰、铜和硅等固溶强化元素进行强化,在保持带钢良好深冲或超深冲性能的同时,可使钢板的抗拉强度提高到440MPa级或更高级别,可用于汽车外板成形件或较复杂的内板成形件的生产。其中,磷作为常用的强化元素,在高强IF钢的生产中起着重要的作用。磷有助于提高钢的强度,但是由于磷的中心偏聚特性,磷含量的增加会恶化钢的机械性能,导致连铸坯内部中心裂纹、中心缩孔及板卷分层等情况。如何既能保持磷的有益作用又能消除磷中心偏析带来的负面影响,对于生产新一代高强钢铁材料具有重要意义。
  
       通过试验分析发现,热轧过程中的轧裂原因与连铸过程中磷的中心偏析造成的中心裂纹和中心缩孔密切相关。早期采用低过热度增加等轴晶抑制凝固末期富含杂质钢水向中心流动来减轻中心偏析,后来日本钢管公司(NKK)为了生产抗HIC(氢诱发裂纹)管线钢开发了静态轻压下技术,并利用其减小中心偏析。根据朱苗勇等人的研究,轻压下技术是通过在凝固末端适时施加一定的压下量来补偿凝固后期钢水的凝固收缩,减少浓化钢水的横向流动,同时抑制富集溶质在中心聚集,减小中心偏析。轻压下技术自发明以来,已被广泛应用,并取得一定效果。目前,国内普遍采用的方法是既采用低过热度增加等轴晶比率,又采用轻压下技术减小中心偏析,但根据Tsuchida等人对NKK在轻压下条件下,凝固组织对中心偏析的影响研究表明,适当提高过热度,发展柱状晶更有利于板坯中心偏析的改善。为此,技术人员结合实际生产情况,提出了连铸工艺优化措施,有效减轻了含磷高强IF钢的中心偏析状况,防止了热轧过程中轧裂情况的发生。
  


机理研究
       250P1为典型的含磷超低碳高强IF钢,其典型成分含量(%)为C≤0.005;Si:0.40—0.80;Mn:0.20—0.60;P:0.08—0.10;S≤0.02;N≤0.004;B适量;其他:0.04—0.07,属于高磷类钢种。
 
      轧裂情况:250P1钢热轧轧裂位置分别距带钢头部38、118m处,主要位于带钢中部。由轧裂的大孔洞形貌推测,裂口起始于带钢宽度的中部,其原因是轧制过程中轧制力及剪切力造成裂口拉伸而形成明显的宏观大孔洞形貌。250P1钢在冷轧生产过程中断带的断口表面平滑,断口前后未见明显表面缺陷。而对断口微观形貌进行观察,可见典型韧窝状韧性断裂形貌,同时断口呈现分层状,中心韧窝较大,近表面处韧窝缩小,裂纹呈现以中心断口为主的发散扩展型断裂形貌,中心处断口深度较深,由此推测此断带的分层形貌与中心偏析情况密切相关。
  
      原因分析:在扫描电镜下观察250P1钢热轧轧裂缺陷形貌,断口中部可见明显裂纹。对250P1钢热轧轧裂裂纹及其末端进一步观察发现,裂纹附近存在明显的氧化质点,裂纹末端存在沿晶内裂纹,裂纹附近呈现完整的多边形铁素体形貌。裂纹附近30um内的氧化质点特点与连铸坯的原始缺陷密切相关,连铸坯在加热炉内长时间加热造成了裂纹附近的元素被氧化,形成较厚的氧化质点层,此缺陷最终遗传至最后的热卷中。分析发现在厚度中心及1/4处均存在明显的裂纹及氧化带,裂纹附近同样存在氧化质点。此断裂卷整卷均存在不同程度的内裂纹情况,裂纹主要存在于板卷中部附近,呈现连续贯通的形貌,轧裂风险较高。
  
      中心偏析情况分析。综上所述,热轧轧裂现象与连铸坯的遗传缺陷关系较密切,主要可能来自连铸坯内的原始内裂纹,而此内裂纹的产生与钢种磷含量较高造成明显的中心偏析存在对应的关系。故取同炉次未轧裂热轧卷进行拉伸试验,在拉伸断口的断裂面可见明显的分层形貌,而对热轧卷组织进行浸蚀可见,板卷的中部存在明显的细晶组织异常带及小缩孔形貌,采用电子探针进行分析,发现异常带中存在明显的磷富集情况。