提高Q370qE钢板超声波探伤合格率的实践

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陈义雄

(湘潭钢铁公司宽厚板厂，湖南湘潭411101)

摘要：为提高Q370qE钢板的超声波探伤合格率，取样分析了Q370qE钢板超声波探伤不合原因，结果表明其探伤不合格主要源于钢中非金属夹杂物、中心严重偏析所造成的钢板分层、连铸保护渣和耐火材料的卷入盼及铸坯裂纹等。通过采取提高钢纯净度、改变夹杂物形态、控制浇注温度和拉速等措施后，钢板探伤合格率由75％提高到97％。

关键词：Q370qE；超声波探伤；不合格；取样分析

湘钢宽厚板厂Q370qE钢板的超声波探伤合格率一直处于75％左右的不稳定状态，严重影响了合同的兑现率。为此，该厂分析了造成钢板探伤不合的原因，提出了相应的改进措施并加以实施，使其超声波探伤合格率稳定在97％左右，获得了可观的经济效益。

1 数据统计与取样分析

1．1数据统计的改进

在数据统计上进行了更为详细的分班组、分钢种、分铸机分析，并对其班组和个人进行指标排名，以此增强广大员工的生产积极性，培养良好的生产操作习惯，有效提高钢种的探伤合格率。经统计分析发现，钢板超声波探伤不合主要源于生产工艺和标准化作业的实施、人员素质和操作习惯，而冶炼的钢种和设备条件并非是主要影响因素。

2007年11月实际探伤情况统计见表1。从表中看出，针对同样设备和所用原材料的超声波探伤，其合格率也各异，故排除设备或原材料因素对超声波探伤合格率的影响。如3号LF炉丁班的探伤合格率排第12位，但3号LF炉甲班的探伤合格率排第7名；同样，2号LF炉甲班排第4名，但2号LF炉丙班排第11名。通过详细统计，各班组意识到自身操作是影响超声波探伤合格率的主要问题，且规范了生产操作，有效提高了产品质量。另外，通过对Q370qE钢板与其它钢板探伤的对比分析，排除了冶炼钢种的影响(表2)。经统计分析并确定了影响钢板探伤不合的主要原因后，调整了该钢种的冶炼工艺，并将超声波探伤合格率与各个班组的奖励考核挂钩，有力促进了探伤合格率的提高。

1．2取样检测分析

分类分析探伤缺陷，找出影响探伤不合的最主要缺陷；根据缺陷的波形和缺陷在钢板上的分布情况，取样分析同一种缺陷中最具代表性的缺陷，找出影响探伤不合的主要原因。常见的缺陷有：单个缺陷的面积超标，整板出现同一种缺陷且缺陷呈点状(或点状密集型)分布，上下钢板之间出现大范围的缺陷，钢板局部出现线状缺陷。

取样分析Q370qE超声波探伤不合格的钢板。为确保分析的准确性，利用CTS一9002型超声探伤仪对钢板的缺陷进行准确定位，并按要求取样。对所取缺陷样进行金相组织、电镜及光谱的分析，并结合连铸过程中所取低倍硫印样进行分析和判断。通过对单个面积超标的缺陷(图1)分析发现，部分缺陷样中含有有钠、钾等物质，及部分样中含有氧化镁等物质，故确定连铸保护渣的卷入或中包耐火材料脱落的卷入是主要影响因素。

通过对整板出现同一种缺陷(图2)且呈点状(或点状密集性)分布的取样分析发现，主要为三氧化二铝类夹杂物和钙铝酸盐夹杂物。三氧化二铝类夹杂物是铝脱氧的产物与钢液面污染物的复合物；钙铝酸盐类夹杂物是铝、硅、钙的脱氧产物与钢液面污染物的复合物，熔点低于炼钢温度，呈球状。这种缺陷对探伤合格率的影响所占比例最大，占不合格品的50％以上，往往影响一整炉钢水或一炉钢的连续几块钢板，因此控制夹杂物成为提高探伤合格率

的重中之重。

取样分析上下钢板之间出现大范围的缺陷(图3)发现，存在严重偏析现象(富集硫化锰夹杂及磷，同时锰与钢板的其它部位偏差较大)，测厚仪测定其钢板的厚度为正常厚度的一半左右，分析是钢板的偏析严重导致钢板在轧制过程中不能有效焊合而造成钢板分层所致。

通过对钢板局部出现线状缺陷的取样、切削、打磨后发现，内部出现明显裂纹，分析其成分发现含有硫化锰夹杂和富集的磷。对所取缺陷样的分析与检验结果看出，钢板探伤不合主要源于钢中非金属夹杂物、中心偏析严重造成的钢板分层、连铸保护渣和耐火材料的卷入以及铸坯裂纹。

2 工艺调整

根据数据统计和取样检测分析结果，该厂针对存在的问题，在工艺上做了相应的调整。

2．1 成分调整

为避免钢板中心偏析严重，钢板的成分设计严格按照企业的内控标准执行为w([C])为±0．01％、w([Si])为±0．05％、w([Mn])为±0．05 %，同时规定铝和其它微合金化元素的成分范围。缩小成分的控制范围，避免发生上下炉衔接因成分变化大造成钢板偏析严重。

2．2 过程控制

2．2．1 转炉

其技术措施为：①采用高拉碳，防止钢水的过氧化。Q370qE属于中碳钢系列(企业内控标准为叫([C]) == 0．13％～0．15％)，采用高拉碳可缩短供氧时间和冶炼周期，避免钢水过氧化，降低终渣中的氧化铁，使钢水在后续精炼过程中产生的三氧化二铝类内生夹杂物减少。②提高转炉炉后顶渣的配比量，为精炼快速造白渣创造有利条件。在转炉炉后提高顶渣量(500 kg石灰 500 kg精炼渣)，减少精炼的渣料加入量，利用转炉炉后的高钢水温度预热顶渣料，缩短精炼的化渣时间，为精炼的造白渣创造条件。改进转炉炉后的顶渣配比后，精炼的造白渣时间较前明显缩短，相对延长了钢水白渣的保持时间，有利于夹杂物的上浮和吸附。③限定转炉钢水进精炼的铝质量分数，即转炉钢水进精炼所取的第1个样w([A1])≥0．040％，以此为钢水精炼提供条件，前期将钢中氧脱完全。

2．2．2精炼

采取的措施是：①促使夹杂物上浮去除，提高钢水纯净度。在LF炉处理初期，强化渣面扩散脱氧，降低渣中氧。降低渣中氧化锰和氧化铁，使渣中的叫(MnO FeO)<1．0％，早期将渣造白使渣面具有良好的吸附夹杂物的能力，通过吹氩搅拌使产生的大量簇状、多边形和少量球形的三氧化二铝夹杂物聚集、上浮和被吸附。向钢液中喂入铝线或加入其它的脱氧剂(一次性加到位)对钢水进行沉淀脱氧，将钢水脱氧完全，使钢水中溶解氧降低到最低位，从而降低钢水在浇注过程中重新生成的氧化物，降低氧化物夹杂。在LF炉终点取样确定钢液成分和温度合格后，对钢水进行软吹氩操作，并适当延长钢水的软吹氩时间。合理的吹氩搅拌加快了脱氧产物的传递，致使脱氧产物能获得较好的碰撞聚集长大的机会，从而有利于脱氧产物的上浮排出。在软吹氩过程中，钢中夹杂物大量上浮排除，进一步去除了钢中夹杂物，提高了钢液纯净度。②控制夹杂物形态，对夹杂物进行变性处理。精确控制夹杂物的形态，喂人Ca—Si线对钢中三氧化二铝和硫化锰夹杂物进行钙化处理，三氧化二铝夹杂物变成球形的xCaO·yAl2O3复合夹杂物。对夹杂物的变性处理，使生成的夹杂物尺寸变大、熔点降低、数量减少，通过吹氩搅拌且保证一定时间将其排除，从而减少了钢水脱氧产物三氧化二铝的数量；硫化锰条状夹杂物变成球状的硫化钙夹杂物，因其熔点低且呈各向同性，故轧制后不影响钢板的超声波探伤合格率。钢液经钙处理后，钢中的大型夹杂(如Al2O3)转变

成了钙铝酸盐夹杂物，使原来的夹杂物变性后呈细小、球化的趋势[1]，夹杂物更易上浮进入渣层，从而减少钢凝固后滞留于钢中的夹杂物数量。③在精炼过程中应控制好合适的吹氩流量，特别是精炼结束后在钢水中脱氧产物得到变性处理的情况下，一定要确保弱搅拌的时间和流量，以促使变性夹杂物的充分上浮和排出。④确保钢水精炼后的吹氩时间，使钢水的成分、温度均匀；控制好生产节奏，防止钢水在连铸大包回转台上等待时间过长；避免铸坯

中心偏析严重造成钢板分层。

2．2．3 连铸

其措施包括：①完善连铸的设备和先进控制系统，一是对连铸采用动态轻压下、液面自动检测系统、结晶器液面控制采用伺服电机自动控制式塞棒、大包至结晶器全保护浇注，拉速按中间包过热度自动控制、结晶器及二冷自动配水等。严格按内控要求控制钢水成分，并控制钢水上台前的吹氩搅拌时间和流量，避免浇注过程中因成分或温度不均匀而导致分层；二是从裂纹产生的随机过程来看，夹杂物的数量愈多、裂纹发生得越早，传播越快，可通过减少钢水中非金属夹杂物和优化连铸的工艺参数来减少铸坯的裂纹量。因该钢种设计w([C]) == 0．13％～0．15％(内控标准)，成分在包晶区，属于裂纹敏感性钢种，故控制其合理的二冷水冷却强度尤其重要。为此，重新调整了结晶器内窄面和宽面的配水参数，降低了水流量，同时将二冷水的冷却模式由原来的中碳调整为包晶配水模式。结晶器水温差控制在6～8℃，采用弱冷的配水模式，避免坯壳局部冷却强度过大导致应力过大而出现铸坯裂纹。三是同时连铸采用低过热度浇钢，将原中包15～25℃的过热度改为10～20℃，避免生成的柱状晶粗大而产生搭桥，并导致其在轧制过程中不能压合造成钢板分层。四是优化电磁搅拌参数，选用特定的二冷冷却方式及控制适当拉速。连铸采用全程保护浇注和结晶器电磁搅拌，有效避免了钢水二次氧化，减少了钢中非金属夹杂及气体。结晶器电磁搅拌可消除铸坯内部

裂纹，使缩孔级别明显下降；结晶器的振动参数采用高振频、小振幅有利于减轻振痕的深度，提高连铸坯的质量；在浇注过程中稳定结晶器的拉速，在炉次交换中防止拉速变动太快，避免因拉速变动太快导致结晶器内卷渣或因拉速波动造成铸坯裂纹。②中间包冶金技术。通过增大中间包容量，加大中间包受钢口区域面积，加高中间包，延长钢水在中间包内滞留时间，使夹杂物有较长的时间和空间上浮和排出，以达到净化钢液的目的[2]。

3 结语

提高钢水终点拉碳率是减少钢水夹杂物的重要手段，延长钢水精炼后的软吹氩时间对夹杂物进行变性处理、控制夹杂物的形态，是提高钢板超声波探伤合格率的重要方法。连铸工艺参数的调整、实行标准化作业是减少铸坯裂纹必不可少的措施。经工艺调整后，该厂Q370qE钢板的超声波探伤合格率由75％提高到97％左右，经济效益十分可观。

参考文献：

[1]孙硕猛、艾立群、曹晓明．钙处理对钢中夹杂物性质影响的试验研究[J]．钢铁研究，2006，(8)：22．

[2]徐华良．铸坯氧化物夹杂探讨[J]．江苏冶金，2006，(8)：60．

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