锰硫比对HRB400E直接轧制劈头的影响

关文博

（山西建邦集团通才工贸有限公司， 山西 临汾 043400）

山西建邦集团通才工贸有限公司炼钢厂，在采用直接轧制技术供给轧钢工序轧制HRB400E 时，时常出现钢坯在初轧3～6 架轧机头部劈裂，导致轧制生产无法顺利进行。针对此现象，经过成分统计分析认为成分 m（Mn）/m（S）参数过低，导致钢坯的热塑性降低，在轧制过程中容易出现此类缺陷。通过对m（Mn）/m（S）参数的优化，加强炉后脱氧工作，保证了钢坯质量和生产顺行。

1 生产现状

1.1 铸机基本参数

山西建邦集团通才工贸有限公司炼钢厂现有60 t 顶底复吹转炉3 座，70 t 精炼炉2 座，六机六流方坯连铸机3 座，断面分别为150 mm×150 mm 和160 mm×160 mm。主要生产钢种为 Q195、Q235、HPB300、HRB400（E）、HRB500E、MG335、MG400、MG500、30MnSi、45-75 钢、SWRH82B 等。其中 2 号连铸机的设计基本参数见表1。

表1 连铸机基本参数

1.2 直接轧制轧机劈裂的问题

2 号连铸机主要生产钢种为HRB400E，与轧钢高线轧制相匹配。在钢坯直接轧制过程中，经常出现钢坯在初轧3～6 架出现劈裂现象，见图1。不仅极大影响到生产的顺利进行，而且高温钢坯在偏离了轧制轨迹后容易出现破环、烧伤设备等现象。

图1 初轧劈头现象

2 数据统计与分析

2.1 m（Mn）/m（S）与直轧劈头的关系

统计2019 年10 月—11 月的生产、直轧数据，共计直轧48 455 支，直轧劈裂20 支，详情见表2 和图2。

表2 m(Mn)/m(S)与直轧劈裂数据

图2 m(Mn)/m(S)与直轧劈裂的关系

从表2 和图2 可以看出，累计直轧直轧48 455支，直轧劈裂 20 支，劈裂比例为 0.041%；m（Mn）/m（S）低于20，直轧劈裂占直轧数的0.813%，这个比例是 0.041%的 19.7 倍；m（Mn）/m（S）在 20～25 之间，直轧劈裂占直轧数的0.049%，这个比例是0.041%的 1.2 倍；m（Mn）/m（S）在 25～30 之间，直轧劈裂占直轧数的0.013%，这个比例是0.041%的0.31 倍；m（Mn）/m（S）高于 30，直轧 4 029 支，无堆钢。

2.2 S含量与直轧劈头的关系

表2 S 含量与直轧劈裂数据

图3 S 含量与直轧劈裂数据

从表 2 和图3 可以看出：w（S）低于 0.030%，直轧劈裂占直轧数的0.008%，这个比例是0.041%的0.2 倍；w（S）在 0.031%～0.032%，直轧劈裂占直轧数的 0.055%，这个比例是 0.041%的 1.33 倍；w（S）在0.033%～0.036%，直轧劈裂占直轧数的0.044%，这个比例是0.041%的1.06 倍。

2.3 配水调整与直轧劈裂的关系（见表3）

表3 配水调整与直轧劈裂的关系

从表3 看出，累计调整配水5 次，其中下调水量调整2 次，直轧劈裂倍数分别为整体的0.23 倍和1.25 倍，无明显对应关系；但漏钢比例分别为整体的2.91 倍和5.57 倍，可以看出下调水量后生产事故明显增多；恢复正常配水两次，直轧劈裂倍数分别为整体的0.69 倍和1.61 倍，无明显对应关系；但漏钢比例分别为整体的1.75 倍和0.17 倍，可以看出恢复水量后生产事故有降低；1-3 流一段使用4 165 喷嘴后（6 流使用4 765，其他流次6 065），直轧劈裂倍数为整体的0.96 倍，与整体比例基本接近；漏钢事故尚未出现。

3 Mn/S对轧制劈裂的原因分析

钢液中S 含量的增加会影响钢的性能，钢液中的S 在凝固过程中容易同Fe 形成低熔点II 类硫化物FeS，并分布于晶界处，从而引起晶界脆性，大大降低了钢的临界应变值，使钢的强度、延性降低，最终造成铸坯内裂的出现[1]。因此，S 含量越低，产生裂纹的几率就越小。而Mn 能有效控制钢液中的S 形成MnS，减少形成FeS，MnS 的熔点相比要高，能增加钢的强度和延性，有效控制裂纹等的产生[2]。

当钢中O 含量较高，S 含量也高，且Mn 含量低的时候，在钢中会同时形成FeS 和FeO，这两种物质结合形成的化合物熔点相比单独的FeS 还要低，会极大降低钢的强度和延性，加大钢坯裂纹的产生概率。

当然，尽管S 含量越低，产生裂纹的几率就越小，但一味追求低S 含量必然会增加生产成本，降低产品在价格上的竞争力[3]。因此，在控制钢中的S 含量满足工艺要求的情况下，考虑提高锰硫比来进一步降低裂纹发生的几率。

4 调整措施

为了减少直轧钢坯头部劈裂的问题，主要方向为控制钢水中S 含量，当S 含量较高，无法在钢包内去除时可采用适当提高Mn 含量，增加MnS 的比例来减轻钢的裂纹敏感性，推荐的m（Mn）/m（S）在30以上，考虑脱S 难度，增加Mn 导致的成本增加等问题，m（Mn）/m（S）应不低于 25。此外，保证钢水的脱氧，防止出现FeS 和FeO，也能有效控制直轧钢劈头现象。

此外，通过适当弱化连铸二冷配水，稳定钢坯质量，减少内部裂纹等级，也可减少直轧钢劈头现象。

5 效果

通过采取上述措施，2019 年12 月—2020 年2 月，HRB400E 直轧钢的 m（Mn）/m（S）均值达到了 23.5，直轧钢的劈裂比例为0.015%，取得了明显的效果。