吴海林 李宗强 叶姜

（技术中心）

摘要：检测分析认为DC03 冷轧钢带冲压开裂的原因是存在大型脆性夹杂物，提出改进冶炼连铸工艺的建议。

关键词： DC03冷轧钢带；冲压开裂；脆性夹杂物

1 前言

DC03 属于冲压用冷轧钢带，具有低屈服强度、高延伸率的特点，一般用于冲制汽车零部件以及电器产品零部件等。冲压开裂是DC03 冷轧钢带使用过程中存在的主要失效形式之一，其不仅影响用户的生产制造，还会给钢铁厂的信誉带来严重影响。本文针对柳钢DC03 冷轧钢带冲压开裂现象，分析冲压开裂原因，提出防治措施，可望实施改进。

2 检验及结果

用户使用柳钢DC03 冷轧钢带下料冲制零件，主要工艺流程为：下料———钻孔———冲压。零件经冲压后在钻孔处发生开裂。取开裂部位试样进行化学成分、力学性能、金相+ 扫描电镜分析，检测结果表明：DC03 冷轧钢带的化学成分、力学性能、金相组织均良好，符合相关技术标准协议要求。但在试样开裂位置和正常位置均检测到大型非金属夹杂物。非金属夹杂物数量较多，沿轧制方向呈点链状延展分布，部分夹杂物延展长度达到15 mm 左右。能谱扫描结果表明：夹杂物主要含有Mg、Al、Ca 等元素（见表1），属于镁铝尖晶石、钙镁铝酸盐的复合夹杂物，其中大部分为镁铝尖晶石夹杂物，另有少部分钙镁铝酸盐夹杂物。

3 分析与防治

3.1 原因分析

DC03 为铝镇静钢，钢液中A1 含量影响钢中镁铝尖晶石夹杂的形成和转化。当钢中A1 含量比较高（w 钢（A1）：0.01%～0.04%） 时，会形成MgA1₂O₄ 夹杂^[1]。渣中CaF₂ 对MgA1₂O₄ 夹杂物的形成作用也比较大，无论钢中A1 含量高或者低，渣中加入CaF₂ 都生成了许多MgA1₂O₄夹杂^[1]。这可能是由于CaF₂ 侵蚀包衬，使MgO进入了钢液中，导致MgA1₂O₄ 夹杂的生成更加容易。渣系的碱度较高时，随着A1₂O₃ 的增加，MgO 的有效浓度会增加，钢中Mg 也相应地会增加；而在渣系碱度较低时，随着渣中A1₂O₃ 的增加，MgO 的有效浓度会降低，钢中Mg 会降低^[2]。若渣系碱度更高，渣中游离的CaO 也会被Al 还原成Ca，进而Ca 又被氧化成CaO，与MgO 和A1₂0₃ 生成含CaO 的镁铝尖晶石夹杂物^[3]。

夹杂物中的MgO 主要来源途径为炉渣中的MgO 和碱性包衬。董履仁和刘新华[4]在专著里指出非金属夹杂物中MgO 来自碱性炉渣时，夹杂物中同时会含有CaO，且MgO质量分数不超过5%，如果MgO来自耐火材料则其质量分数远高于5%。从能谱结果看，MgO 质量分数远远高于5%，判定夹杂物中的MgO 主要来源于碱性耐火材料包衬。转炉厂所用大包的包身内衬为MgO·A1₂O₃ 质耐火材料，包底内衬为MgO-C 质耐火材料，中间包内衬为MgO 质耐火材料。受钢水对包衬不断侵蚀的影响，大包或者中间包耐火材料极有可能脱落进入钢水中，与A1₂O₃ 结合生成镁铝尖晶石夹杂物。

镁铝尖晶石夹杂物熔点较高（2 135 ℃），容易在大包长水口或中间包下水口处沉积结瘤，脱落后随钢水凝固而在铸坯中残留，经轧制辗压后，破碎形成点链状的夹杂物。一方面，大量点链状镁铝尖晶石夹杂物的存在破坏了DC03冷轧钢带基体的连续性，严重降低其塑性；另一方面，镁铝尖晶石属于脆性不变形夹杂物，与基体的热变形能力差异大，经热轧、冷轧后易在夹杂物与钢基体的交界面处形成空隙或裂纹。用户加工使用时，夹杂物在瞬时冲压应力的作用下，会成为裂纹源，直接引发DC03 冷轧钢带的开裂失效。

3.2 防治措施

（1） 选用优质的大包、中间包耐材，提高砌包质量，并适当减少使用包龄，降低耐材侵蚀的几率。

（2） 控制钢水温度稳定性和浇注顺行，减少因钢水温度高、浇注紊流对包衬的侵蚀。

（3） 选用“低碱度+ 高A1₂O₃”钢包渣系，适当减少钢中Al 含量，以减少钢中镁铝尖晶石夹杂物生成量。合理控制钢包顶渣，使石灰自然化透，减少或不使用CaF₂ 化渣。

4 结语

（1） DC03 冷轧钢带中数量较多的脆性不变形镁铝尖晶石夹杂物是引起冲压开裂的主要原因。

（2） 减少钢中镁铝尖晶石夹杂物的防治措施有：选用优质大包、中间包耐材、压缩包龄；控制钢水温度稳定性和浇注顺行；选用“低碱度+ 高A1²O₃”渣系，适当减少钢中Al 含量，尽量减少或不使用CaF₂ 化渣。

参考文献

1 缪新德，于春梅，石超民，等．轴承钢中钙铝酸盐夹杂物的形成及控制．北京科技大学学报．2007，29(8)：771～774

2 于春梅，缪新德，石超民，等．轴承钢中镁铝尖晶石夹杂物行为研究．北京科技大学学报，2005，27（增）：37～40

3 姜锡山. 连铸钢缺陷分析与对策. 北京：机械工业出版社，2011. 69

4 董履仁，刘新华. 钢中大型夹杂物. 北京：冶金工业出版社，1991. 101