過去的30年來,Nb、V及Ti等會強烈形成氮化物及碳化物的元素被作為合金化元素加入到高強度鋼中,以通過晶粒細化強化及析出強化來提高此類鋼的強度。然而,微合金化鋼在垂直板坯連鑄機中連鑄時,卻會頻頻發(fā)生橫向角裂,而且很難防止,它會嚴重降低板坯的熱交貨,并阻礙生產(chǎn)的連續(xù)性。這種角裂往往發(fā)生在板坯的固定側(cè)(外側(cè)),經(jīng)過表面酸洗或低倍顯微檢測可以發(fā)現(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn),在垂直板坯連鑄機中微合金化鋼橫向角裂的形成原因大致如下:
當板坯在垂直連鑄機中被拉至垂直區(qū)段時,二維的冷卻隨之發(fā)生,板坯角部的溫度急劇下降至約750~900℃,使得板坯在被彎曲時,角部因為延性溫度最低而發(fā)生角裂。
在板坯凝固之后,隨著溫度的下降,Nb、V及Ti的碳化物和/或氮化物沿奧氏體晶界呈鏈狀析出,并“釘扎”在奧氏體晶界上,這樣就限制了晶界的滑移并降低了晶界處的受力,其后果是增加了對開裂的敏感性。
當板坯的溫度降至相變溫度(A3)以下時,薄片狀的先共析鐵素體和作為“形核劑”的Nb、V及Ti的碳化物和/或氮化物一起開始沿奧氏體晶界析出,并形成網(wǎng)狀的先共析鐵素體薄層,從而阻礙了奧氏體基材的連續(xù)性。由于先共析鐵素體薄層的強度要顯著低于奧氏體晶粒的強度,當板坯經(jīng)受彎曲應(yīng)力時,裂紋就沿著薄層狀的先共析鐵素體出現(xiàn)。(余冶)