工程科学学报.第42卷，增刊1 These inclusions are spherical,2-5 um in size,and distributed independently,which do not affect the structure continuity of the strip steel and benefit the relevant properties of the products KEY WORDS high strength IF steel containing P:MnS inclusion;rare earth Ce;stamping cracking:solidification rate 含磷高强F钢特点是利用强化效果好、价格 1试验方法 低廉的P元素，并结合Si、Mn等微合金元素，通过 在某钢铁公司热连轧生产线进行同浇次相邻 固溶强化来提高钢板的强度，以得到满足不同强 炉次含磷强化F钢生产对比试验，生产工序流程 度级别性能要求的高强F钢产品，可适用于多种 及稀土加入时机如图1所示.RH末期添加120kg 高强度汽车覆盖件的冲压产品-刘根据该产品的 稀土铈铁合金，合金加入前测得钢中活度氧≤3×106 应用特点，要求F钢具有较高的洁净度以保证钢 连铸过程采用严格的防止二次氧化的保护浇 板具备良好的深冲性能，近年来相关研究院所 铸措施，防止增氮增氧.选取的含磷强化F钢及 及钢铁企业一直致力于通过优化冶炼工艺来提高 中间包中不加稀土钢液的化学成分如表1所示 铝脱氧F钢洁净度的研究5铝脱氧F钢中长 铸轧过程各工序具体工艺如表2所示.在生产全 条状、大尺寸的MnS夹杂物在产品深冲加工过程 过程中除添加稀土外，其他工艺完全相同.为进行 中的变形量较大，极易造成材料横向、径向韧性以 对比与讨论，定义未加稀土全系列试样为1，加稀 及塑性方面的影响，降低了组织的连续性，造成产 土全系列试样为2. 品冲压开裂等问题-同时大量的MnS夹杂物作 产出的铸坯规格为230mm×1550mm,加稀土 为孔蚀引发点，将导致钢材耐腐蚀性能的下降0 与不加稀土铸坯试样分别选择在每炉第2流第 因此，MnS夹杂物的有效控制可对钢材的相关性 2块铸坯尾部切取.为对比统计铸轧全流程夹杂 能起到积极作用-2 物的类型与尺寸，同时保证检测数据的代表性及 稀土因其独特的外层电子结构而具有极强的 分析的准确性，选择在铸坯宽度14处，铸坯厚度 活性、价态可变和大原子尺寸等特性，成为高附加 方向1/8、12及7/8等3处，如图2所示，分别选取 值钢铁材料重要的微合金元素.部分学者在实验 10mm×10mm×10mm大小的铸坯样.热轧板、冷 室通过加入稀土进行提高F钢洁净度的探索研 轧板、连退成品板取样位置与铸坯相对应，位于钢 究，并发现稀土具有改善夹杂物形貌、减少夹杂物 板宽度方向1/4处，试样尺寸分别为4.3mm×10mm× 尺寸等作用).但是实验室条件及控制工艺与工 10mm、1.15mm×10mm×10mm、0.7mm×10mm× 业生产现场区别很大，通过工业生产进行稀土C l0mm.对所取的试样进行切割、镶样、磨抛处理， 对铝脱氧含磷强化F钢洁净度控制，并得到 然后用扫描电镜对夹杂物进行检测统计，本研究 50%以上收得率的生产全流程工业应用研究未见 检测时避开金相试样边部，圈定视场区域面积 相关报道.本文通过工业试验研究了稀土Ce对铝 ≥50mm2.由于稀土夹杂物灰度与基体不一样，且 脱氧IF钢铸轧全过程典型的MnS夹杂物形貌、分 容易复合粘结，因此稀土类夹杂物不在统计范围 布的影响，为通过新的途径进一步提高含磷高强 内.此外，由于在扫描电镜下稀土夹杂物与其他夹 钢产品洁净度控制提供了工业化应用的技术 杂物能更好地辨别，之后用扫描电镜及能谱仪分 指导 别对上述试样中发现的典型夹杂物进行形貌及成 Vacuum Ce-Fe Vacuum start alloy added end RH② CCM ③ Lift gas Lift gas start end End Al Mn、re Start End De-C added NbFe BFe added 图1钵铁合金在治炼过程的具体加人时机 Fig.1 Ce-Fe alloy adding during steelmaking processesThese inclusions are spherical, 2–5 μm in size, and distributed independently, which do not affect the structure continuity of the strip steel and benefit the relevant properties of the products. KEY WORDS    high strength IF steel containing P；MnS inclusion；rare earth Ce；stamping cracking；solidification rate 含磷高强 IF 钢特点是利用强化效果好、价格 低廉的 P 元素，并结合 Si、Mn 等微合金元素，通过 固溶强化来提高钢板的强度，以得到满足不同强 度级别性能要求的高强 IF 钢产品，可适用于多种 高强度汽车覆盖件的冲压产品[1−2] . 根据该产品的 应用特点，要求 IF 钢具有较高的洁净度以保证钢 板具备良好的深冲性能[3−4] . 近年来相关研究院所 及钢铁企业一直致力于通过优化冶炼工艺来提高 铝脱氧 IF 钢洁净度的研究[5−6] . 铝脱氧 IF 钢中长 条状、大尺寸的 MnS 夹杂物在产品深冲加工过程 中的变形量较大，极易造成材料横向、径向韧性以 及塑性方面的影响，降低了组织的连续性，造成产 品冲压开裂等问题[7−8] . 同时大量的 MnS 夹杂物作 为孔蚀引发点，将导致钢材耐腐蚀性能的下降[9−10] . 因此，MnS 夹杂物的有效控制可对钢材的相关性 能起到积极作用[11−12] . 稀土因其独特的外层电子结构而具有极强的 活性、价态可变和大原子尺寸等特性，成为高附加 值钢铁材料重要的微合金元素. 部分学者在实验 室通过加入稀土进行提高 IF 钢洁净度的探索研 究，并发现稀土具有改善夹杂物形貌、减少夹杂物 尺寸等作用[13] . 但是实验室条件及控制工艺与工 业生产现场区别很大，通过工业生产进行稀土 Ce 对铝脱氧含磷强 化 IF 钢洁净度控制 ，并得 到 50% 以上收得率的生产全流程工业应用研究未见 相关报道. 本文通过工业试验研究了稀土 Ce 对铝 脱氧 IF 钢铸轧全过程典型的 MnS 夹杂物形貌、分 布的影响，为通过新的途径进一步提高含磷高强 钢产品洁净度控制提供了工业化应用的技术 指导. 1    试验方法 在某钢铁公司热连轧生产线进行同浇次相邻 炉次含磷强化 IF 钢生产对比试验，生产工序流程 及稀土加入时机如图 1 所示. RH 末期添加 120 kg 稀土铈铁合金，合金加入前测得钢中活度氧≤3×10−6 . 连铸过程采用严格的防止二次氧化的保护浇 铸措施，防止增氮增氧. 选取的含磷强化 IF 钢及 中间包中不加稀土钢液的化学成分如表 1 所示. 铸轧过程各工序具体工艺如表 2 所示. 在生产全 过程中除添加稀土外，其他工艺完全相同. 为进行 对比与讨论，定义未加稀土全系列试样为 1 # ，加稀 土全系列试样为 2 # . 产出的铸坯规格为 230 mm×1550 mm，加稀土 与不加稀土铸坯试样分别选择在每炉第 2 流第 2 块铸坯尾部切取. 为对比统计铸轧全流程夹杂 物的类型与尺寸，同时保证检测数据的代表性及 分析的准确性，选择在铸坯宽度 1/4 处，铸坯厚度 方向 1/8、1/2 及 7/8 等 3 处，如图 2 所示，分别选取 10 mm×10 mm×10 mm 大小的铸坯样. 热轧板、冷 轧板、连退成品板取样位置与铸坯相对应，位于钢 板宽度方向 1/4 处，试样尺寸分别为 4.3 mm×10 mm× 10 mm、 1.15 mm×10 mm×10 mm、 0.7 mm×10 mm× 10 mm. 对所取的试样进行切割、镶样、磨抛处理， 然后用扫描电镜对夹杂物进行检测统计，本研究 检测时避开金相试样边部，圈定视场区域面积 ≥50 mm2 . 由于稀土夹杂物灰度与基体不一样，且 容易复合粘结，因此稀土类夹杂物不在统计范围 内. 此外，由于在扫描电镜下稀土夹杂物与其他夹 杂物能更好地辨别，之后用扫描电镜及能谱仪分 别对上述试样中发现的典型夹杂物进行形貌及成 Vacuum start Ce−Fe alloy added Vacuum end BOF RH ② CCM Lift gas start ① ③ Al added Mn、TiFe NbFe BFe added Start End Lift gas end End De-C 图 1    铈铁合金在冶炼过程的具体加入时机 Fig.1    Ce–Fe alloy adding during steelmaking processes · 2 · 工程科学学报，第 42 卷，增刊 1