高帅等：F钢铸坯厚度方向夹杂物分布及洁净度评估 195· KEY WORDS slabs:thickness:inclusions:distribution:titanium nitride;precipitation 近些年来，F钢由于具有良好的深冲性能以及 1 实验方法 无时效性，被广泛应用于汽车、家电等领域，逐渐成 为一个国家汽车用钢生产水平的标志-引随着需 F钢的冶炼工艺为“BOF→RH→CC(转炉→精 求的不断提升，对F钢洁净度也提出了越来越高的 炼→连铸)”，采用直弧式连铸机，拉速为1.25mmin, 要求，许多学者对此作出研究.赵成林等通过对 铸坯断面为230mm×1400mm,铸坯成分见表1， F钢表层夹杂物的研究，得出夹杂物主要有簇群状 选取正常浇次第三炉第二流的第二块铸坯，在连 Al2O3、块状Al2O3、Al2O3-TiO球状氧化物、气 铸坯宽度1/4处沿铸坯厚度方向取一块，规格为 泡+Al2O3夹杂物和保护渣5种类型.周萌等)为减 100mm×100mm×230mm,分别在其铸坯内弧表 少超低碳冷轧汽车板表面质量缺陷，对超低碳连铸 面、距内弧表面1/8、1/4、3/8、铸坯中心、距外弧 坯厚度方向大尺寸夹杂物分布规律进行研究，发现 表面3/8、1/4、1/8、外弧表面处取φ5mm×50mm 大尺寸群簇状Al2O3与气泡+A12O3夹杂在厚度方 的氧氮棒和10mm×10mm×10mm金相样，具体 向1/4处明显聚集，其数量明显多于铸坯表层.王敏 取样方案如图1所示 等6刀通过大量现场以及实验室试验，对F钢铸坯 对所取氧氨棒（共七根）进行打磨、抛光处理， 厚度方向夹杂物种类作出研究，发现从表层到中心 进行氧氨分析，通过镶样机将试样（共七块）进行 主要夹杂物依次是Al,O3、Al2O,-TN、TiN、TN-TiS、 镶样，再用自动磨样机对每块试样进行打磨、抛 TiS和MS,此外他们还通过研究铸坯厚度方向孔 光，制样后采用ASPEX扫描电镜对钢中非金属夹 隙度变化，得出头坯和尾坯夹杂物含量高于过渡坯 杂物进行数量、尺寸分析.在电镜下放大12000倍 以及正常浇铸坯，并且得到了合适的扒皮厚度.影 观测夹杂物二维形貌、尺寸、种类以及分布情况， 响产品最终质量的因素有很多：夹杂物类型、尺寸 最后以不锈钢板为阴极，金相样为阳极，以柠檬酸 以及在铸坯中分布的位置等，在此基础上已有过很 钠溶液为电解液（其中柠檬酸、氢氧化钠和食盐的 多研究，但是，对不同类型夹杂物在F钢俦坯厚度 质量比为5：3：3)，在合适的电压电流下进电解山， 方向的整体分布尚未见报道.本文采取一种新的表 电解液过滤后在电镜下观察F钢中三维形貌. 征手段一一夹杂物铸坯厚度方向分布云图，进一步 2实验结果和分析 展示F钢铸坯厚度方向夹杂物分布规律，为提高铸 坯洁净度水平、改善铸坯表质量、提高成材率、降 2.1T.0和N含量变化 低生产成本等提供依据8-0 铸坯厚度方向氧氮变化如图2所示，从图中可 表1 试验铸坯化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of the test steel slab % S Mn Al T T.0 N 0.0015 0.0050 0.1300 0.0110 0.0050 0.0450 0.0600 0.0022 0.0025 拉速方向 ① 内弧表面 00 口 1/4 3/8 内弧 1 口 3/8 1/4 1/8 外弧表面 外弧 1/4 宽度 图1试样加工示意图 Fig.I Sampling scheme in the slab for the experimentKEY WORDS    slabs；thickness；inclusions；distribution；titanium nitride；precipitation 近些年来，IF 钢由于具有良好的深冲性能以及 无时效性，被广泛应用于汽车、家电等领域，逐渐成 为一个国家汽车用钢生产水平的标志[1−3] . 随着需 求的不断提升，对 IF 钢洁净度也提出了越来越高的 要求，许多学者对此作出研究. 赵成林等[4] 通过对 IF 钢表层夹杂物的研究，得出夹杂物主要有簇群状 Al2O3、 块 状 Al2O3、 Al2O3−TiOx 球 状 氧 化 物 、 气 泡+Al2O3 夹杂物和保护渣 5 种类型. 周萌等[5] 为减 少超低碳冷轧汽车板表面质量缺陷，对超低碳连铸 坯厚度方向大尺寸夹杂物分布规律进行研究，发现 大尺寸群簇状 Al2O3 与气泡+Al2O3 夹杂在厚度方 向 1/4 处明显聚集，其数量明显多于铸坯表层. 王敏 等[6−7] 通过大量现场以及实验室试验，对 IF 钢铸坯 厚度方向夹杂物种类作出研究，发现从表层到中心 主要夹杂物依次是 Al2O3、Al2O3−TiN、TiN、TiN−TiS、 TiS 和 MnS，此外他们还通过研究铸坯厚度方向孔 隙度变化，得出头坯和尾坯夹杂物含量高于过渡坯 以及正常浇铸坯，并且得到了合适的扒皮厚度. 影 响产品最终质量的因素有很多：夹杂物类型、尺寸 以及在铸坯中分布的位置等，在此基础上已有过很 多研究，但是，对不同类型夹杂物在 IF 钢铸坯厚度 方向的整体分布尚未见报道. 本文采取一种新的表 征手段——夹杂物铸坯厚度方向分布云图，进一步 展示 IF 钢铸坯厚度方向夹杂物分布规律，为提高铸 坯洁净度水平、改善铸坯表质量、提高成材率、降 低生产成本等提供依据[8−10] . 1    实验方法 IF 钢的冶炼工艺为“BOF→RH→CC（转炉→精 炼→连铸）”，采用直弧式连铸机，拉速为 1.25 m·min−1 ， 铸坯断面为 230 mm × 1400 mm，铸坯成分见表 1， 选取正常浇次第三炉第二流的第二块铸坯，在连 铸坯宽度 1/4 处沿铸坯厚度方向取一块，规格为 100 mm × 100 mm × 230 mm，分别在其铸坯内弧表 面、距内弧表面 1/8、1/4、3/8、铸坯中心、距外弧 表面 3/8、1/4、1/8、外弧表面处取 ϕ5 mm × 50 mm 的氧氮棒和 10 mm × 10 mm × 10 mm 金相样，具体 取样方案如图 1 所示. 对所取氧氮棒（共七根）进行打磨、抛光处理， 进行氧氮分析，通过镶样机将试样（共七块）进行 镶样，再用自动磨样机对每块试样进行打磨、抛 光，制样后采用 ASPEX 扫描电镜对钢中非金属夹 杂物进行数量、尺寸分析. 在电镜下放大 12000 倍 观测夹杂物二维形貌、尺寸、种类以及分布情况， 最后以不锈钢板为阴极，金相样为阳极，以柠檬酸 钠溶液为电解液（其中柠檬酸、氢氧化钠和食盐的 质量比为 5∶3∶3），在合适的电压电流下进电解[11] ， 电解液过滤后在电镜下观察 IF 钢中三维形貌. 2    实验结果和分析 2.1    T.O 和 N 含量变化 铸坯厚度方向氧氮变化如图 2 所示，从图中可 表 1 试验铸坯化学成分（质量分数） Table 1  Chemical composition of the test steel slab % C Si Mn P S Als Ti T.O N 0.0015 0.0050 0.1300 0.0110 0.0050 0.0450 0.0600 0.0022 0.0025 拉速方向 100 mm 100 mm 1/4 1/4 1/4 1/2 1/8 1/8 3/8 3/8 宽度 外弧 内弧 厚度 内弧表面 外弧表面 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 图 1    试样加工示意图 Fig.1    Sampling scheme in the slab for the experiment 高    帅等： IF 钢铸坯厚度方向夹杂物分布及洁净度评估 · 195 ·