鞍钢工作组取得的另一个重要成果是解决了当时鞍钢热轧厂中厚钢材(5~20毫米)产品存在的分层(夹层)问题。这种钢材质量问题曾经严重困扰了鞍钢正常的热轧钢板生产。

所谓钢板分层缺陷是指中厚钢板经剪切后,在剪切断口上存在与钢板表面平行类似裂缝的分层,裂纹长度短则几厘米,长可达到1米以上;分层缺陷严重时,中厚钢板局部可剥离成两层;即使比较轻微的分层缺陷,也可使钢板的力学性能(冷弯性能、延伸率等)大为下降,因此钢板的分层缺陷是中厚钢板出现产品报废的一个主要原因。

为了解决这一问题,炼钢小分队(陈继志、李捷报、严铄、韩耀文、徐曾基)与鞍钢有关技术人员合作,对用沸腾钢锭从铸锭到轧成钢板进行了全过程的追踪研究。经过大量的研究工作发现,钢板的分层缺陷主要是由钢中夹杂物引起的,但钢锭不同部位出现的钢板分层缺陷(包括严重程度)各不相同。

通过仔细观察,他们发现钢锭位于钢锭头部的夹层主要由硫化锰夹杂引起,这一现象与硫化锰在钢锭冒口部位(最后凝固区)的宏观凝固偏析有关,分析表明钢锭头部中心部分的含硫量比边缘部分高出10倍以上,因此硫化锰夹杂物主要分布在这一区域。

钢锭尾部轧制的钢板分层主要由氧化物夹杂引起,这种氧化物夹杂的成分主要是二氧化硅和氧化铝,同时含有少量氧化亚铁和氧化锰,X线衍射鉴定这些氧化夹杂物的主要成分是莫来石(3Al2O3·2SiO2),与浇铸用的耐火砖成分十分近似。当时鞍钢浇铸沸腾钢锭全部采用下注法,钢锭底部有一工艺尾孔,深度350~500毫米。轧钢前的钢坯切尾工序中,为了提高钢材收得率,一般只切去钢锭底部300~350毫米。在轧钢时,残余工艺尾孔表面黏附的耐火砖就无意被压入钢板中心,形成夹层,即钢锭尾部夹层实质上是由钢锭切尾不足所致。

钢锭中部的钢板夹层缺陷主要由钢中夹杂物引起。用金相研究和X线衍射观察与鉴别了这些夹层夹杂物,发现主要是莫来石和铁锰硅酸盐(均为氧化物夹杂),有时可以只有铁锰硅酸盐。追踪这些夹杂的来源,发现它们源于钢水对浇铸耐火砖的侵蚀,换言之,浇铸耐火砖的质量不高,浇铸时被高温钢水剥蚀是引起钢中大量氧化物夹杂的主要原因。改进耐火砖的质量(如采用低氧化铁的高强度耐火砖),提高出钢槽与钢水包修补材料的质量,以及改进耐火砖填缝材料的质量是降低高温钢水对耐火材料的剥蚀,减少由此卷入的钢中氧化物夹杂,最终解决钢板分层缺陷的关键。

在李薰的指导下,炼钢小分队通过大量基础性的研究工作,逐步阐明了产生钢板分层缺陷的原因和解决这一问题的技术方案。这一关键问题的突破,稳定了鞍钢中厚板钢板的生产,并使产品质量得到了很大的改善。