張典紅 呂世霞

（1天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，河北省涉縣056404 2天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司煉鋼廠，河北省涉縣056404）

中厚板表面裂紋控制

張典紅1呂世霞2

（1天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，河北省涉縣056404 2天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司煉鋼廠，河北省涉縣056404）

針對(duì)中厚板表面經(jīng)常出現(xiàn)裂紋缺陷的問(wèn)題，通過(guò)材料顯微組織分析、坯料跟蹤和對(duì)比生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)中厚板表面裂紋源于板坯裂紋。采取調(diào)整鋼水成分，優(yōu)化連鑄工藝，提高入爐板坯表面質(zhì)量等措施，減少了鋼板裂紋不合格品，產(chǎn)品合格率提高了4.43%，提高了中厚板質(zhì)量。

中厚板縱裂紋金相試驗(yàn)分析控制

1 前言

天鐵集團(tuán)煉鋼廠中厚板生產(chǎn)線投產(chǎn)后，經(jīng)常出現(xiàn)鋼板表面裂紋缺陷，造成鋼板不合格品增多，合格率下降。為提高產(chǎn)品質(zhì)量，技術(shù)人員對(duì)缺陷部位進(jìn)行了詳細(xì)分析研究，找出裂紋產(chǎn)生的原因，有針對(duì)性地完善生產(chǎn)工藝。

2 裂紋原因分析

2.1 生產(chǎn)工藝

板坯規(guī)格為220 mm×1 600 mm，鋼種主要為Q235B、Q345B，鋼板厚度為16 mm~40 mm。生產(chǎn)工藝包括：板坯熱裝熱送；蓄熱式加熱爐加熱，出爐溫度控制在1 100℃左右；18 MPa高壓水除鱗；四輥可逆式軋機(jī)往復(fù)軋制，終軋溫度控制在850℃以上；控冷、矯直；圓盤(pán)剪切邊，定尺剪切定尺等幾部分。

2.2 裂紋原因分析

2.2.1 裂紋分布及形狀

經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)鋼板表面裂紋主要為縱裂紋，沿軋制方向分布。按照裂紋形狀和分布位置可分為兩種，第一種分布在鋼板橫截面的1/2或1/4處，裂紋較長(zhǎng)，寬在0.5 mm~1 mm左右，如圖1所示；第二種分布在距鋼板邊部20 mm~60 mm處，裂紋短且細(xì)，有的呈“舌頭”狀，如圖2。這些裂紋經(jīng)常批量出現(xiàn)，其中薄規(guī)格鋼板上裂紋少，厚規(guī)格鋼板上裂紋出現(xiàn)幾率較大。

2.2.2 裂紋微觀分析

在裂紋部位取橫截面金相試樣，拋光后在光學(xué)顯微鏡下觀察，裂紋之間有大量的氧化亞鐵，周?chē)蓄w粒狀氧化物和硅酸鹽。將拋光試樣用4%的硝酸酒精溶液浸蝕，進(jìn)行顯微組織觀察，發(fā)現(xiàn)試樣組織為P+F，裂紋周?chē)忻黠@的脫碳現(xiàn)象，見(jiàn)圖3。對(duì)表面裂紋部位進(jìn)行能譜分析，發(fā)現(xiàn)鋼板裂紋周?chē)鹾科?，有明顯氧化現(xiàn)象，裂紋周?chē)写嘈韵囝w粒，主要成分是O、Si、Mn、Fe，其含量偏離正常值，分析結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖1 截面處裂紋

圖2 邊部裂紋

圖3 鋼板表面裂紋的橫截面200x

圖4 裂紋周?chē)鷬A雜物能譜分析

2.2.3 分析

2.2.3.1 鋼板表面裂紋產(chǎn)生原因

（1）首先鋼只有在高溫加熱的情況下才會(huì)產(chǎn)生脫碳，軋制過(guò)程中不會(huì)發(fā)生脫碳現(xiàn)象?！懊撎肌笔卿撝械奶寂c氫或氧反應(yīng)生成甲烷或一氧化碳，致使碳含量降低，脫碳通常只發(fā)生在鋼的表層。所以根據(jù)金相實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)裂紋周?chē)忻黠@脫的碳層，可以判定裂紋在板坯加熱時(shí)就已經(jīng)存在。其次裂紋縫隙中含有大量的氧化亞鐵，表明在加熱時(shí)裂紋就已經(jīng)是開(kāi)口狀態(tài)，這也可以證明鋼板裂紋來(lái)源于連鑄坯。

（2）工藝人員對(duì)原料板坯進(jìn)行跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)部分板坯表面有熱應(yīng)力裂紋。其中大部分是邊部小裂紋，它們與拉坯方向成一定角度，這些小裂紋在軋制過(guò)程中沿軋制方向延伸，就形成了邊部縱裂紋，如果兩個(gè)裂紋交匯，就形成了圖2所示裂紋。另外少量板坯表面有較大的縱裂紋，其位置分布和圖1所示的裂紋出現(xiàn)位置吻合，這些都能證明鋼板表面裂紋來(lái)于源板坯。

（3）對(duì)比試驗(yàn)。將有裂紋板坯、精整修磨板坯和正常板坯分開(kāi)軋制，發(fā)現(xiàn)精整板坯和正常板坯軋制后產(chǎn)生裂紋的幾率非常小，而裂紋板坯產(chǎn)生裂紋的幾率非常大。

綜合以上幾點(diǎn)，可以肯定鋼板表面縱裂紋源于板坯表面裂紋，而不是軋制工藝造成。

2.2.3.2 板坯縱裂紋形成

板坯表面縱裂紋起源于結(jié)晶器。因?yàn)榻Y(jié)晶器彎月面附近初生坯殼厚度不均勻，一旦坯殼上的拉應(yīng)力超過(guò)鋼的高溫允許強(qiáng)度和應(yīng)變時(shí)，坯殼薄弱處就會(huì)產(chǎn)生裂紋，同時(shí)裂紋周?chē)袏A雜物的液態(tài)金屬和保護(hù)渣就會(huì)及時(shí)充填裂紋縫隙，這樣就造成裂紋與夾雜伴生，這與能譜分析結(jié)果吻合。

2.2.3.3 板坯裂紋影響因素分析

（1）鋼水成分

當(dāng)碳含量為0.10%左右時(shí)，板坯最容易產(chǎn)生裂紋。此時(shí)鋼水凝固處于包晶反應(yīng)區(qū)，結(jié)晶器彎月面處剛凝固的坯殼收縮較大，與結(jié)晶器銅板形成氣隙，坯殼變薄，表面形成凹陷，裂紋敏感性強(qiáng)，在熱應(yīng)力和鋼水靜壓力作用下，凹陷薄弱就會(huì)產(chǎn)生裂紋。另外鋼中S、P含量也會(huì)影響裂紋，S、P含量越高，鋼的高溫強(qiáng)度和塑性降低，容易產(chǎn)生板坯裂紋。

（2）連鑄工藝

如：保護(hù)渣熔速、黏度不合適，結(jié)晶器液面波動(dòng)大，水口插入深度不合適，二冷配水不均或冷卻強(qiáng)度過(guò)大等都會(huì)產(chǎn)生板坯表面裂紋。

3 裂紋控制

根據(jù)分析結(jié)果，針對(duì)裂紋形成原因優(yōu)化生產(chǎn)工藝，通過(guò)控制板坯縱裂紋來(lái)減少鋼板表面裂紋。

3.1 調(diào)整鋼水成分

控制鋼中C含量在0.15%~0.19%之間，避開(kāi)裂紋敏感區(qū)（包晶區(qū)）；降低鋼水中S、P含量，其中S含量控制在0.020%以下，降低裂紋趨勢(shì)；控制Mn含量，Mn/S提高到25以上，增強(qiáng)鋼水流動(dòng)性，減少低熔點(diǎn)硫化物（FeS）析出。

3.2 連鑄工藝控制

連鑄工藝主要是保證彎月面區(qū)的初生坯殼生長(zhǎng)均勻，防止板坯產(chǎn)生縱裂紋。主要控制措施如下。

3.2.1 合理選擇保護(hù)渣黏度，改用黏度與熔融時(shí)間比值小于2的保護(hù)渣。因?yàn)轲ざ雀呖v裂紋增加，黏度低縱裂減紋少。

3.2.2 選擇合適的結(jié)晶器錐度，尤其是窄面錐度，保持結(jié)晶器錐度在1.3%/m左右，并定期更換結(jié)晶器。生產(chǎn)實(shí)踐表明錐度過(guò)小會(huì)產(chǎn)生角部縱裂紋，錐度過(guò)大會(huì)產(chǎn)生振痕。

3.2.3 穩(wěn)定拉速，避免結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面波動(dòng)過(guò)大，保證液面波動(dòng)小于±5 mm。

3.2.4 提高鑄機(jī)對(duì)弧精度，保證浸入式水口對(duì)中，插入深度和出口傾角要合適，一般控制水口傾角向下15°~35°，防止傾角過(guò)大或過(guò)小造成角部沖刷嚴(yán)重或液面紊流。

3.2.5 鋼水過(guò)熱度控制在15°～25℃之間，避免高溫或低溫澆注。

3.2.6 優(yōu)化二冷配水，保證二冷均勻弱冷，避免熱應(yīng)力造成裂紋擴(kuò)大。

3.3 坯料質(zhì)量控制

增加入爐板坯檢驗(yàn)工序，加強(qiáng)坯料檢查力度，發(fā)現(xiàn)缺陷板坯要及時(shí)下線，用火焰清理表面缺陷后再入爐，提高原料板坯質(zhì)量，杜絕缺陷板坯入爐、軋制。

3.4 軋制工藝控制

控制低溫段加熱速度，避免低溫快速加熱造成裂紋擴(kuò)大。保證加熱均勻，減小溫度梯度，防止軋制過(guò)程中不均勻變形。

適當(dāng)增加道次壓下量，可有效地提高軋制變形的深透程度。選擇適當(dāng)?shù)慕K軋溫度，避免兩相區(qū)混晶軋制。

4 控制效果

改進(jìn)工藝后，中厚板的表面裂紋明顯減少，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提高，中厚板的合格率由改進(jìn)前的95.20%提高到99.63%。

5 結(jié)論

5.1 經(jīng)過(guò)研究分析和對(duì)比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鋼板表面裂紋來(lái)源于板坯表面裂紋。

5.2 通過(guò)優(yōu)化煉鋼、連鑄和軋鋼工藝，減少板坯表面裂紋，提高入爐板坯質(zhì)量，鋼板表面裂紋得到有效控制。中厚板的合格率由95.2%提高到99.63%。

（收稿2010－03－20責(zé)編趙實(shí)鳴）

[1]王廣生.金屬熱處理缺陷分析及案例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.150~154.

[2]李建科.板坯表面縱裂紋的成因與控制[J].連鑄，2005，(1)：37~–38.

Control over Mediate and Heavy Plate Surface Crack

Zhang Dianhong,Lu Shixia

There are often slab crack defects on the surface of mediate and heavy plate.The surface cracks are found to origin from slab cracks by microstructure analysis,slab tracking and comparison production trial.Measures are taken such as adjusting liquid steel composition,optimizing casting process,improving slab surface quality,etc.Then,the number of nonqualified products with crack is reduced;product qualification rate is increased by 4.43%;plate quality is improved.

mediate and heavy plate,longitudinal crack,met－

張典紅，男，2000年畢業(yè)于東北大學(xué)金屬壓力加工專(zhuān)業(yè)，工程師，現(xiàn)在天鐵集團(tuán)技術(shù)中心從事質(zhì)量管理工作。

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