, , , , 立濤

(日照鋼鐵有限公司, 日照 276806)

REGT1低碳薄鋼板加工油桶穿孔滲漏原因分析

王剛,林柱,金偉,薛俊峰,王立濤

(日照鋼鐵有限公司, 日照 276806)

某公司使用規(guī)格為1.0 mm×1 000 mm的REGT1低碳薄鋼板加工鍍鋅油桶，不同批次產(chǎn)品均多次出現(xiàn)表面穿孔滲漏問題。采用宏觀分析、金相檢驗(yàn)、掃描電鏡以及能譜分析等方法對(duì)油桶穿孔滲漏原因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：穿孔內(nèi)部存在肉眼可見的大顆粒夾雜物，油桶穿孔滲漏是由于復(fù)合夾雜物部位在油桶加工過程中引起應(yīng)力集中從而產(chǎn)生裂紋，裂紋擴(kuò)展并導(dǎo)致穿孔滲漏失效。根據(jù)分析結(jié)果對(duì)煉鋼和連鑄工藝進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)整后，極大地減少了類似油桶穿孔滲漏失效的發(fā)生。

低碳薄鋼板; 油桶; 穿孔; 滲漏; 夾雜物

低碳薄鋼板以較好的綜合性能以及良好的表面質(zhì)量在各個(gè)領(lǐng)域均被廣泛應(yīng)用。但是由于其生產(chǎn)工序多、精度要求高、厚度薄等因素，低碳薄鋼板非常容易出現(xiàn)孔洞、裂紋、起皮、壓入類等缺陷。其中孔洞是薄板缺陷中危害最大的缺陷之一，由于孔洞部位必須切除，因此降低了鋼板的成材率，同時(shí)導(dǎo)致下游客戶生產(chǎn)效率降低，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致嚴(yán)重的質(zhì)量異議[1]。某公司使用規(guī)格為1.0 mm×1 000 mm的REGT1薄鋼板加工油桶，多個(gè)批次出現(xiàn)油桶滲漏現(xiàn)象。筆者通過對(duì)缺陷部位進(jìn)行宏觀分析、金相檢驗(yàn)、掃描電鏡及能譜分析，找出了油桶穿孔滲漏的原因，并提出了有效的改進(jìn)措施和建議，可為該類問題的解決提供參考。

1 理化檢驗(yàn)

1.1 宏觀分析

圖1a)為油桶穿孔處宏觀形貌，可見裂紋呈中間寬、兩頭窄形貌，缺陷部位附近無明顯的機(jī)械擦傷，屬于張力作用下拉裂形成的孔洞。對(duì)穿孔部位折彎后發(fā)現(xiàn)孔洞內(nèi)有大塊異物，如圖1b)所示。

1.2 金相檢驗(yàn)

對(duì)缺陷部位取樣進(jìn)行金相檢驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)穿孔內(nèi)有大塊疑似夾渣的黑色異物，同時(shí)附近基體還內(nèi)嵌有多個(gè)小塊異物,見圖2。用4%(體積分?jǐn)?shù))硝酸酒精溶液侵蝕后未發(fā)現(xiàn)組織異常，見圖2和圖3。

圖1 失效件宏觀形貌Fig.1 Macro morphology of the failure part:a) morphology of the cracks; b) morphology of the large foreign body

圖2 穿孔處截面拋光態(tài)形貌Fig.2 Polishing state morphology of section of thepreformation location

圖3 穿孔處截面顯微組織形貌Fig.3 Microstructure morphology of section of theperformation location

1.3 掃描電鏡分析

為了進(jìn)一步確定異物的組成，將穿孔部位折彎撕開后對(duì)暴露的斷面進(jìn)行掃描電鏡(SEM)觀察，并對(duì)異物使用能譜儀(EDS)進(jìn)行分析，確定其組成成分。

掃描電鏡下可以看到穿孔部位斷面上內(nèi)嵌許多大小不一的顆粒物，顆粒物帶角，多為不易變形的脆性夾雜物；夾雜類孔洞的微觀特征是, 在孔洞的斷口上有大型脆性夾雜物，或聚集狀?yuàn)A雜物和分層等缺陷，見圖4?？锥慈毕莅寰韺?duì)應(yīng)的連鑄坯中大型夾雜物含量明顯高于正常工藝條件生產(chǎn)的連鑄坯的[2]。對(duì)顆粒物進(jìn)行能譜分析，結(jié)果顯示其主要含有氧、鈣、鋁、碳、鋅、磷、硫等元素，見圖5。

圖4 穿孔處壓彎后斷口SEM形貌Fig.4 SEM morphology of fracture of the performation locationafter bending

圖5 斷口表面異物能譜分析結(jié)果Fig.5 EDS analysis results of foreign body on the fracture surface

2 分析與討論

掃描電鏡能譜分析結(jié)果顯示油桶穿孔部位的異物主要為鈣、鋁復(fù)合氧化物夾雜，因夾雜物尺寸較大，達(dá)到肉眼可見級(jí)別，主要考慮煉鋼→連鑄過程中產(chǎn)生的大型夾雜物。鋁主要來源于脫氧產(chǎn)物，鈣主要來源于喂鈣線和精煉石灰，這些復(fù)合夾雜物在精煉過程中聚集長大，在澆鑄過程中被卷入中間包,最終被卷入鑄坯內(nèi)；少量的鎂主要來源是耐火材料;而鋅元素是鍍鋅過程引入的，可以不予考慮。由于這些非金屬夾雜物的存在，鋼在變形時(shí)其基體的連續(xù)性被破壞，其工藝性能就會(huì)降低[3]。一方面在進(jìn)行加工變形時(shí)夾雜物容易從基體上斷裂脫落，形成孔洞；另一方面在凝固時(shí)夾雜物與基體的線膨脹系數(shù)不同而形成內(nèi)應(yīng)力，在夾雜物周圍產(chǎn)生應(yīng)力，使夾雜物與基體的界面極易產(chǎn)生微裂紋，微裂紋在后續(xù)加工過程中受到拉應(yīng)力或切應(yīng)力的作用發(fā)生擴(kuò)展導(dǎo)致開裂。在油桶加工過程中，由于復(fù)合型夾雜物與基體變形量不同，導(dǎo)致夾雜物與基體之間產(chǎn)生微裂紋，在外力的作用下，裂紋擴(kuò)展，最終導(dǎo)致形成砂眼，造成穿孔滲漏。薄板厚度僅為1.0 mm，冷軋產(chǎn)品的規(guī)格越薄則夾雜物的危害性越大，基板產(chǎn)生孔洞的概率就越大,在軋制力的作用下嚴(yán)重的會(huì)形成穿孔。因此，控制好煉鋼過程中的夾雜物含量是解決該類問題的關(guān)鍵[4-5]。

3 結(jié)論及建議

REGTI低碳薄板加工成油桶后發(fā)生穿孔滲漏是由鋼材澆鑄過程中卷入復(fù)合夾雜物導(dǎo)致的。這些大型夾雜物一般通過澆包擋渣和在中間包中上浮去除，其進(jìn)入鑄坯主要是由中間包液面波動(dòng)形成匯流漩渦導(dǎo)致的。另外對(duì)該鋼種其他幾個(gè)批次的穿孔滲漏缺陷進(jìn)行分析得出的結(jié)論基本一致。

在生產(chǎn)中一方面要避免敞澆時(shí)間過長,中間包溫度過低和生產(chǎn)節(jié)奏過快都會(huì)使孔洞缺陷率增加；其次，控制包內(nèi)鐵液的過熱度，保證鋼液中夾雜物的聚集長大、上浮，同時(shí)給夾雜物適當(dāng)時(shí)間上??；最后，生產(chǎn)過程中減小拉速的變化，防止中間包水口堵塞，避免結(jié)晶器液位波動(dòng)引起的卷渣和其他夾雜物，并在澆鑄中避免換渣、沖棒等異常操作行為。實(shí)施以上措施后，油桶的穿孔滲漏失效得到了有效的控制。

[1] 陳連生,楊棟,宋進(jìn)英,等. 冷軋板孔洞類缺陷成因分析及研究[J]. 鋼鐵釩鈦,2014,35(2):118-124.

[2] 方淑芳. 冷軋板中夾雜類孔洞缺陷的形成原因[J]. 理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè),2003,38(10):504-508.

[3] 呂建剛,肖李鵬. 鋼中非金屬夾雜物及其金相檢驗(yàn)[J]. 理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè),2015,51(4):229-233.

[4] 陳培敦,馬正偉,陳茂敬,等. 冷軋板孔洞、翹皮原因分析[J]. 中國重型裝備,2011(4):33-36.

[5] 王健,吳漢科,房錦超. 冷軋板孔洞缺陷成因分析[C]∥2014年全國軋鋼生產(chǎn)技術(shù)會(huì)議論文集. 無錫:[出版者不詳],2014:243-248.

CauseAnalysisonPerforationandLeakageofOilDrumsMadeofREGT1LowCarbonSteelSheet

WANGGang,LINZhu,JINWei,XUEJunfeng,WANGLitao

(Rizhao Steel Co., Ltd., Rizhao 276806, China)

REGT1 low carbon steel sheets with specification of 1 mm×1 000 mm were used to make oil drums in a company, and surface perforation and leakage appeared in several batches of products. The reasons for the perforation and leakage were analyzed by means of macro analysis, metallographic examination, and scanning electron microscope and energy spectrum analysis. The results show that there were several visible large particles in the material at the perforation location. The perforation and leakage of the oil drums was because of the composite inclusions which caused stress concentration and cracks around them during the machining of the oil drums. The cracks continuously propagated and resulted in the leakage failure. According to the analysis results, the steel making and continuous casting technology was adjusted, which greatly reduced the occurrence of similar perforation and leakage failure of the oil drums.

low carbon steel sheet; oil drum; perforation; leakage; inclusion

2016-12-16

王 剛(1982-),男,工程師,學(xué)士，主要從事鋼鐵產(chǎn)品物理性能檢測(cè)，252317018@qq.com

10.11973/lhjy-wl201712014

TG142.1; TG115

B

1001-4012(2017)12-0909-03