李 偉， 楊志強(qiáng)， 鄭 偉， 楊梅梅

（1.五礦營口中板有限責(zé)任公司， 遼寧 營口 115000；2.中國冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院， 北京 100730）

某段時間軋鋼廠生產(chǎn)的鋼板出現(xiàn)大量頭部搓板狀橫裂紋，厚度范圍14～40 mm，鋼種含概SS400、Q345R、SM490A、AH36、DH36、BVA、ASTMA36、Q345B等，涉及到煉鋼廠1 號、3 號、4 號鑄機(jī)生產(chǎn)的鑄坯。裂紋多出現(xiàn)在距鋼板頭部180 cm 以內(nèi)，寬度1/2 位置。針對此情況進(jìn)行了各鋼種、各厚度裂紋形貌、裂紋周邊氧化、組織情況等檢驗，檢驗發(fā)現(xiàn)裂紋屬于同一類型[1]。

1 裂紋宏觀形貌特征

裂紋宏觀形貌如“搓板”（見圖1）。主要特征：裂紋垂直于鋼板軋向，呈長條狀有規(guī)律地沿鋼板橫向分布，長短、深淺不一，裂紋開口處較寬，裂紋多出現(xiàn)在鋼板寬度1/2 位置，裂紋只出現(xiàn)在鋼板上表面，表現(xiàn)出沿軋向拉開、橫向擴(kuò)展的分離特征[2]。

圖1 裂紋宏觀形貌

2 顯微特征

2.1 金相試樣取樣示意圖（見圖2）

2.2 裂紋形貌及周邊氧化情況

對垂直于裂紋方向的1 號試樣截面進(jìn)行拋光后觀察裂紋形貌及周邊氧化情況。由圖3、圖4 可見，裂紋深度達(dá)1 786 μm，開口度達(dá)1 107 μm，裂紋與鋼板表面呈一定角度傾斜。裂紋內(nèi)未見大量氧化鐵，裂紋周邊未見氧化圓點(diǎn)（內(nèi)氧化）。

圖2 取樣示意圖

圖3 裂紋整體形貌

圖4 裂紋微觀形貌

2.3 組織情況

將1 號試樣用4%硝酸酒精進(jìn)行腐蝕后觀察組織情況。由圖5、6、7 金相組織圖可見，裂紋兩側(cè)組織存在明顯不同，靠近鋼基體一側(cè)晶粒細(xì)小致密，且伴隨較大流變現(xiàn)象，靠近表面一側(cè)晶粒粗大；裂紋兩側(cè)無明顯脫碳現(xiàn)象。另外，對2 號試樣進(jìn)行上近表組織情況觀察，以便與裂紋處組織進(jìn)行對比分析。由圖8可見，2 號試樣上近表組織以鐵素體為主，伴有少量珠光體，且晶粒比裂紋處粗大一些，為正常組織。

圖5 裂紋處組織

圖6 裂紋一側(cè)局部放大圖

圖7 裂紋另一側(cè)局部放大圖

圖8 2 號試樣金相組織

3 討論分析

1）從統(tǒng)計結(jié)果看，普碳鋼、低合金鋼、高強(qiáng)船板、各鑄機(jī)鑄坯均出現(xiàn)橫裂紋，由此可見，該類裂紋與牌號、化學(xué)成分及坯料無關(guān)。

2）從檢驗結(jié)果看，由于所有該類型橫向裂紋周圍無氧化圓點(diǎn)，裂紋內(nèi)無大量塊狀氧化鐵且裂紋周圍無明顯脫碳痕跡，因此可以排除裂紋在加熱爐產(chǎn)生及鑄坯帶來的原始裂紋。從1 號、2 號組織對比情況來看，裂紋處細(xì)小致密的組織明顯是由于過冷后軋制細(xì)化晶粒產(chǎn)生的組織，由此可見裂紋處產(chǎn)生了局部過冷現(xiàn)象。

3）從生產(chǎn)現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，個別鋼板在前幾道次中頭部寬度1/2 位置出現(xiàn)了“黑印“區(qū)；在個別成品鋼板裂紋處發(fā)現(xiàn)了水印花斑，其他部位未出現(xiàn)。

以上情況也從另一側(cè)面說明了裂紋處在軋制過程中有積水。通過查詢得知，中間坯翹頭現(xiàn)象時有出現(xiàn)。通過以上現(xiàn)象分析認(rèn)為，由于板面局部積水，就會導(dǎo)致表層與內(nèi)部產(chǎn)生溫差，溫差的存在會導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力增大，當(dāng)內(nèi)應(yīng)力足夠大時，可致使裂紋產(chǎn)生。鋼板的生產(chǎn)軋制過程，從開軋至終軋通常均是在奧氏體相區(qū)進(jìn)行，終軋之后發(fā)生奧氏體相變，而局部過冷使板面局部表層溫度急冷至相變溫度以下，在本不該發(fā)生相變的工序發(fā)生了相變，產(chǎn)生了塑性較奧氏體差的鐵素體組織，進(jìn)而導(dǎo)致表層塑性變差，在軋制咬入過程中，摩擦力增大，表層相對不動，而鋼基體一側(cè)發(fā)生流變，變形不一致必然會導(dǎo)致微裂紋的產(chǎn)生，而流變組織的存在也驗證了裂紋是在隨后的軋制過程中進(jìn)一步擴(kuò)展形成的[3]。那么，對局部積水的原因分析認(rèn)為有兩個原因，一是翹頭的中間坯在過除磷水未咬入之前，受大量除磷水沖刷導(dǎo)致易積水的翹頭部位短時積水，二是噴頭沖蝕嚴(yán)重導(dǎo)致噴水量過大。

4 結(jié)語

通過以上檢驗分析，認(rèn)為鋼板表面搓板狀橫裂紋的產(chǎn)生與鋼板表面局部經(jīng)歷急劇冷卻而率先發(fā)生鐵素體相變有關(guān)。相變后的鐵素體塑性比奧氏體差，在隨后的軋制道次中，不協(xié)調(diào)的形變導(dǎo)致表面裂紋產(chǎn)生。另外，表層與內(nèi)部溫差的存在會導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力增大，當(dāng)內(nèi)應(yīng)力足夠大時，可加劇裂紋的產(chǎn)生與擴(kuò)展。