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        Q235B熱軋鋼卷橫折印缺陷分析

        2021-03-17 12:47:52供稿劉巖松王旭生張楠于立偉LIUYansongWANGXushengZHANGNanYULiwei
        金屬世界 2021年1期

        供稿|劉巖松,王旭生,張楠,于立偉 / LIU Yan-song, WANG Xu-sheng, ZHANG Nan, YU Li-wei

        內容導讀

        通過分析本鋼Q235B熱軋鋼卷橫折印缺陷數(shù)據(jù),缺陷集中在厚度5.5~6.0 mm的鋼卷,主要由熱軋工藝控制不穩(wěn)定造成,通過采取改進措施,提高組織均勻性和強度,橫折印缺陷有所改善。發(fā)現(xiàn)除了浪形影響橫折印缺陷外,板形中凸度指標也是Q235B橫折印缺陷的一個重要影響因素,凸度大的鋼卷易出現(xiàn)橫折印缺陷。通過跟蹤對比開卷過程,凸度大的鋼卷開卷時軋制邊100 mm左右會出現(xiàn)向內翻邊的現(xiàn)象,同時橫折印出現(xiàn)在板寬中間的位置,距離軋制邊100 mm幾乎不出現(xiàn)橫折印缺陷。因此,控制好凸度有助于避免Q235B橫折印缺陷的產(chǎn)生。

        Q235B熱軋鋼卷是應用最為廣泛的產(chǎn)品,在制作零件之前需要將鋼卷開卷并制成平板再分切使用。Q235B熱軋鋼卷在開卷時易出現(xiàn)橫折印缺陷,影響最終產(chǎn)品的外觀,嚴重時影響零件的使用。

        周正元[1]研究了冷軋帶鋼的橫折印產(chǎn)生及預防措施,在板形方面主要研究了浪形引起罩式退火帶鋼層間黏結,在平整時產(chǎn)生橫折印缺陷。劉英明等[2]研究了熱軋酸洗卷SPHC橫折印缺陷,主要從材料的屈服現(xiàn)象與開卷過程受力、投入防皺輥和改善拉矯參數(shù)等進行詳細的闡述,并找到了控制橫折印缺陷的有效方法。王丹等[3]研究了熱軋鋼卷橫折印缺陷的機理,認為產(chǎn)生橫折的內因是低碳鋼普遍存在屈服平臺,外因是鋼板的彎曲變形。這些研究表明,橫折印缺陷普遍存在于低碳鋼中,不管是熱軋鋼卷、熱軋酸洗鋼卷還是冷軋鋼卷都會存在。出現(xiàn)橫折印缺陷鋼卷的共同特征是具有屈服平臺并且受力發(fā)生變形。

        統(tǒng)計分析Q235B熱軋鋼卷橫折印異議鋼卷數(shù)據(jù),厚度3.0~6.0 mm的產(chǎn)品易出現(xiàn)橫折印缺陷,凸度大的鋼卷產(chǎn)生橫折印質量異議占比36.23%,其中凸度大單獨影響產(chǎn)生橫折印質量異議占比15.22%,因此凸度也是影響橫折印缺陷的重要因素。

        橫折印缺陷分析

        通過鋼卷開卷過程跟蹤,不存在橫折印缺陷的鋼卷開卷,在板帶與鋼卷分離的時候出現(xiàn)橫折印缺陷。

        橫折印數(shù)據(jù)統(tǒng)計中,鋼種不僅有低強度的SPHC,一般強度的Q235B,還有較高強度的Q345B。屈服強度從180 MPa到400 MPa的鋼種都出現(xiàn)過橫折印缺陷,說明屈服強度不是橫折印缺陷產(chǎn)生的決定性能因素。SPHC相對較多,Q235B較少,Q345B最少,說明強度高,有利于減少橫折印缺陷。

        Q235B橫折印缺陷鋼卷數(shù)據(jù)分析

        分析Q235B橫折印異議熱軋鋼卷,厚度范圍2.75~11.75 mm,寬度范圍1050~2000 mm。

        厚度與橫折印的關系

        統(tǒng)計不同厚度區(qū)間橫折印異議率,如表1所示。厚度≤25.4 mm涵蓋Q235B熱軋鋼卷所有產(chǎn)品厚度,異議率為0.078%;厚度3.0~6.0 mm的產(chǎn)品異議率為0.12%,明顯偏高;厚度5.5~6.0 mm的異議率達0.65%,是所有產(chǎn)品異議率的8倍多。橫折印異議主要集中在厚度3.0~6.0 mm的鋼卷,尤其集中在厚度5.5~6.0 mm。

        表 1 不同厚度區(qū)間橫折印異議率

        寬度與橫折印的關系

        統(tǒng)計不同寬度區(qū)間橫折印異議率,如表2所示。雖然寬度≥1500 mm的橫折印異議鋼卷較多,但這個寬度區(qū)間的生產(chǎn)量較大,兩個寬度區(qū)間的異議率相差不大。

        表 2 不同寬度區(qū)間橫折印異議率

        生產(chǎn)工藝與橫折印缺陷的關系

        根據(jù)Q235B橫折印異議鋼卷的生產(chǎn)數(shù)據(jù),查詢了生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù):終軋溫度、卷取溫度和凸度,出現(xiàn)終軋溫度低、卷取溫度高、凸度大等工藝問題的數(shù)據(jù)如表3所示,由于浪形缺陷無法在生產(chǎn)數(shù)據(jù)中查詢,無上述工藝溫度的鋼卷定義為無顯示工藝問題。

        Q235B鋼卷橫折印缺陷影響因素分析

        Q235B熱軋鋼卷橫折印缺陷是多種因素影響共同作用產(chǎn)生的缺陷,是鋼板受力不均產(chǎn)生局部塑性變形的結果。與低碳鋼SPHC等產(chǎn)品相比,Q235B強度相對較高,因此對于出現(xiàn)橫折印缺陷的影響因素,強度低的問題成為了次要因素。板形不良導致鋼板各位置形成的內應力不一樣,開卷時內應力將鋼板復原為板形不良的形貌,浪形缺陷更容易發(fā)現(xiàn),而凸度問題很難發(fā)現(xiàn)。

        表 3 出現(xiàn)橫折印缺陷的鋼卷工藝問題

        厚度5.5~6.0 mm的Q235B熱軋鋼卷的橫折印異議率高,生產(chǎn)工藝查詢中,發(fā)現(xiàn)此厚度的Q235B產(chǎn)品多作為熱軋開軋料和過渡料,易造成穩(wěn)定控制不佳、板形不良的問題。

        溫度控制不佳主要表現(xiàn)在終軋溫度低和卷取溫度高。終軋溫度低會造成軋制面混晶缺陷,軋制邊存在更為嚴重混晶或纖維狀組織缺陷。實際檢測發(fā)現(xiàn),當溫度低于818 ℃時,軋制邊20 mm范圍出現(xiàn)了全厚度的纖維狀組織。組織不均勻導致鋼板的內應力不均勻,易造成鋼板扭曲變形,出現(xiàn)橫折印缺陷。卷取溫度高會導致晶粒粗大,強度較低,從而易產(chǎn)生橫折印缺陷。

        板形不良最大的問題是浪形,浪形是導致鋼板內應力不均勻的重要缺陷,是橫折印缺陷產(chǎn)生的重要影響因素[4-5]。橫折印缺陷鋼卷生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計中,36.23%的鋼卷存在凸度大的問題,其中15.22%的橫折印缺陷鋼卷凸度大為惟一影響因素。

        生產(chǎn)工藝中凸度大會造成鋼帶橫斷面中間厚、邊部薄,且厚度差大,在理想狀態(tài)下,卷取后鋼帶寬度中間位置緊密接觸,而軋制邊疏松存在縫隙,帶鋼的凸度越大這種縫隙就越大。實際生產(chǎn)過程觀察發(fā)現(xiàn),受中間緊致的影響,兩個軋制邊會向鋼卷圓心方向彎曲,鋼帶的橫斷面形成輕微“U”形,示意圖如圖1所示。鋼卷開卷時,內應力釋放,微“U”形鋼帶進一步“U”形化,板寬中間位置由于卷取緊密導致內應力大,內應力釋放時鋼板伸直,但因為鋼板受自身重力的影響,導致鋼板彎曲,中間位置受拉應力,從而在板寬中間位置出現(xiàn)較為嚴重的橫折印缺陷,軋制邊只受“U”形效應,避開了彎曲。鋼卷凸度較大的鋼卷開卷如圖2所示。因此軋制邊受力后,以翻邊的形式變形,板寬中間位置受力后,形成橫折印缺陷。

        圖 1 凸度大導致鋼板“U”形形貌示意圖

        圖 2 凸度大的鋼卷開卷時照片

        改進措施和效果

        改進措施

        根據(jù)橫折印異議鋼卷的生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析結果,針對厚度3.0~6.0 mm的Q235B熱軋鋼卷,從三方面制定了改進措施:

        (1)提高終軋溫度設定值至870 ℃。提高終軋溫度設定,能保障實際生產(chǎn)的終軋溫度控制在較高水平,避免出現(xiàn)較為嚴重的混晶,提高鋼板的組織均勻性;

        (2)優(yōu)化熱軋生產(chǎn)工藝,提高凸度控制水平,將凸度控制在60 μm以下,提高凸度命中率;

        (3)降低卷取溫度設定值至580 ℃,提高屈服強度。

        實施效果

        終軋溫度設定值提高后,終軋溫度最小值由819 ℃提升至830 ℃,卷取溫度平均值由627 ℃降低至594 ℃,產(chǎn)品性能屈服強度和抗拉強度提高10 MPa左右,凸度命中率保持在80%左右。

        通過鋼卷開卷檢查,改進后的Q235B鋼卷未發(fā)現(xiàn)橫折印缺陷。

        結束語

        (1)本鋼Q235B橫折印缺陷集中在厚度5.5~6.0 mm的鋼卷,主要由熱軋工藝控制不穩(wěn)定造成,通過采取改進措施,提高組織均勻性和強度,橫折印缺陷有所改善。

        (2)在板形不良的問題中,除了浪形影響橫折印缺陷外,凸度也是影響橫折印缺陷的一個重要因素。

        (3)凸度大的鋼卷開卷時,軋制邊向鋼卷圓心方向彎曲,鋼帶橫斷面形成“U”形,橫折印出現(xiàn)在鋼板寬度中間的位置,軋制邊沒有橫折印缺陷。

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