蘇振軍，馬銀龍，楊建寬，石 磊

(1.河鋼集團(tuán)邯鋼公司技術(shù)中心，河北省汽車用先進(jìn)鋼鐵材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 邯鄲 056015；2.河鋼集團(tuán)邯鋼公司邯寶熱軋廠，河北 邯鄲 056015；3.河鋼集團(tuán)邯鋼公司邯寶煉鋼廠，河北 邯鄲 056015)

熱軋翹皮缺陷是熱軋帶鋼常見的缺陷之一，其產(chǎn)生原因一直是煉鋼工序與熱軋工序爭(zhēng)議話題[1-2]。低碳鋼翹皮通常發(fā)生距帶鋼邊部20-50 mm范圍內(nèi)，通常以通卷斷續(xù)分布帶鋼上、下表面，雙邊或和單邊缺陷都有可能發(fā)生。容易批量爆發(fā)，嚴(yán)重影響熱軋低碳鋼表面質(zhì)量[3-4]。

1 邊部翹皮宏觀特征

1.1 邊部翹皮宏觀形貌

邊部翹皮宏觀形貌如圖1所示，翹皮距離帶鋼邊部20 mm左右，斷續(xù)分布在帶鋼上表面。缺陷嚴(yán)重時(shí)，在熱軋表面檢測(cè)儀就可發(fā)現(xiàn)；缺陷輕微時(shí)，需酸洗去除氧化鐵皮后才可發(fā)現(xiàn)[5-6]。

(a)酸洗后形貌 (b)表檢照片

2 邊部翹皮微觀特征

2.1 光鏡分析

為進(jìn)一步觀察翹皮形貌，在翹皮缺陷處取樣，垂直于軋向的橫截面進(jìn)行鑲嵌，試樣經(jīng)過研磨、拋光腐蝕后進(jìn)行金相觀察，鑲嵌后的試樣截面形貌如圖2所示，翹皮位置根部與基體相連，沿軋制方向延長(zhǎng)，呈長(zhǎng)條舌頭狀，翹皮部位組織比基體粗大，從脫碳層觀察，此鋼種為低碳成分，所以組織脫碳現(xiàn)象不明顯。

圖2 翹皮缺陷橫截面形貌(×100)

如圖3所示，將缺陷部位金相組織放大500倍后觀察，基體正常組織為等軸的鐵素體，而翹皮部位為粗大的鐵素體，晶界已經(jīng)模糊。翹皮厚度約15～20 um，因翹皮厚度較薄，組織內(nèi)部已經(jīng)出現(xiàn)過燒現(xiàn)象的小黑點(diǎn)，并且粗大的鐵素體晶粒明顯大于正常基體部位，說明翹皮部位經(jīng)過高溫加熱，即引發(fā)翹皮缺陷原因產(chǎn)生在加熱前的工序。

圖3 翹皮缺陷橫截面形貌(×500)

2.2 SEM電鏡分析

為進(jìn)一步分析翹皮組織內(nèi)彌散分布的黑色小點(diǎn)，將鑲嵌好的試樣研磨、拋光后置于電鏡下觀察，并對(duì)翹皮組織內(nèi)部的彌散小黑點(diǎn)進(jìn)行掃描，進(jìn)一步分析其內(nèi)部成分，掃描結(jié)果見圖4。

圖4 翹皮缺陷截面電鏡掃描結(jié)果

對(duì)翹皮缺陷樣板截面進(jìn)行電鏡分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)翹皮區(qū)域組織內(nèi)部彌散分布小黑點(diǎn)為MgO、MnO、Al2O3、SiO2等氧化物質(zhì)點(diǎn)，說明翹皮部位在加熱過程中不僅奧氏體已經(jīng)長(zhǎng)大，并且在高溫氧化環(huán)境下，因翹皮部位較薄，翹皮組織內(nèi)部已經(jīng)出現(xiàn)彌散點(diǎn)狀的氧化物質(zhì)點(diǎn)。進(jìn)一步證明，翹皮缺陷部位組織是經(jīng)過了高溫加熱才會(huì)產(chǎn)生氧化物質(zhì)點(diǎn)，所以，判斷此缺陷產(chǎn)生于加熱爐之前，即翹皮原因來自于鑄坯缺陷。

所以，對(duì)此類翹皮缺陷可從兩方面進(jìn)行判定：1、翹皮部位粗大的鐵素體晶粒明顯大于正常基體部位，翹皮部位組織在高溫加熱過程，出現(xiàn)長(zhǎng)大粗化現(xiàn)象，說明缺陷在加熱之前就已經(jīng)產(chǎn)生。2、翹皮部位組織內(nèi)部出現(xiàn)氧化物質(zhì)點(diǎn)。翹皮部位組織，在加熱爐內(nèi)高溫氧化環(huán)境中，隨著晶粒的不斷長(zhǎng)大和粗化，受高溫環(huán)境影響，晶粒內(nèi)部已經(jīng)出現(xiàn)彌散的氧化物質(zhì)點(diǎn)，再次證明，翹皮部位是經(jīng)過了高溫加熱的。

通常情況下，判斷熱軋翹皮缺陷產(chǎn)生工序及原因，可通過對(duì)比翹皮與正?；w部位組織形貌差異性及鐵素體是否有明顯的粗大及脫碳層來進(jìn)行判斷分析。

1)翹皮部位組織有明顯被拉長(zhǎng)軋扁的晶粒，并且鐵素體沒有出現(xiàn)明顯粗大及脫碳現(xiàn)象，可以判斷，此類翹皮缺陷發(fā)生在熱軋過程，以熱軋邊部溫降快或粗軋區(qū)域劃傷類缺陷居多。

2)翹皮部位鐵素體組織與正?；w相比，存在明顯粗大及脫碳組織或者出現(xiàn)高溫氧化物質(zhì)點(diǎn)，可以推斷，此類缺陷為鑄坯本身缺陷，以鑄坯裂紋類缺陷居多。

3 驗(yàn)證判定

3.1 酸煮鑄坯樣本

為了驗(yàn)證以上判定依據(jù)準(zhǔn)確性，對(duì)兩爐次鑄坯進(jìn)行切邊酸煮試驗(yàn)。取發(fā)生翹皮缺陷的同批次鑄坯邊角部樣本，以驗(yàn)證鑄坯邊部質(zhì)量與翹皮缺陷的對(duì)應(yīng)關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過酸煮后在鑄坯邊角部位發(fā)現(xiàn)不同程度的角橫裂，裂紋長(zhǎng)度20-30 mm，垂直于鑄坯長(zhǎng)度方向，分布于鑄坯邊部倒角棱部位，具體形貌見圖5。

圖5 鑄坯邊角部裂紋

3.2 火焰清理角部裂紋

針對(duì)鑄坯邊角部裂紋缺陷，采取火焰掃邊清理。查看酸洗后帶鋼邊部質(zhì)量情況，發(fā)現(xiàn)邊部質(zhì)量良好，未發(fā)生之前的翹皮缺陷，熱軋酸洗后帶鋼邊部質(zhì)量見圖6。鑄坯角橫裂經(jīng)過火焰清理后，帶鋼邊部質(zhì)量良好，證明鑄坯角部橫裂與翹皮缺陷有很強(qiáng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，驗(yàn)證了以上判斷依據(jù)的準(zhǔn)確性和正確性。

圖6 帶鋼邊部質(zhì)量

4 結(jié)論

通常情況下，判斷熱軋翹皮缺陷產(chǎn)生原因及工序，可通過對(duì)比翹皮與正?；w部位組織形貌差異性及翹皮部位鐵素體是否有明顯的粗大及脫碳層來進(jìn)行判斷分析。

1)翹皮部位鐵素體組織與正?；w相比，翹皮部位組織有明顯被拉長(zhǎng)軋扁的晶粒，并且鐵素體沒有出現(xiàn)粗大及脫碳現(xiàn)象，可以判斷，此類翹皮缺陷發(fā)生在熱軋工序，以熱軋邊部溫降快或粗軋區(qū)域劃傷類缺陷居多。

2)翹皮部位鐵素體組織與正?；w相比，存在明顯粗大及脫碳現(xiàn)象或者出現(xiàn)高溫氧化物質(zhì)點(diǎn)，則可以推斷，此類缺陷發(fā)生在連鑄工序，以鑄坯裂紋類缺陷居多，為鑄坯本身缺陷。