紅送板坯生產(chǎn)鋼板表面裂紋原因分析

紅送板坯生產(chǎn)鋼板表面裂紋原因分析

0熱裝溫度和熱送比對鋼板質(zhì)量的影響隨著鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，連鑄造熱擠熱技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為衡量鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)的新指標(biāo)。連造造板的熱容量和送裝熱量可以提高生產(chǎn)率，降低能耗，減少板的氧化和焚燒損失。根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗,熱裝溫度大于600℃、熱送比為50%時,熱軋加熱爐的生產(chǎn)率可提高30%,節(jié)約能耗約20%。然而隨著板坯熱送率的提高和鋼種類型、產(chǎn)品規(guī)格的不斷增加,鋼板缺陷量不斷增加,嚴(yán)重時難以修復(fù)、甚至產(chǎn)生廢品,給企業(yè)造成損失。某廠從2012年下半年開始實施板坯熱裝熱送工藝,熱裝熱送比例達(dá)70%,因仍處于工藝摸索和實施階段,產(chǎn)生了不少質(zhì)量缺陷,本文專門針對其中紅送板坯生產(chǎn)鋼板的表面裂紋原因及機(jī)理進(jìn)行了深入研究和分析。1紅造板生產(chǎn)板的表面裂紋總結(jié)1.1鋼、墨水、化學(xué)成分鋼種均為Q345B,軋制鋼板厚度<40mm,成分設(shè)計時沒有添加Nb、V、Ti等微合金元素,熔煉成分如表1所示。1.2溫度5的測定紅送板坯為一個連鑄澆次生產(chǎn),板坯裝入加熱爐前溫度約700℃。出現(xiàn)裂紋鋼板對應(yīng)板坯在加熱爐內(nèi)的平均加熱時間為330min,未出現(xiàn)裂紋鋼板對應(yīng)板坯在加熱爐內(nèi)的平均加熱時間為210min。1.3表面勞動強(qiáng)化鋼板表面出現(xiàn)裂紋后,對出現(xiàn)裂紋爐次未軋和退回的部分板坯進(jìn)行表面扒皮處理,直至無裂紋,扒皮深度約1~2mm。連同該澆次剩余板坯冷卻至常溫時再次加熱送軋,軋制完畢后鋼板表面沒有發(fā)現(xiàn)裂紋。2對鋼板表面裂紋的電鏡分析2.1缺陷的外觀缺陷分布在鋼板的整張板面,在鋼板寬度1/2和1/4處較多,深度約0.5~1.5mm,典型裂紋形貌如圖1所示。2.2形貌1:壓力型運(yùn)動形貌對出現(xiàn)裂紋的鋼板取樣,進(jìn)行光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡組織分析,裂紋形貌如圖2所示。從圖2可以看出,裂紋處無明顯的外來或內(nèi)生夾雜物,同時在裂紋處脫碳不明顯,特別是在深入板坯基體的裂紋尖端處組織幾乎未發(fā)生脫碳,說明裂紋既不是連鑄坯自帶,也不是在加熱爐內(nèi)產(chǎn)生。3雙板心開軋溫度從產(chǎn)生裂紋鋼板的生產(chǎn)過程來看,鋼板出現(xiàn)裂紋具有規(guī)律性,即加熱時間>240min的板坯軋制后出現(xiàn)裂紋,反之則未產(chǎn)生裂紋,并且冷送軋制剩余和退回板坯加熱軋制后,鋼板表面未出現(xiàn)裂紋。為了查找裂紋產(chǎn)生的原因,統(tǒng)計了某一天內(nèi)所有紅送板坯生產(chǎn)鋼板的開軋溫度信息,如圖3所示。從圖3統(tǒng)計對比發(fā)現(xiàn),出現(xiàn)裂紋鋼板的粗軋開軋表面溫度比未出現(xiàn)裂紋鋼板高84℃。根據(jù)經(jīng)驗推斷,出現(xiàn)裂紋的板坯心部開軋溫度約1250℃,回溫后表面溫度也高于1200℃,即粗軋溫度1160℃,回溫后表面溫度應(yīng)該低于1150℃。通過查詢資料發(fā)現(xiàn),當(dāng)斷面收縮率RA>60%時,板坯一般不出現(xiàn)表面裂紋,而當(dāng)RA<60%時,板坯裂紋敏感性增高。所以,可將RA=60%作為劃分高塑性區(qū)和低塑性區(qū)的標(biāo)尺。對于Q345系列鋼種而言,如圖4所示,高溫?zé)崴苄钥煞譃槿齻€區(qū)域,即1300~1200℃為第Ⅰ脆性區(qū),塑性低于60%;1200~875℃為第Ⅱ脆性區(qū),試樣的塑性比較高,最高塑性出現(xiàn)在1050℃;600~875℃為第Ⅲ脆性區(qū),斷面收縮率RA低于60%。出現(xiàn)裂紋的板坯經(jīng)過除鱗,粗軋開始表面溫度為1094℃。根據(jù)經(jīng)驗推斷,板坯心部溫度約為1250℃,回溫后表面溫度也高于1200℃,即粗軋開軋溫度高于1200℃,處于第Ⅰ脆性區(qū),在軋制過程中發(fā)生晶界高溫脆性斷裂,形成表面裂紋。4熱裝晶粒度對冷送板坯熱裝的影響板坯晶界處不致密的原子排列易吸附S、P等低熔點夾雜,產(chǎn)生偏析,使得晶界部分熔點較內(nèi)部低,在較高溫度時發(fā)生部分熔化,在應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂。從圖5板坯試樣斷口形貌可以看到,斷口平滑,呈液相凝固自由收縮,為沿晶界液膜破壞的形貌。目前,紅送板坯的溫度一般在A3點左右,在這個溫度附近,連鑄坯處于α+γ兩相區(qū),部分組織經(jīng)過γ→α→γ相變過程,部分組織未經(jīng)過相變,連鑄坯組織存在原始鑄態(tài)的粗大奧氏體晶粒。當(dāng)鑄坯加熱溫度超過1100℃時,隨加熱溫度的升高,奧氏體晶粒呈顯著增大趨勢,尤其對于Q345B鋼種來說,沒有抑制奧氏體長大的微合金元素,板坯奧氏體晶粒更容易在高溫區(qū)長大,形成粗大奧氏體晶粒。利用熱模擬機(jī)進(jìn)行的Q345B板坯熱裝晶粒度試驗研究結(jié)果表明,熱送板坯的晶粒度是冷送板坯的2.38倍。因此,S、P等低熔點夾雜容易滲透到粗大奧氏體晶界,增加了板坯在第Ⅰ脆性區(qū)產(chǎn)生裂紋的幾率。5熱封板坯和熱軋溫度(1)Q345B鋼成分中沒有Nb、V、Ti等微合金元素,不存在板坯在加熱過程中析出Nb、V、Ti(C、N)物質(zhì)而產(chǎn)生晶界脆化的問題。(2)熱送板坯中存在未經(jīng)轉(zhuǎn)變的粗大奧氏體晶粒,由于鋼中無抑制晶粒長大的微合金元素,在加熱過程中奧氏體晶粒容易長大,形成粗大奧氏體晶界,為軋制過程中脆性開裂提供了條件。(3)Q34