低合金結(jié)構(gòu)鋼板邊部開裂原因分析及改進措施

樊建剛 徐筱薌 李娜 張玉芹

(安陽鋼鐵股份有限公司)

低合金結(jié)構(gòu)鋼板邊部開裂原因分析及改進措施

樊建剛 徐筱薌 李娜 張玉芹

(安陽鋼鐵股份有限公司)

分析了低合金結(jié)構(gòu)鋼板的邊部開裂的主要原因，指出由于層流冷卻的側(cè)噴漏水使鋼板邊部急冷，導致形成了馬氏體的異常組織，該組織的出現(xiàn)使鋼板在冷矯過程中邊部開裂。通過加強生產(chǎn)線的水系統(tǒng)管理，以及規(guī)范生產(chǎn)操作等改進措施，解決了鋼板邊部開裂的質(zhì)量問題。

低合金 鋼板 邊裂 原因

0 前言

安鋼爐卷軋機生產(chǎn)線投產(chǎn)于2005年10月，產(chǎn)品規(guī)格為4.5 mm～60mm×1600mm～3250mm×6000mm～18000mm。該生產(chǎn)線采用卷取爐軋制技術(shù)，為保證產(chǎn)品頭尾性能提供技術(shù)支撐，所以其產(chǎn)品因具有寬、薄、長等特點能很好滿足用戶特殊要求。該生產(chǎn)線過程控制要求較高，在設(shè)備配置和自動化控制水平上采用多種先進技術(shù)，為品種開發(fā)和穩(wěn)定質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。該機組已批量生產(chǎn) X70、AH70DB、AH 80DB等高強度、高附加值產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提升。

1 1產(chǎn)品質(zhì)量缺陷

爐卷軋機生產(chǎn)線生產(chǎn) Q345系列產(chǎn)品的質(zhì)量等級主要是 C、D、E級，采用 T MCP軋制工藝，完全滿足用戶對產(chǎn)品的低溫沖擊韌性要求，適應(yīng)使用環(huán)境較嚴格的各種機械結(jié)構(gòu)和機械加工要求，因該低合金系列的生產(chǎn)量較大，其冶煉成分控制、加熱溫度、軋制過程工藝參數(shù)等過程控制技術(shù)都已成熟，產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定，但近期該生產(chǎn)線部分Q345E低合金結(jié)構(gòu)鋼板出現(xiàn)了邊部裂紋缺陷，如圖1所示。

圖1 Q345E邊裂缺陷

2 原因分析

針對Q345E鋼板出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷，首先分析其金相組織，然后根據(jù)其檢測結(jié)果，分析討論、查找出生產(chǎn)線上存在的問題，徹底查清、解決，保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定提高。為此，對鋼板邊部開裂原因進行核查、分析：

對該批產(chǎn)品的每塊鋼板進行檢查，發(fā)現(xiàn)有邊裂缺陷產(chǎn)品，沒有在同一塊母板 (即一塊坯料軋成的稱呼)上出現(xiàn)，不屬于周期性缺陷，由此可以排除軋機及其軋前設(shè)備隱患，應(yīng)該是軋后某一環(huán)節(jié)造成的。同時對缺陷處的鋼板表面進行宏觀檢查，發(fā)現(xiàn)此處鋼板的顏色與其他部位的顏色不同，即此處有淬火現(xiàn)象。

對鋼板邊部開裂部位和正常部位分別取樣進行微觀組織觀察。正常部位的微觀組織如圖2所示，其組織結(jié)構(gòu)為鐵素體 +珠光體；同時對邊部開裂部位觀察，其微觀組織如圖3所示，其組織為鐵素體 +馬氏體。研究認為該組織是由于軋后鋼板不合理的冷卻方式造成的，且在整個生產(chǎn)線上造成“激冷”的因素應(yīng)該是水，肯定是某一部分的冷卻水造成了軋后的鋼板邊部冷卻速度過快。

圖2 Q345E正常部位的金相組織(F+P)

圖3 Q345E異常金相組織(F+M)

根據(jù)以上分析結(jié)果，對軋后冷卻水進行核查，發(fā)現(xiàn)層流冷卻裝置的側(cè)噴有一組電磁閥門關(guān)閉不嚴，造成出水量失控，導致冷卻速度過大，此處應(yīng)該是造成鋼板邊部"激冷"的重要因素。但是在生產(chǎn)此批訂單過程中，不是每塊鋼板都出現(xiàn)此缺陷。因此在正常生產(chǎn)情況下，不會由于此處的常流水而造成非正常組織，還存在其它的因素。為此又對生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)進行核查，發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)缺陷產(chǎn)品母板時，熱矯直機出現(xiàn)跟蹤信號異常，造成矯直機前的輥道無法正常工作。在處理故障時，部分鋼板在層流冷卻裝置下長時間停留，側(cè)噴 "漏水"對鋼板邊部加速冷卻，出現(xiàn)了部分與其它部位顏色不一的現(xiàn)象，形成馬氏體組織。

由于鋼板邊部出現(xiàn)了馬氏體異常組織，影響了板型質(zhì)量，因此需要冷矯直機對板型進行矯正。在冷矯直機工序生產(chǎn)過程中，鋼板經(jīng)過反復彎曲，尤其是邊部異常的馬氏體組織，與其它正常組織相比，因其強度高，韌性差，反復彎曲就會導致開裂，造成了產(chǎn)品缺陷。

3 改進措施及效果

根據(jù)查找的原因，及時采取有效措施進行整改，具體改進措施如下：

1)更換電磁閥。檢查軋后所有控制水冷卻系統(tǒng)的電磁閥，保證閥門能正常開啟和關(guān)閉，并摸索其響應(yīng)時間，針對響應(yīng)時間慢的電磁閥，進行控制區(qū)域調(diào)整，安裝在層流水系統(tǒng)的后半部分，在控制程序上進行重新設(shè)定，保證整個水系統(tǒng)的冷卻效果均勻、有效；

2)對軋機以后的輥道冷卻水進行檢查，對磨損嚴重的噴嘴進行更換，保證能準確冷卻輥道的輥身長度，避免冷卻水亂噴而冷卻到鋼板邊部，使鋼板冷卻不均，產(chǎn)生應(yīng)力而影響板形；

3)進一步規(guī)范操作，對于軋機機后設(shè)備 (主要指熱矯直機和冷床)出現(xiàn)故障或跟蹤信號出現(xiàn)異常時，應(yīng)迅速進行人工干預，由自動控制模式改為手動操作模式，將軋后鋼板手動操作運送到冷床進行冷卻。若熱矯直機無法正常工作或熱矯直機及其機后輥道出現(xiàn)異常，無法正常運轉(zhuǎn)時，操作工手動操作將層流水關(guān)閉，并使鋼板在軋機后的輥道上進行擺動，處于自然降溫狀態(tài)。等一切信號正常后，將鋼板送到精整區(qū)域；

4)生產(chǎn)中若再出現(xiàn)跟蹤信號丟失、矯直機無法正常咬入的情況，熱矯直機操作工立即將此類鋼板的信息通報給鋼板表面質(zhì)量檢查崗位人員，使其對鋼板表面做認真檢查，若出現(xiàn)異常部分，應(yīng)及時將非正常部分切除，不為下道工序留下任何隱患，保證剪切后的鋼板不會出現(xiàn)冷矯斷裂現(xiàn)象。同樣也要求加強鋼板表面檢查力度，對鋼板表面有局部明顯冷卻水印的，要加以標識，引起下道工序注意。

經(jīng)過以上措施的實施，消除了鋼板邊部開裂的質(zhì)量缺陷。經(jīng)過近半年多的生產(chǎn)運行，低合金結(jié)構(gòu)鋼的產(chǎn)品質(zhì)量又保持生產(chǎn)正常、過程順行、質(zhì)量穩(wěn)定、指標先進的狀態(tài)。

4 結(jié)語

在爐卷軋機生產(chǎn)線上，經(jīng)過生產(chǎn)實踐證明，不僅冶煉成分控制、軋鋼過程參數(shù)控制等對產(chǎn)品質(zhì)量有影響，軋后生產(chǎn)工序中的冷卻水也對產(chǎn)品質(zhì)量也有很大的影響，特別是對于低合金系列、高強度結(jié)構(gòu)鋼系列及其它采用 T MCP工藝生產(chǎn)的系列產(chǎn)品，保證生產(chǎn)線上冷卻水能正常使用和有效控制，對軋后產(chǎn)品"進行相變階段"的區(qū)域冷卻水更應(yīng)加強管理，避免出現(xiàn)整體鋼板組織不均而產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷。此次低合金鋼板邊部開裂質(zhì)量缺陷，不僅為安鋼其他板帶生產(chǎn)線總結(jié)了經(jīng)驗教訓，同時也可為國內(nèi)同類企業(yè)提供借鑒經(jīng)驗。

[1]崔風平，孫瑋，劉彥春.等著.中厚板生產(chǎn)與質(zhì)量控制.北京：冶金工業(yè)出版社，2008：390-396.

[2]張景進，李陽，楊振東.等著.中厚板生產(chǎn).北京：冶金工業(yè)出版社，2005：75-81.

REASONS ANALYSIS AND COUNTERM EASURES FOR EDGE CRACK O F LOW-ALLOY STRUCTURAL STEEL

Fan Jiangang Xu X iaoxiang L iNa Zhang Vuqin (A nyang Iron and Steel Stock Co.，L td，)

This paper analyzes themain reasons of edge crack of low-alloy structural steel p late，it states that edge rap id coo ling of steel p late which is form ed by side sp raying leakage of lam inar flow coo ling p roduces defo rmedmartensite structure which leads to edge crack during cold straightening.It can be reso lved by imp rovingwater systemmanagem ent in p roduction line and standardizing p roduction operation ect.

low-alloy steel p late edge crack reason

＊聯(lián)系人：徐筱薌，高級工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵集團有限責任公司技術(shù)中心；

2010—4—16