冷軋板邊裂缺陷分析

谷國(guó)剛 亓 萌

(山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司研究所，山東271100)

我公司冷軋廠生產(chǎn)Q195 2.75 mm×765 mm鋼卷時(shí)，在軋制第3道次，目標(biāo)厚度為1.6 mm時(shí)，邊裂嚴(yán)重，無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行軋制。為此研究所對(duì)該鋼卷產(chǎn)生的邊裂缺陷進(jìn)行了分析，最終找出造成冷軋邊裂的關(guān)鍵原因是材料塑性低，存在屈氏體，且屈氏體分布在晶界上。

1 試驗(yàn)方法

(1)宏觀檢測(cè)，查看鋼卷邊裂情況，采集圖片進(jìn)行宏觀檢測(cè)。

(2)金相分析，分別在鋼卷邊裂部位截取金相試樣，磨制、拋光，在GX51金相顯微鏡上進(jìn)行金相檢測(cè)。

(3)厚度檢測(cè)，用數(shù)顯外徑千分尺分別對(duì)鋼板邊部及中部的厚度進(jìn)行測(cè)量。

(4)化學(xué)成分及鋼卷性能檢測(cè)，截取成分試樣，用SPECRTOLAB M9型直讀光譜儀進(jìn)行化學(xué)成分檢測(cè)。截取拉伸試樣，用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)鋼板的性能進(jìn)行檢測(cè)。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1宏觀檢測(cè)

從鋼板邊裂形貌來(lái)看，該鋼板上的3處邊裂形貌基本一致，沿相同方向呈彎月形，兩邊都存在邊裂現(xiàn)象。試樣宏觀形貌見(jiàn)圖1。

2.2 金相分析

2.2.1 邊裂開(kāi)口部位

圖1 試樣宏觀形貌Figure 1 Macroscopic view of specimen

在鋼卷的兩邊邊裂開(kāi)口部位分別磨制金相試樣，金相分析后發(fā)現(xiàn)，邊裂開(kāi)口部位頭部和尾部都沒(méi)有高溫氧化物，邊裂缺陷部位及周圍也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的非金屬夾雜物等。腐蝕后發(fā)現(xiàn)邊裂開(kāi)口部位有較為嚴(yán)重的塑性變形痕跡，遠(yuǎn)離開(kāi)口部位處塑性變形相對(duì)較小。高倍下觀察發(fā)現(xiàn)，組織中屈氏體都分布在材料的晶界上。試樣金相檢測(cè)照片見(jiàn)圖2。

2.2.2 正常部位(遠(yuǎn)離邊裂開(kāi)口部位)

對(duì)鋼板正常部位進(jìn)行金相分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

2.3 厚度檢測(cè)

鋼板的目標(biāo)厚度是1.6 mm。用數(shù)顯外徑千分尺分別測(cè)量邊裂附近(位置1)、遠(yuǎn)離邊裂部位邊部(位置2)及中部的厚度(位置3)，測(cè)量位置見(jiàn)圖3，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

由表3可以看出鋼板邊裂部位(位置1)最薄，為1.518 mm，與遠(yuǎn)離邊裂部位邊部(位置2)的厚度差值為0.083 mm，與鋼板中部(位置3)的厚度差值為0.126 mm。

圖2 試樣金相檢測(cè)照片
Figure 2 Specimen metallographic test pictures

表 1 試樣金相檢測(cè)結(jié)果

表 2 厚度檢測(cè)結(jié)果

2.4 化學(xué)成分及鋼卷性能檢測(cè)

鋼卷化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3，性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

從表3可以看出，鋼卷的化學(xué)成分均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

從表4可以看出，鋼板的伸長(zhǎng)率非常低，最低的僅為2％。由此可知，鋼板在軋到第3道次時(shí)，材料的塑性已基本耗盡，在軋制過(guò)程中必然會(huì)因應(yīng)力集中而出現(xiàn)開(kāi)裂。

3 邊裂缺陷分析

3.1 缺陷性質(zhì)

金相分析發(fā)現(xiàn)邊裂起源部位無(wú)高溫氧化物，說(shuō)明該邊裂缺陷不是在高溫狀態(tài)下形成的，而是在低溫狀態(tài)下形成的。產(chǎn)生邊裂的部位厚度特別薄是由于冷軋變形引起的，因此該邊裂是在冷軋生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的。

圖3 厚度測(cè)量位置Figure 3 Thickness test position

表 3 化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％)

3.2 產(chǎn)生邊裂缺陷的原因

材料塑性低，存在屈氏體，且屈氏體分布在晶界上，是造成冷軋邊裂的關(guān)鍵原因。在冷軋生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生邊裂是鋼卷邊裂部位先變薄后斷裂形成的。鋼卷邊裂部位厚度變薄是由于在張力作用下邊裂部位產(chǎn)生應(yīng)力集中，在裂邊過(guò)程中發(fā)生急劇變形，導(dǎo)致厚度變薄進(jìn)而產(chǎn)生裂邊。而產(chǎn)生應(yīng)力集中是由于材料塑性低，有屈氏體分布在晶界上。屈氏體塑性極低，在軋制變形過(guò)程中極易形成應(yīng)力集中源，甚至產(chǎn)生小裂紋，造成裂邊部位應(yīng)力集中進(jìn)而導(dǎo)致邊裂缺陷。

表 4 鋼板性能檢測(cè)結(jié)果

4 結(jié)論

材料塑性低，存在屈氏體，且屈氏體分布在晶界上，是造成冷軋板邊裂的關(guān)鍵原因。在軋制變形過(guò)程中產(chǎn)生應(yīng)力集中，在張力作用下邊裂部位厚度變薄進(jìn)而產(chǎn)生邊裂缺陷。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，材料塑性低，晶界上存在屈氏體是由于在冷軋生產(chǎn)過(guò)程中，鋼板卷取溫度低，層流冷卻強(qiáng)度大引起的。要避免此類缺陷，需提高鋼板卷取溫度，降低層流冷卻強(qiáng)度。