熱軋板掉塊缺陷原因分析

谷國(guó)剛

(山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司研究所，山東 271100)

公司熱軋帶鋼廠在生產(chǎn)材質(zhì)SPHC 的熱軋板過(guò)程中，邊部出現(xiàn)脫落掉肉現(xiàn)象。研究所對(duì)所送檢的掉塊進(jìn)行了分析，找出了掉塊形成的原因。

1 試驗(yàn)方法

對(duì)所送檢的掉塊試樣進(jìn)行圖像采集，宏觀分析。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)。進(jìn)行化學(xué)成分檢驗(yàn)。

用光譜儀對(duì)鋼板化學(xué)成分進(jìn)行檢測(cè)。用XL-30 掃描電子顯微鏡對(duì)掉塊分層裂紋內(nèi)物質(zhì)成分進(jìn)行電鏡能譜分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 宏觀檢測(cè)

該掉塊是從鋼板邊部約80 mm 處脫落，仔細(xì)觀察掉塊斷口處發(fā)現(xiàn)，掉塊存在分層現(xiàn)象，且分層程度不同，有的分層在鋼板中心部位，有的分層處兩側(cè)鋼板厚度不同。試樣宏觀檢測(cè)圖片見圖1。

2.2 金相分析

2.2.1 中心部位分層試樣

金相分析中心部位分層試樣發(fā)現(xiàn)，分層裂紋開口部位及尾端無(wú)明顯的非金屬夾雜物、夾渣、氧化、內(nèi)氧化現(xiàn)象(見圖2)。腐蝕后觀察發(fā)現(xiàn)分層裂紋兩側(cè)組織無(wú)明顯的差別，均為鐵素體+珠光體，晶粒度均為Ⅱ9 級(jí)(見圖3)。裂紋兩側(cè)的組織沒(méi)有關(guān)系。

2.2.2 分層不在中心部位試樣

圖1 試樣宏觀檢測(cè)圖片F(xiàn)igure 1 Macroscopic inspection picture for specimen

金相分析分層不在中心部位試樣發(fā)現(xiàn)，分層裂紋開口部位及尾端也無(wú)明顯的非金屬夾雜物、夾渣、氧化、內(nèi)氧化現(xiàn)象，腐蝕后觀察分層裂紋兩側(cè)組織也沒(méi)有明顯的差別，均為鐵素體+珠光體，晶粒度也均為Ⅱ9 級(jí)。裂紋兩側(cè)的組織沒(méi)有關(guān)系。

2.2.3 正常部位

金相分析掉塊正常部位評(píng)定基體內(nèi)非金屬夾雜物級(jí)別，發(fā)現(xiàn)其基體內(nèi)D 類非金屬夾雜物級(jí)別為2.5 級(jí)(圖4)，其它類型的非金屬夾雜物級(jí)別均為0.5 級(jí)。腐蝕后觀察其組織為鐵素體+珠光體，晶粒度Ⅱ9 級(jí)(圖5)。

2.3 化學(xué)成分檢測(cè)

化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果見表1。

由表1 化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果可知，鋼板的化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.4 掃描電鏡分析

掃描電鏡能譜分析發(fā)現(xiàn)分層裂紋內(nèi)部及裂紋尾端物質(zhì)成分主要為Fe、O，無(wú)渣子成分。掃描電鏡檢測(cè)圖片見圖6。

圖2 裂紋尾端形貌腐蝕前Figure 2 Crack tail end before appearance corrosion

圖3 裂紋尾端形貌腐蝕Figure 3 Crack tail end after appearance corrosion

圖4 D 類非金屬夾雜物Figure 4 D type of non-metallic inclusion

圖5 正常部位組織Figure 5 Normal position structure

圖6 掃描電鏡檢測(cè)圖片F(xiàn)igure 6 Inspection picture by scanning electron microscope

表1 化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 1 Test results of chemical composition(mass fraction，%)

3 討論

金相檢測(cè)中心部位分層及分層不在中心部位的試樣發(fā)現(xiàn)分層裂紋兩側(cè)的組織、晶粒度均勻，但裂紋兩側(cè)組織沒(méi)有關(guān)系，說(shuō)明裂紋在前，形成組織在后。熱軋組織是在軋后冷卻過(guò)程中形成的，因此分層裂紋可能由熱軋產(chǎn)生，也可能是連鑄坯自身存在。熱軋生產(chǎn)鋼板主要受軋制壓力和微張力作用，微張力很小，分析過(guò)程中可以不考慮在內(nèi)。如果材料是均質(zhì)的，軋制壓力不會(huì)產(chǎn)生突變，也就不會(huì)產(chǎn)生熱軋裂紋;材料是不均質(zhì)的，在軋制過(guò)程中就會(huì)引起軋制力突變，產(chǎn)生裂紋。因此，說(shuō)明分層裂紋是由于連鑄坯材料不均質(zhì)造成。連鑄坯材料不均質(zhì)包括兩個(gè)方面:一是基體內(nèi)夾渣;二是存在裂紋。掃描電鏡能譜檢測(cè)發(fā)現(xiàn)分層裂紋內(nèi)部及尾端都沒(méi)有渣子成分，因此連鑄坯材料不均質(zhì)，是由于本身存在裂紋缺陷造成的。金相檢測(cè)分層裂紋開口及尾端都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)氧化、內(nèi)氧化現(xiàn)象，因此可以進(jìn)一步確定該分層裂紋是連鑄坯內(nèi)部裂紋，與表面不連通。分層裂紋有的處在鋼板中心位置，有的不在中心位置，符合連鑄坯三角區(qū)裂紋特點(diǎn)，說(shuō)明該裂紋是三角區(qū)裂紋。綜上所述，是沒(méi)軋合的連鑄坯三角區(qū)內(nèi)部裂紋導(dǎo)致熱軋產(chǎn)生掉塊。

4 結(jié)論

沒(méi)軋合的連鑄坯三角區(qū)內(nèi)部裂紋導(dǎo)致熱軋產(chǎn)生掉塊。