中厚板軋材探傷不合的原理分析與措施

肖強(qiáng)

（萊鋼型鋼煉鋼廠，山東 萊蕪 271126）

1 概述

萊鋼生產(chǎn)的Q345GJC鋼板，厚度為30mm，用戶在部分鋼板橫切面發(fā)現(xiàn)斷口有一條不連續(xù)線條狀分離層，并且使用測厚儀測量鋼板厚度時(shí)出現(xiàn)多處測不透的情況。

2 煉鋼工序影響軋材探傷不合的原因

對探傷不合的鋼板取樣做檢驗(yàn)分析如下：

圖1 銑床加工后照片圖

圖2 磁粉探傷照片

因鑄坯內(nèi)部質(zhì)量原因造成軋材探傷不合的原因主要有四個(gè)，分別是氫致裂紋，鑄坯內(nèi)部的中心偏析與裂紋，鑄坯內(nèi)部的夾雜物和鑄坯內(nèi)部的帶狀組織發(fā)達(dá)。

2.1 氫致裂紋

當(dāng)軋材的TS≤690的時(shí)候，要求鑄坯內(nèi)部的氫含量小于2PPM，當(dāng)軋材的TS≧690的時(shí)候，要求鑄坯內(nèi)部的氫含量小于1PPM。氫喜歡聚集在鑄坯中心偏析處，因此我們要解決好鑄坯的中心偏析。

對于探傷，我們可以根據(jù)探傷的波形來分析鑄坯的內(nèi)部缺陷，若鑄坯內(nèi)部有氫裂紋，在探傷時(shí)，當(dāng)射線從鑄坯上表面射下來碰到鑄坯內(nèi)部的氫裂紋的上表面時(shí)，會(huì)向上反射，碰到氫裂的下表面時(shí)，也會(huì)向上反射，我們會(huì)在接收到的波形上得到這樣類似于小山一樣的波形，通過對波形的判斷，我們可以推斷出鑄坯內(nèi)部的缺陷在鑄坯中的位置。

2.2 鑄坯的中心偏析

板坯普遍存在的問題是中心質(zhì)量較差，而后續(xù)工藝也無法使在凝固過程中形成的中心缺陷得到較大的改善。絕大部分連鑄坯受到現(xiàn)有冶煉設(shè)備及工藝的限制，其化學(xué)成分不穩(wěn)定，導(dǎo)致連鑄坯內(nèi)部偏析、疏松、縮孔等缺陷嚴(yán)重，對產(chǎn)品強(qiáng)度、韌性等指標(biāo)有很大影響。中心偏析的等級如果超過B級，就會(huì)對軋材的探傷性能造成影響。

2.3 鑄坯內(nèi)部夾雜物

鑄坯凝固時(shí)，在三角區(qū)的上部，是夾雜物容易聚集的位置，在鑄坯的內(nèi)弧1/4處易產(chǎn)生夾雜物的聚集，因此我們必須先要做坯樣，通過熱鹽酸酸洗來看坯樣的低倍，做到預(yù)防為主，避免造成大量的廢品。酸洗時(shí)用50%濃度的鹽酸，加熱到71～91度，加熱時(shí)間15～30分鐘。

2.4 鑄坯中心帶狀組織發(fā)達(dá)

鑄坯的中心偏析很難控制，如某鋼種C:17，Mn：120，在鑄坯中心偏析處，C有可能達(dá)到25，Mn有可能達(dá)到180，產(chǎn)生的原因是冷卻速率不一樣。解決中心偏析有五個(gè)措施：

2.4.1 平均澆注過熱度小于20度，最好是10～20度。

2.4.2 水溫：結(jié)晶器水和二冷水的溫度要小于30度。冷卻水溫升高，會(huì)導(dǎo)致凝固前沿變的更長。有時(shí)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，冬天時(shí)中心偏析輕一些，夏天要重一些。

2.4.3 輥縫：扇形段的輥縫精度高時(shí)，會(huì)減弱中心偏析。

2.4.4 拉速過快：拉速過快也會(huì)導(dǎo)致凝固前沿變的更長，會(huì)加重中心偏析。

2.4.5 采用動(dòng)態(tài)輕壓下：采用動(dòng)態(tài)輕壓下可以明顯改善鑄坯的中心偏析，但各個(gè)鋼鐵廠各自的工藝條件不一樣，必須要對輕壓下的壓下區(qū)間和壓下量進(jìn)行優(yōu)化，要針對不同的鋼種和不同的斷面進(jìn)行試驗(yàn)，找到最佳的控制模型。

3 軋鋼工序?qū)е萝埐奶絺缓系脑?/h2>

3.1 軋材的氫致裂紋導(dǎo)致探傷不合

不管是連鑄坯還是軋材都要解決氫致裂紋的問題，解決這個(gè)問題的關(guān)鍵是實(shí)行緩冷，下面是對連鑄坯和軋材的緩冷的措施：對連鑄坯和軋材，只有當(dāng)溫度在200～600度時(shí)，鑄坯中的氫才會(huì)溢出，若溫度低于200度，就沒有作用了。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：

200 mm厚度的鑄坯，要緩冷48小時(shí)；

300 mm厚度的鑄坯，要緩冷72小時(shí)。

對于軋材：同樣要進(jìn)行緩冷：

35 mm厚度的軋材，在300～600度時(shí)，要緩冷4小時(shí)。

50 mm厚度的軋材，在300～600度時(shí)，要緩冷6～8小時(shí)。

75 ～100 mm厚度的軋材，在300～600度時(shí)，要緩冷12小時(shí)。

35 mm的板材探傷是一個(gè)界限，超過35mm后，探傷合格率會(huì)下降。

而且，只要按上面的要求對軋材進(jìn)行緩冷，即使連鑄坯內(nèi)部的氫含量超標(biāo)，軋材也能順利的通過探傷檢測，也就是說只要軋鋼工序的緩冷控制得當(dāng)?shù)脑?，可以忽略煉鋼工序氫致裂紋的影響。但我們?yōu)榱吮ｋU(xiǎn)起見，還是要對鑄坯的氫含量進(jìn)行控制，對連鑄坯和軋材分別進(jìn)行緩冷，確保探傷能達(dá)到較高的合格率。

3.2 探傷與軋制壓下量的關(guān)系

探傷不只和鑄坯的中心質(zhì)量有關(guān)，還和軋材的壓下量有關(guān)。而且壓下量的大小能改善中心偏析，關(guān)鍵是看哪一道軋制道次的壓下力能穿透鑄坯截面，能把鑄坯的中心裂紋捏合。

以250mm厚度為例，我們可以軋制5個(gè)道次

第一道次：軋到220mm；

第二道次：軋到180mm;

第三道次:軋到150mm

第四道次:軋到130mm

第五道次：軋到100mm

在初軋時(shí)，當(dāng)軋制的壓下量大于50%的時(shí)候，壓下力才可以穿透整個(gè)截面，捏合鑄坯的中心缺陷。但要保證每次的壓下量大于15%，而且下一次的壓下量要大于上一次的壓下量，最后一個(gè)道次要更高一些。每次壓下量很小，采用增加軋制道次是沒有效果的。采用逐步增強(qiáng)的壓下量這種方式進(jìn)行軋制，可以使探傷的合格率大大提高。軋制道次越少越好，這取決于扭矩，3～4個(gè)道次最好，特別是最后兩個(gè)道次更關(guān)鍵。

關(guān)于精軋，根據(jù)軋材的最終尺寸，精軋時(shí)是厚度至少是最終軋材的兩倍厚，所以我們在設(shè)計(jì)初軋時(shí)，雖然要求每個(gè)道次的壓下量要大于15%，但也不能太大，還要保證精軋時(shí)的厚度是成品的兩倍厚，否則，保證不了軋材的力學(xué)性能，因此，初軋重點(diǎn)控制分層，精軋重點(diǎn)控制性能，兩方面都要選擇合適的合適的軋制工藝，才能把探傷和性能都保住。

結(jié)語

綜上所述，在軋鋼工序要想提高探傷合格率，重點(diǎn)要做好以下五個(gè)方面的工作：

3.1 連鑄坯下線后一定要按要求進(jìn)行緩冷；

3.2 連鑄工序要實(shí)行低過熱度澆注；

3.3 軋制道次越少越好，每道次壓下量要越來越大；

3.4 每道軋制道次的壓下量要大于15%，特別是最后兩個(gè)軋制道次更重要；

3.5 對初軋和精軋的壓下量要合理分配。對于軋制需要展寬的坯子，不能用較薄的坯子來軋，用合適厚度的鑄坯來軋制合適厚度的板材，即滿足探傷，又滿足性能。

[1]李鳳格.板坯連鑄新工藝、新技術(shù)與質(zhì)量控制實(shí)用手冊，北京冶金出版社，2005.

[2]蔡開科，程士富.連續(xù)鑄鋼原理與工藝[M]，北京：冶金工業(yè)出版社，1999.