S355J2+N探傷不合分析

張爾康

（濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250100）

0 前言

某廠在生產(chǎn)40mm 規(guī)格的歐標(biāo)S355J2+N 鋼板過(guò)程中，出現(xiàn)部分探傷不合，探傷等級(jí)為美標(biāo)ASTM A578 LEVEL B。為提高鋼板探傷合格率，采用生產(chǎn)工藝追溯、夾雜物、金相顯微組織等手段對(duì)正火狀態(tài)的S355J2+N 探傷不合進(jìn)行分析，并提出了改進(jìn)措施。

1 生產(chǎn)工藝分析

厚規(guī)格S355J2+N 生產(chǎn)工藝為：KR→轉(zhuǎn)爐冶煉→CAS→LF→VD→連鑄→板坯加熱→軋制→矯直→正火→切割→標(biāo)記→檢驗(yàn)→入庫(kù)。對(duì)鋼板生產(chǎn)工藝過(guò)程進(jìn)行追溯分析：

1.1 冶煉工藝流程

1.1.1 鐵水條件

對(duì)于有探傷要求的鋼種，某廠內(nèi)控要求冶煉用鐵水中磷、硫分別不大于0.12%和0.06%。經(jīng)查詢(xún)探傷不合的S355J2+N 爐號(hào)冶煉所用鐵水，其磷含量為0.106%、硫含量為0.0044%，均符合要求。

1.1.2 CAS、LF、VD 工序

探傷不合爐號(hào)的CAS 吹氬時(shí)間11min、VD 保壓時(shí)間15’22min，VD 軟吹時(shí)間12min。CAS 和VD 吹氬時(shí)間較長(zhǎng)，保證夾雜物上浮，VD保真空時(shí)間也較為合理。但因定氫儀損壞，冶煉過(guò)程中氫含量無(wú)法測(cè)定。

1.1.3 連鑄工序

經(jīng)查詢(xún)探傷不合爐號(hào)的中包溫度1523-1525℃，過(guò)熱度11～13℃；拉速0.8m/min 恒速，處于較為合理的范圍內(nèi)。

1.1.4 鑄坯低倍質(zhì)量經(jīng)查詢(xún)探傷不合爐號(hào)生產(chǎn)時(shí)鑄機(jī)的低倍質(zhì)量：中心偏析C 類(lèi)0.5、中心疏松0.5 級(jí)，無(wú)中間裂紋，處于較為合理的范圍內(nèi)。

1.1.5 熔煉成分

探傷不合爐號(hào)的熔煉成分為：C 含量0.17%，Si 含量0.29%，Mn 含量1.49%，P 含量0.021%，S 含量0.011%，五大元素及其余元素含量均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但S 含量相對(duì)而言偏高。

1.2 軋制工藝流程

1.2.1 加熱時(shí)間

探傷不合鋼板的加熱爐均熱溫度為1240℃，加熱時(shí)間5h08min，無(wú)明顯異常。

1.2.2 軋制工藝

重點(diǎn)查詢(xún)了探傷不合鋼板的精軋工藝參數(shù)，精軋開(kāi)軋溫度控制在902℃，終軋溫度控制在857℃，處于內(nèi)控要求范圍內(nèi)，無(wú)明顯異常。

2 金相分析

根據(jù)超聲波探傷的波形，缺陷存在于鋼板厚度1/2 處及1/4 處。

在鋼板的在1/2 處及1/4 處分別取樣金相分析，有缺陷部位和無(wú)缺陷部位均取樣觀察。

對(duì)鋼板厚度1/2 處進(jìn)行觀察，超聲波探傷顯示有缺陷部位存在2.0mm 長(zhǎng)的微裂紋，無(wú)缺陷的厚度1/2 處部位則無(wú)微裂紋。

對(duì)鋼板厚度1/4 處存在的缺陷進(jìn)行金相觀察，鋼板厚度1/4 處探傷有缺陷部位存在超大型B 類(lèi)夾雜物，觀察到的夾雜物最大長(zhǎng)度達(dá)到了1.6mm。而合格部位的1/4 厚度處雖然也存在B 類(lèi)夾雜物，但觀察到的B 類(lèi)夾雜物最大長(zhǎng)度只有0.3mm。

3 結(jié)論及改進(jìn)措施

3.1 分析及結(jié)論

缺陷位于鋼板邊部一側(cè)，為條帶狀的小缺陷，從鋼板的頭部到尾部都有，根據(jù)超聲波探傷的波形，缺陷存在于鋼板厚度1/2 處及1/4處。一般認(rèn)為鋼板中心偏析對(duì)探傷不合影響較大，中心偏析嚴(yán)重的，可造成中心組織延伸率低或者硬度偏高，使鑄坯中心的原始缺陷在軋制過(guò)程中無(wú)法得到補(bǔ)救而在成品中暴露出來(lái)，導(dǎo)致最終產(chǎn)品探傷不合。中心偏析較輕的，可以通過(guò)后續(xù)的正火熱處理工藝進(jìn)行改善，從而提高探傷合格率。但本次S355J2+N 鋼板正火前探傷及正火后探傷結(jié)果差別不大，初步排除偏析對(duì)探傷不合的影響。

通過(guò)上述分析及金相分析，鋼板中存在的微裂紋是探傷不合的主要原因，夾雜物也存在一定影響。

3.2 改進(jìn)措施

3.2.1 采用CAS+LF+VD/RH 工藝，保證足夠的軟吹時(shí)間，純凈鋼質(zhì)，盡量減少夾雜物，提高鋼板內(nèi)部質(zhì)量，強(qiáng)化真空處理的脫H 效果監(jiān)控，確保中間包鋼水中H 含量控制在1.5ppm 以下；

3.2.2 嚴(yán)格控制原料質(zhì)量，煉鋼的原輔料應(yīng)保持干燥，減少原材物料不穩(wěn)定帶來(lái)的工藝波動(dòng)；

3.2.3 加強(qiáng)煉鋼工藝控制，嚴(yán)格控制過(guò)程增氮；

3.2.4 選用適當(dāng)保護(hù)渣，穩(wěn)定連鑄工藝，適當(dāng)減小二冷配水量，提高拉速，提高鑄坯矯直溫度，同時(shí)保證鑄機(jī)狀態(tài)和噴嘴霧化良好，鑄坯不過(guò)冷、不反復(fù)回溫；

3.2.5 盡可能采用恒速澆注，減少結(jié)晶器液面波動(dòng)，優(yōu)化生產(chǎn)組織，避免鑄機(jī)等鋼水等造成的低拉速；

3.2.6 連鑄坯執(zhí)行48 小時(shí)堆垛緩冷，防止鑄坯內(nèi)部出現(xiàn)裂紋；鋼板在軋制完成后、正火之前，也執(zhí)行堆垛緩冷48 小時(shí)，防止鋼板內(nèi)部微裂紋的產(chǎn)生。

4 實(shí)施效果

通過(guò)采取優(yōu)化冶煉、連鑄工藝，結(jié)合潔凈鋼生產(chǎn)模式，同時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行鑄坯及鋼板的緩冷制度，S355J2+N 探傷合格率由之前的89%提高至99%，效果顯著。

［1］張潤(rùn)生.S355J2 鋼板探傷不合原因分析及改進(jìn)措施[J].寬厚板，2014（1）.

［2］趙慶宇.Q345D 鋼板探傷不合的原因分析及改進(jìn)措施[J].寬厚板，2010（5）.

［3］田世永，鄭香增，劉熙章.中厚板探傷不合的原因分析及改進(jìn)措施[J].寬厚板，2010（5）.