Q235B圓鋼表面裂紋的成因分析及控制

谷新新

摘 要：本文從煉鋼和軋鋼兩個(gè)方面對(duì)本廠生產(chǎn)的Q235B圓鋼常見的不同類型的表面裂紋情況進(jìn)行了分析，通過(guò)金相觀察檢驗(yàn)及SEM和能譜分析，找出了不同類型裂紋的形成機(jī)理和來(lái)源，并提出了相應(yīng)的控制措施。

關(guān)鍵詞：圓鋼；表面裂紋；形成機(jī)理；控制措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.050

1 前言

圓鋼表面裂紋是圓鋼最主要的表面質(zhì)量缺陷之一，嚴(yán)重影響到圓鋼再加工后的產(chǎn)品質(zhì)量，尤其是在鍛打和冷墩過(guò)程中，裂紋會(huì)在加工件上得到延展，使加工件開裂而報(bào)廢，因此對(duì)圓鋼表面裂紋的控制顯的十分重要。棒線型材廠目前有兩條生產(chǎn)線可以生產(chǎn)圓鋼，可生產(chǎn)普碳圓鋼、低合金結(jié)構(gòu)圓鋼、合金結(jié)構(gòu)圓鋼等，生產(chǎn)質(zhì)量一直較為穩(wěn)定。但在生產(chǎn)Q235B圓鋼，部分圓鋼表面出現(xiàn)了無(wú)規(guī)則的、縱向分布、肉眼可見的黑線狀短裂紋，經(jīng)檢驗(yàn)判定為不合格品，另有部分圓鋼在酸洗后，表面明顯可見深淺不一的長(zhǎng)條裂紋。嚴(yán)重影響到了圓鋼的質(zhì)量，提高了生產(chǎn)成本，造成了較大的質(zhì)量損失，為此我們進(jìn)行了減少圓鋼表面裂紋的攻關(guān)。

2 圓鋼表面裂紋原因分析

2.1 表面裂紋形貌

對(duì)圓鋼表面裂紋形貌進(jìn)行觀察分析，判斷圓鋼表面存在兩種不同的類型的裂紋，分別為黑線短裂紋（如圖1、圖2）和長(zhǎng)條狀裂紋（如圖3、圖4）。

2.2 金相檢驗(yàn)和SEM能譜分析

（1）對(duì)L56573238批36mm規(guī)格的Q235B圓鋼表面黑線短裂紋處進(jìn)行橫向取樣分析，缺陷位置可見向基體擴(kuò)展的裂紋，裂紋的深度為0.37mm（如圖5）；裂紋附近（圓鋼近表面）可見大型夾雜物，裂紋根部可見分叉以及高溫氧化和脫碳現(xiàn)象（如圖6）；其他未見異常，組織為F+P。

（2）對(duì)17B500803批36mm規(guī)格的Q235B圓鋼表面黑線短裂紋處進(jìn)行橫向取樣分析，結(jié)果表明：黑線處存在裂紋，裂紋深入基體約0.15mm，裂紋周圍未見明顯脫碳和氧化點(diǎn)， 裂紋內(nèi)有異物填充（如圖7）。對(duì)圓鋼表面黑線和橫截面裂紋處（如圖8）進(jìn)行SEM和能譜分析，結(jié)果表明：表面黑線和橫截面裂紋處均存在夾雜，夾雜中含有Al、Si、Ca、Na、Mg等特征元素（如表1）。

（3）對(duì)L554111616批25mm規(guī)格的Q235B圓鋼表面黑線處進(jìn)行橫向取樣分析，缺陷深度為0.09mm（如圖9），缺陷表現(xiàn)為凹坑形貌，裂紋內(nèi)干凈，兩側(cè)無(wú)脫碳現(xiàn)象，不向基體內(nèi)擴(kuò)展，其他未見異常，組織為F+P（如圖10）。

2.3 原因分析

（1）查看L56573238爐鑄坯酸洗樣情況，發(fā)現(xiàn)鑄坯表面有較多針孔狀缺陷，與其它爐次相比，判斷該缺陷為鋼液脫氧不良造成，因該轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)副槍裝備尚未投入使用，無(wú)法準(zhǔn)確判斷出鋼時(shí)鋼水氧含量，只能根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來(lái)加入脫氧劑，受爐況變化及人員經(jīng)驗(yàn)不足等影響，極易造成脫氧劑加入量不足，鋼水脫氧不良，在鋼水凝固過(guò)程中，氧在鋼液中的溶解度隨溫度的下降而減少，超過(guò)碳氧平衡值的過(guò)剩氧就會(huì)與碳起反應(yīng)，生成CO氣泡，在鋼錠表面形成針孔或是皮下氣泡缺陷。針孔在軋制過(guò)程中得到延伸，在圓鋼表面形成黑線短裂紋。

（2）對(duì)17B500803批缺陷形貌進(jìn)行分析，缺陷處夾雜物中帶有明顯保護(hù)渣成分，判定為鑄坯皮下夾渣所致。查看連鑄過(guò)程工藝參數(shù)及人員操作習(xí)慣，判定為結(jié)晶器水口插入深度過(guò)淺，中包工在向結(jié)晶器加入保護(hù)渣的過(guò)程中，一次加入保護(hù)渣量過(guò)大，導(dǎo)致化渣不好及液面波動(dòng)大，保護(hù)渣卷入鑄坯，形成皮下夾渣。軋制過(guò)程夾渣暴露，在圓鋼表面形成黑線短裂紋。

（3）L554111616批根據(jù)缺陷形貌分析，判定為軋制過(guò)程中劃傷。

3 Q235B圓鋼表面裂紋的控制措施

3.1 加大出鋼過(guò)程脫氧劑加入量

根據(jù)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳、溫及是否補(bǔ)吹等情況，結(jié)合前期生產(chǎn)情況，加大脫氧劑加入量，出鋼結(jié)束強(qiáng)吹氬3分鐘后定氧，根據(jù)定氧情況二次補(bǔ)加脫氧劑，保證出站時(shí)鋼水氧含量在40ppm以下，減少鋼種氣體，消除表面氣孔和皮下氣泡，消除裂紋產(chǎn)生的根源。規(guī)范吹氬操作，嚴(yán)格執(zhí)行吹氬標(biāo)準(zhǔn)，保證脫氧反應(yīng)充分進(jìn)行，保證脫氧產(chǎn)物能夠有效排除，減少鋼種非金屬夾雜物。

3.2 優(yōu)化連鑄操作

優(yōu)化水口插入深度，優(yōu)化保護(hù)渣加入方式，少量多次加入，確保保護(hù)渣熔化良好，減小液面波動(dòng)和保護(hù)渣卷入鋼水。加強(qiáng)生產(chǎn)調(diào)度管理，穩(wěn)定連鑄拉速，防止出現(xiàn)拉速波動(dòng)過(guò)大現(xiàn)象。

3.3 軋鋼工序重點(diǎn)對(duì)軋制通道進(jìn)行監(jiān)控

加大各飛剪樣的取樣頻次，加強(qiáng)軋制過(guò)程軋件的表面質(zhì)量監(jiān)控，加強(qiáng)成品孔后的流程監(jiān)控，當(dāng)成品出現(xiàn)刮、擦產(chǎn)生“火花”時(shí)，及時(shí)停軋整改。加強(qiáng)檢查和軋制中的溝通聯(lián)系，減少軋件刮傷，發(fā)現(xiàn)成品有刮傷時(shí)立即處理。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）Q235B圓鋼的表面黑線裂紋主要是由鋼水脫氧不良形成的鋼坯表面氣孔或是皮下氣泡所造成以及皮下夾渣軋制暴露所造成，其次是軋制過(guò)程中軋制通道的劃傷。

（2）加深脫氧，減少表面氣孔和優(yōu)化連鑄操作以及加強(qiáng)軋制通道檢查與控制后，Q235B圓鋼的表面裂紋情況得到明顯控制，攻關(guān)措施有效，成果顯著。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳昌飛，陳會(huì)芬.Q235B碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋圓鋼的開發(fā)[J].硅谷，2012（08）：105.

[2]潘建洲.40Mn2圓鋼成品剪切斷口裂紋成因分析與對(duì)策[J].軋鋼，2016，33（03）：67-70.

[3]劉健.圓鋼斷面剪切裂紋的分析及預(yù)防措施[J].熱加工工藝，2010，39（01）：154-156.