趙晶龍
熱軋板帶表面質(zhì)量的好壞和鋼板產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率有直接關(guān)系,因此要想保證企業(yè)的效益,就必須保證熱軋板帶表面的質(zhì)量。煉鋼原因造成的表面夾雜是造成熱軋板帶表面質(zhì)量缺陷主要原因之一,這些夾雜缺陷的存在都會對于后續(xù)客戶使用造成不同程度的影響?;诖?,本文對熱軋板帶表面Q235B 大塊夾雜缺陷以及客戶生產(chǎn)使用后的Q235B 大塊夾雜缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行具體的分析,并提出相關(guān)的控制措施。
自2020 年8 月4 日開始煉鋼二廠1#鑄機(jī)兩流均出現(xiàn)中心線裂紋、三角區(qū)裂紋、中間裂紋等缺陷,經(jīng)技術(shù)部、煉鋼二廠、熱軋二廠、相關(guān)工程師現(xiàn)場共同確認(rèn)原始鑄坯及退爐坯裂紋缺陷較為明顯,且同一鑄坯頭尾兩側(cè)均有體現(xiàn)。自8 月4 日開始,經(jīng)熱軋二廠表檢挑出Q235B 大塊夾雜14 卷,個別已經(jīng)軋漏,均需判三級品處理,約378t,均對應(yīng)一號機(jī)生產(chǎn);挑出表面起包缺陷26 卷,約702t,金相檢驗有分層現(xiàn)象,準(zhǔn)備協(xié)調(diào)發(fā)貨,均為一號機(jī)生產(chǎn)?,F(xiàn)場剩余缺陷鑄坯6 支。客戶杭鋼國貿(mào)下游制管客戶使用我公司熱軋二廠軋制的鋼卷Q235B,規(guī)格9.5*1500、9.75*1500,生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)多處大面積夾雜、異物壓入,并伴有多處R 角開裂。
熱卷大塊夾雜及起包缺陷均為1#機(jī)直上Q235B 鋼種,其中大塊夾雜共14 卷,N1 流13 卷,N2 流1 卷,錳硫比12.5;起包缺陷26 卷,N1 流16 卷,N2 流10 卷,錳硫比13.2。生產(chǎn)日期在8 月4 日~8 月6 日之間。8.6 日煉鋼二廠3:02 ~6:13 檢修,重點進(jìn)行扇形段漏油處理,未更換立彎段及扇形段,檢修后鑄坯偶見三角區(qū)裂紋情況,發(fā)現(xiàn)3 卷起包缺陷,至8 日未檢出相關(guān)缺陷。
8 月7 日上午技術(shù)部組織煉鋼二廠、熱軋二廠及部分工程師現(xiàn)場跟蹤兩卷大塊夾雜開卷,缺陷卷主要包括起包缺陷及大塊夾雜缺陷,其中部分大塊夾雜缺陷已經(jīng)多處軋漏,無法外賣。
客戶使用我公司熱軋二廠軋制的鋼卷Q235B,規(guī)格9.5*1500、9.75*1500,生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)多處大面積夾雜、異物壓入,并伴有多處R 角開裂。
2.2.1 煉鋼二廠調(diào)查情況
異議卷為3 月20 ~22 日1#鑄機(jī)生產(chǎn),走直上工藝,其中X20302586 爐降速處理,其余爐次無異常情況。與質(zhì)量異議卷同批次軋制的帶卷質(zhì)量一級品入庫、發(fā)貨,未判表面質(zhì)量二級品。
2.2.2 軋鋼調(diào)查情況
異議卷于3 月20 日-23 日集中軋制,一級品入庫、發(fā)貨。各區(qū)域工藝控制符合操作規(guī)程。表面檢測儀已經(jīng)無缺陷記錄?;夭樯a(chǎn)記錄:3 月22 日檢出出現(xiàn)5 卷Q235B 孔洞缺陷,涉及到三個爐次,均為直上和1#鑄機(jī)1 流生產(chǎn),且成品S 偏高,加熱爐規(guī)律不明顯,1#、2#加熱爐均有出現(xiàn)。
(1)2020 年7 月4 日9:50 分 左 右, 軋 制 鋼 卷 號:00715601010 鋼種規(guī)格:Q235B-W3.5×1530mm,穿帶過程中F7 出口處傳動側(cè)上表面異常,F(xiàn)4 出口處有巨大異響,操作工田海軍隨即急停,此次事故造成廢鋼1 塊00715601010 節(jié)奏廢鋼1塊00715601020。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)鋼板中心部有較大的的分層。
煉鋼二廠生產(chǎn)情況:2020.7.4 日1 號機(jī)生產(chǎn)鋼種Q235B-W,走直上工藝,此爐成品成分正常,澆注8min 連鑄二流有換水口操作,結(jié)晶器錐度S1:7.6/7.6,S2:7.7/7.6,當(dāng)日通鋼量881,累計22253。
軋鋼生產(chǎn)情況:本爐一共8 塊板坯,軋廢2 塊,軋廢板坯號X201059741203,剩余6 塊安排全部打回爐。
金相情況:缺陷部位切取橫向試樣進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)開裂部位裂紋根部有氧化鐵,侵蝕后觀察組織沿中心偏析擴(kuò)展;正常部位縱向斷續(xù)在中心分布著明顯硫化物夾雜,級別:A 類細(xì)系3.0級,侵蝕后觀察中心偏析嚴(yán)重(0.15mm)。中心部位組織:P+極少量F;其他部位組織:F+P+W。
電鏡結(jié)果:裂紋內(nèi)部及延伸處以FeO 為主,部分點存在硫化錳夾雜。正常部位縱向試樣中心斷續(xù)分布著大量硫化物夾雜。分層部位表面為Fe、O、C。
事故總結(jié):查看回爐坯,發(fā)現(xiàn)2 個流都有四個角角裂、偏離角縱裂、三角區(qū)裂紋缺陷,考慮操作、設(shè)備都存在問題。
(2)2020 年10 月9 日8 點55 分,因板坯鼓包卡爐后除鱗箱造成停機(jī)事故,開軋時間10 點35 分,共計停軋1 小時40 分。鼓包板坯號為X203091144104,材質(zhì)Q195-B,加熱爐內(nèi)還有此爐次板坯5 塊,均存在鼓包缺陷,板坯號X203091144102、X203091144103、X203091144105、X203091144203、X203091144205 現(xiàn)場進(jìn)行退回爐處理。
熱軋三廠于2020 年10 月10 日15 點~15 點30 分,加熱爐出爐板坯又發(fā)現(xiàn)兩塊存在鼓包缺陷板坯,板坯號K202093014203 和X203091164101,現(xiàn)場退回爐處理。
煉鋼生產(chǎn)情況:鑄坯鼓包缺陷均為4#機(jī)Q195-B 鋼種,X203091 爐、X20309116 爐 走LF2 工 藝,X20209301 爐 走 直 上 工藝,鼓包缺陷共8 支,N1 流5 支,N2 流3 支,生產(chǎn)日期在10 月6日~10 月7 日之間,其中X20209301 爐連鑄生產(chǎn)過程一流計劃換水口,二流偏流換水口,其他無異常。
軋鋼生產(chǎn)情況:兩次發(fā)現(xiàn)鼓包缺陷板坯,均為冷裝入爐,入爐板坯溫度<400℃。加熱各段燒鋼溫度滿足作業(yè)指導(dǎo)書要求,均熱在1230±20℃以內(nèi)。兩次計劃安排,主要鋼種為無取向硅鋼和Q195-B,另外一個是Q195-B 和SPHC,除了Q195-B 出現(xiàn)鼓包缺陷,其余鋼種都正常。
金相及電鏡分析:Q195-B 鋼種X203091144104 板坯號中心偏析B 類0.5 級,中心疏松1.5 級,三角區(qū)裂紋小于0.5 級,其他未見。
(3)2021 年11 月27 日,煉 鋼 二 廠1#鑄 機(jī) 生 產(chǎn) 鋼 種Q355B-2/-3,斷 面230*1030,Q355B-3 共7 爐,Q355B-2 共7 爐,供熱軋二廠軋制。熱軋二廠11 月27 日軋制120 卷,規(guī)格13.75-18.2*1020mm,其中21 卷表檢情況較為嚴(yán)重判三級品處理。
煉鋼生產(chǎn)情況:成分符合內(nèi)控要求,后取樣做氮成分90。表面裂紋卷為1#機(jī)走LF 生產(chǎn)鋼種Q355B-2/-3,斷面230*1030。同一爐次兩個流存在裂紋,不同爐次兩個流存在裂紋,鑄機(jī)流數(shù)無規(guī)律。其中4 爐有換水口、降速情況,其余正常。
軋鋼回查情況:缺陷卷共計21 卷,對應(yīng)煉鋼7 爐次。X21408913、X21408916 爐次各7 卷,占缺陷比67%。此3 爐次對應(yīng)Q355B-3 鋼種,含AL 元素。對應(yīng)軋鋼3 個換輥計劃,共軋制120 卷,缺陷卷21 卷,占比17.5%,板坯均熱裝入爐,回查軋鋼工藝符合規(guī)程。
(4)2020 年11 月3 日-11 月4 日,煉 鋼 二 廠 生 產(chǎn) 鋼 種Q390D-1 共55 支鑄坯,熱軋三廠11.4 日軋制51 卷,判表檢夾雜二級品12 卷,外檢夾雜二級品1 卷。11.8 日煉鋼二廠生產(chǎn)鋼種Q355C-2 共23 支,熱軋二廠11.8 日軋制23 卷,判表檢夾雜二級品20 卷。表現(xiàn)形式:表現(xiàn)為點狀起皮缺陷,其余主要為密集直線裂紋狀。
生產(chǎn)情況調(diào)查:煉鋼二廠11.3 ~11.4 日3#鑄機(jī)生產(chǎn)鋼種Q390D-1,走LF2 工藝,成分控制全部符合內(nèi)控要求。煉鋼二廠11.8 日6#鑄機(jī)生產(chǎn)鋼種Q355C-2,走LF1 工 藝,X20110447、X20110448 爐 磷 成 分 控 制 超 內(nèi) 控。X20110294/110297/110298/410151 爐鋼種Q390D-1,斷面1030,拉速1.1,工藝LF2 精煉,上鋼溫度1575 ~1576,中包溫度1538 ~1547。無換水口情況。X20110446/110447/110448/410294爐鋼種Q355C-2,斷面1530,拉速0.9 ~1.0,工藝LF1 精煉,上鋼溫度1573 ~1575,中包溫度1536 ~1547。
表檢情況調(diào)查:查看表檢情況缺陷嚴(yán)重,12 卷Q390D 表檢均能看見與實物相符的裂紋,1 卷外檢夾雜最外圈可見缺陷。3#機(jī)生產(chǎn),爐號X20110294 判6 卷二級品,爐號X20110298 判5 卷二級品。爐號X20110297 判1 卷二級品。爐號X20410151 判1 卷二級品。20 卷Q355C-2 表檢夾雜、表檢裂紋二級品,夾雜裂紋位置不固定。6#機(jī)生產(chǎn),爐號X20110446 判5 卷二級品,爐號X20110447 判5 卷二級品。爐號X20110448 判6 卷二級品。爐號X20410294 判4 卷二級品。
金相情況:Q390D 熱軋帶鋼板面出現(xiàn)大量起皮裂紋,且寬度、長短不一,缺陷沿軋制方向發(fā)展,分布較密集。宏觀觀察部分裂紋末端同時伴有片狀印記取樣觀察缺陷處形成向內(nèi)延伸裂紋,多數(shù)裂紋沿皮下發(fā)展,裂紋嚴(yán)重的部位發(fā)展為兩層,延伸長度不等,垂直深度為0.15mm ~0.3mm,個別裂紋斜向內(nèi)延伸,垂直深度為0.32mm。裂紋內(nèi)有明顯的氧化鐵存在,侵蝕后觀察組織,缺陷處裂紋附近組織有一定程度脫碳和晶粒長大現(xiàn)象。
(5)2021 年4 月21 日~22 日,煉鋼二廠1#鑄機(jī)生產(chǎn)鋼種Q355D-1,斷面230*1400,共17 爐,128 支鑄坯,供熱軋二廠軋制。熱軋二廠4 月22 日~23 日軋制124 卷規(guī)格5.85*1350mm,檢出67 卷表面裂紋二級品。4 月23 日經(jīng)煉鋼二廠核實轉(zhuǎn)正67 卷,并均已發(fā)貨。
煉鋼生產(chǎn)情況:熱卷表面裂紋均為1#機(jī)走LF 生產(chǎn)鋼種Q355D-1,斷面230*1400,共17 爐,128 支鑄坯,其中表面裂紋二級品共67 卷。其中4 爐有換水口、降速情況,11 爐氮成份內(nèi)控超50ppm。
原因分析:根據(jù)以往的調(diào)查結(jié)果缺陷均為內(nèi)部氧化,組織無明顯變形,個別存在脫碳和長大情況。鋼種呈現(xiàn)Q355C、D 系列嚴(yán)重,Q355B 系列輕微,其余鋼種無此類缺陷的特征。說明問題主要集中在鋼種上;經(jīng)以往多次做金相分析,內(nèi)部裂紋輕微氧化,組織無明顯異常。此情況結(jié)合唐鋼中厚板經(jīng)驗,應(yīng)屬于含鋁鋼本身氮含量偏高、伴隨提產(chǎn)要求,當(dāng)入爐溫度高時,鑄坯兩相區(qū)凝固不完全,導(dǎo)致的軋制過程中二項粒子在晶界析出所致的裂紋。
起包缺陷觀察結(jié)果:缺陷處取樣觀察,缺陷靠近試樣中心位置呈閉合型,長約50mm。缺陷處未發(fā)現(xiàn)明顯非金屬夾雜物,侵蝕后觀察晶粒度7.0 級,組織正常,內(nèi)部形成分層,沿黑斑將四面切割剖開來看,內(nèi)部無夾雜亦無氧化特征。
金相觀察結(jié)果:缺陷處取樣進(jìn)行觀察,在裂口及裂紋的延展處觀察到大量的硫化物,級別大于3 級。侵蝕后觀察,缺陷處組織呈現(xiàn)明顯的偏析條帶,裂紋的發(fā)展沿此硫偏析條帶進(jìn)行。
電鏡觀察結(jié)果:缺陷處主要成分包括S、Mn、Fe。
宏觀檢驗:帶鋼表面呈現(xiàn)大面積起皮缺陷,剪切后觀察切口開裂分層現(xiàn)象。
顯微觀察:在裂口橫、縱向及裂紋的延展處觀察到大量條帶狀聚集分布的硫化物夾雜(大于3 級)。侵蝕后觀察缺陷處橫向偏析嚴(yán)重,缺陷沿此偏析帶擴(kuò)展,縱向受夾雜物影響形成明顯條帶組織;觀察其他未開裂部位,同樣發(fā)現(xiàn)一處成群分布的硫化物夾雜。侵蝕后觀察,硫化物夾雜附近以珠光體組織為主,富碳現(xiàn)象嚴(yán)重。
電鏡結(jié)果:缺陷處主要成分包括Mn、S、Fe。
熱軋卷表面夾雜缺陷是指在軋制過程中,板帶表面或皮下的非金屬夾雜物隨其表皮的破裂而暴露于表面,呈帶狀、絲狀或不規(guī)則塊狀等形態(tài)無規(guī)律分布的一系列缺陷。通常該類缺陷的來源主要包括鋼水自身脫氧產(chǎn)物、鋼水運輸和澆注過程中帶入的耐火材料、結(jié)晶器中卷入的保護(hù)渣以及軋制過程中產(chǎn)生的氧化鐵皮等。隨著生產(chǎn)工藝參數(shù)變化,各種因素對該類夾雜發(fā)生率的影響程度也相應(yīng)不同。組織在職及外聘專家針對現(xiàn)場鑄坯缺陷、開卷缺陷取樣、金相及電鏡結(jié)果進(jìn)行綜合分析,得出結(jié)論為鑄機(jī)設(shè)備精度較差且鋼水質(zhì)量存在問題時,煉鋼生產(chǎn)過程中形成的硫化物聚集缺陷,疊加原因會造成鑄坯各種缺陷延伸到熱卷。
加強(qiáng)冶煉過程爐中硫成分控制,保證吹氬效果,減少夾雜物含量;按照先強(qiáng)后落脫氧方式,控制鋼水游離氧;鋼包透氣磚狀態(tài)、爐后出鋼吹氬操作、氬站與LF 精煉吹氬效果,并保證鋼水有充足軟吹時間,促進(jìn)夾雜物上?。槐WC直上Q235B 鋼種脫氧完全,控制Mn/S ≥15,保證吹氬效果,對過程不控制達(dá)標(biāo)合格鋼水上連鑄做好跟進(jìn)。
大包套管套正,每包更換石棉墊圈且更換前清理套管碗口內(nèi)壁;大包套管碗口吹氬,且其插入鋼水深度控制在300mm ~500mm;塞棒、上水口、板間氬氣控制,塞棒氣以結(jié)晶器內(nèi)液面不翻動和水口震動情況調(diào)整;確保水口所插入的深度穩(wěn)定,換水口、換渣線操作過程中控制結(jié)晶器液面減少卷渣;恒拉速控制,減少非穩(wěn)態(tài)澆鑄時間;加強(qiáng)連鑄設(shè)備精度控制,完善設(shè)備對質(zhì)量影響控制清單;發(fā)現(xiàn)中心線貫穿裂紋或中間裂紋時及時拉下檢修;加強(qiáng)表檢查,杜絕問題卷板發(fā)貨。
根據(jù)上文敘述可知,熱軋板帶表面的質(zhì)量和鋼板的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率有直接的關(guān)系,因此,要想保證企業(yè)的效益,就必須保證熱軋板帶表面的質(zhì)量。Q235B 大塊夾雜危害嚴(yán)重,自2019年4 月17 日至今共計出現(xiàn)5 批次此類問題,共性問題為此類缺陷均集中于Q235B 直上鋼種,且鑄坯伴生裂紋本次對開裂試樣從氣體到金相、電鏡均做跟進(jìn)分析,過程控制建議嚴(yán)抓如下內(nèi)容。
(1)煉鋼熱檢鑄坯出現(xiàn)批量質(zhì)量問題時必須第一時間通知技術(shù)部,將生產(chǎn)過程、設(shè)備狀況、鑄坯缺陷等情況詳細(xì)匯報。
(2)軋鋼軋制過程中,表檢檢測儀檢出批量質(zhì)量問題時必須第一時間通知技術(shù)部,將生產(chǎn)過程、設(shè)備狀況、帶卷缺陷等情況詳細(xì)匯報。
(3)軋鋼根據(jù)現(xiàn)場情況對批量缺陷鑄坯進(jìn)行退爐處理。
(4)技術(shù)部根據(jù)缺陷情況決定帶卷是否進(jìn)行封鎖處理,解除封鎖需要得到技術(shù)部通知,軋鋼需要積極配合。
(5)退爐坯是否再次軋制必須請示技術(shù)部,有技術(shù)部通知才能軋制,禁止煉鋼、軋鋼私自入庫軋制。
生產(chǎn)線的技術(shù)人員一定要嚴(yán)格遵循各項規(guī)章制度進(jìn)行,通過控制轉(zhuǎn)爐鋼水到精煉全流程質(zhì)量,連鑄設(shè)備精度的調(diào)整和表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)的措施,提高熱軋板帶表面的質(zhì)量,減少企業(yè)因表面缺陷而造成的經(jīng)濟(jì)損失,從而促進(jìn)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。