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热轧钢板缺陷实例分析

2021-04-08 16:03:22 佛山市昊顺商贸有限公司 阅读

“疤状缺陷” 实例分析

案例一:


铸坯角部横向裂纹引起的板边疤状缺陷

材料名称:Q345C

情况说明:

一批规格为1750mm(宽)×230mm (厚)的Q345C连铸板坯,热轧成1700mm(宽)×22mm (厚)的钢板后,板边出现大量疤状缺陷,在同批生产的钢卷中,有缺陷的钢卷所占的比例高达23.42%, 而规格为1550mm (宽)×230mm (厚)的Q345C 连铸板坯,热轧成1500mm (宽)×22mm (厚)的钢板后,钢卷边部缺陷所占的比例仅占3.09%。
缺陷主要出现在钢板上表面一侧边部(该侧相当于铸坯内弧侧),距侧面50mm的范围内,缺陷多呈“折叠型”薄片状疤块沿轧制方向断续分布,疤块形状和大小不一,一端与正常部位相连,另一端与正常部位分离,宏观特征见图1-46。

微观特征:

取钢板截面试样观察,缺陷在截面表层呈裂纹形态,深度为0.3~0.8mm。高温长时间氧化的特征十分明显、裂纹内侧有氧化铁,一侧有大量密集分布的氧化圆点。该类氧化圆点比较粗,放大200 倍下就能观察到,与轧钢裂纹周围细小稀疏的氧化圆点有明显区别,它是缺陷附近钢基经高温加热氧化的产物。裂纹按形态分为两类:一类呈粗大的半网状(图1-47) : 另一类呈折叠形态斜向伸入钢基(图1-48) 。经试剂浸蚀后,裂纹一侧(出现氧化圆点侧)组织有严重的脱碳(图1-49)。根据以上特征初步判断,缺陷在加热轧制前就已存在,且位于板坯棱边部或窄面。

铸坯检验:

基于以上的检验和分析,取同炉同批次 Q345C 钢的连铸板坯边部试样作酸浸检验,试样保留原始面。检验结果表明铸坯侧边上角部(对应内弧)存在大量横向裂纹,裂纹具有呈网状分布的趋势,两端分布向宽面和窄面扩展,长度一般为7~30mm, 最长的45mm, 裂纹较细,宽度小于0.5mm, 裂纹多分布于振痕谷底,宏观形貌见图1-50。
取铸坯内弧角部裂纹试样于光学金相显微镜下观察,裂纹呈粗大的网络状分布,说明裂纹是沿着原奥氏体晶界裂开的。裂纹内嵌有氧化铁,附近无非金属夹杂物,亦无氧化圆点,见图1-51。
经试剂浸蚀后,角部有一层深度约8mm的非正常组织,该层组织为贝氏体和沿原奥氏体晶界分布的铁素体,角部裂纹沿铁素体分布(图1-52) 。高倍下可以观察到裂纹穿过铁素体晶粒(图1-53) , 说明裂纹是在铁素体晶粒形成之后产生的。

铸坯钻孔轧制验证:

为验证以上判断,找出铸坯缺陷与热轧钢板边部缺陷的对应关系,在Q345C 铸坯试样上做预制裂纹钻孔试验,孔径均为Φ10mm, 孔深为20mm。钻孔后的铸坯按相同工艺热轧成22mm 厚的钢板。铸坯钻孔与钢板缺陷的对应关系见表1-3。
表1-3 中铸坯棱边附近的1号、2号钻孔,经热轧后在板面上的边部形成纵裂纹,该裂纹和上述板边的疤状缺陷处于相对应的部位,说明热轧板边部疤状缺陷来源于铸坯上表面棱边部。
在上述钢板纵裂纹部位取横截面金相试样进行显微观察,裂纹伸入钢基后沿板宽方向扩展,其内嵌有氧化铁,周围存在氧化脱碳,氧化圆点特征与钢板疤状缺陷处的氧化圆点基本相同(图1-55) 。
从以上结果可以看出,带有缺陷的铸坯经高温加热和轧制后,由于沿缺陷缝隙内氧化的结果。在缺陷处形成由氧化铁和密集分布的氧化圆点组成的氧化层,该氧化层在钢基中似一夹层,在轧制时不能被轧合,遗留在钢板表面便成为裂纹缺陷。

高温氧化试验:

为判定连铸板坯角部裂纹形成的工序环节,开展了高温氧化试验。取Q345C 钢板还角横裂试样5件,放入无保护气体的箱式炉内。分别在1250T℃、1100℃、1000℃、900℃和850℃温度下加热,保温 30min 取出,然后磨制试样进行金相观察,结果列于表1-4。
从表1-4 可以看出,在一定的保温条件下,裂纹附近氧化圆点的形成温度在900℃及更高温度,随温度的升高,氧化圆点数量增多,尺寸变粗,而850℃的高温试验未发现氧化圆点。由此判断,铸坯角部裂纹应该在900℃以下的温度范围形成。

铸坯测温结果:

对浇铸Q345C 钢时的二冷段矫直区温度和出铸机处的温度进行了测试,结果

见表1-5。


铸坯测温结果表明,板坯越宽,则角部温度低于宽面越多。

分析判断:

上述检验结果表明,Q345C热轧钢板边部疤状缺陷是由连铸板坯角部横裂纹经加热轧制演变成的。
铸坯角部横裂纹处未发现氧化圆点,根据高温氧化试验结果分析,裂纹应在900℃以下形成,即该裂纹的形成不是在结晶器内(因结晶器坯壳温度约为1200℃) , 而是在二冷段。
铸坯测温结果表明,1750mm 宽板坯在二冷段矫直区及出铸机处其角部温度比大面低,该温差比宽面为1550mm 的板坯大,表明板坯越宽则角部温度低于宽面越多,造成宽板坯在矫直区产生的角部横裂纹率高于窄板坯。
板坯宽面和角部温差大,造成宽面和角部组织不同,铸坯宽面组织为铁素体和珠光体;而角部组织为贝氏体和沿奥氏体晶界分布的铁素体,这种组织是在两相区(γ+α) 温度快冷形成的。
(γ+α) 两相区,初生铁素体网膜沿γ晶界形成,由于高温下α 的强度远低于γ 的强度,在矫直张力的作用下,引起沿晶破坏。
根据以上检验结果和分析,建议浇铸Q345C宽板坯时,采用弱的二冷制度,提高板坯,尤其是板坯边角部的温度,以防止角部横裂纹的发生。


钢板裂纹实例分析

案例一:

稀土氧化物夹杂引起的裂纹

材料名称:DB685

情况说明:厚度为40mm的 DB685 热轧钢板,板面出现数量较多的小裂纹(图1-17) 。

化学成分:取钢板裂纹试样作化学成分(质量分数,%) 分析,结果见表1-1。

微观特征:

用金相显微镜观察钢板纵截面试样,裂纹分布在试样表层,多呈树枝状沿变形最大方向扩展,裂纹处除氧化铁外,还存在大量聚集分布的灰色颗粒状夹杂物,见图1-18和图1-19。

用电子探针背散射电子像观察,裂纹处的夹杂物呈白色颗粒,能谱仪分析结果表明,夹杂物为镧(w (La) =33. 30%) 和铈(w (Ce) =52. 03%) 的氧化物,见图1-20和图1-21。

分析判断:

钢板表层存在大量聚集分布的稀土(Le、Ce) 氧化物,这些夹杂物破坏了钢的连续性,导致钢板热轧时表面产生裂纹。
钢中加入稀土的作用是净化钢液、夹杂物变性、微合金化等。通过结晶器喂稀土丝的方式加人。当稀土加入量相对过高及加入方式不当时,致使稀土金属富余,富余的稀土金属在高温过程中会被氧化,形成高熔点的聚集分布的稀土氧化物夹杂。
案例二:

铸坯中间裂纹引起的板面横裂

材料名称:50号钢

情况说明:

一批50 号钢连铸板坯(坯厚250mm) , 轧制成厚度为85mm的钢板后,在钢板的下板面(即原铸坯的上表面)出现大量长短不一的横向裂缝,裂缝几乎布满整个板面。宏观特征见图1-25和图1-26。

酸蚀检验:

取钢板纵截面低倍试样作热酸蚀检验,钢板内部有严重的裂纹。裂纹位于板面与中心之间,形状不规则,多呈曲线状,其中靠近下板面一侧的裂纹距板面较近,有的已暴露,见图1-27 。另外,从酸蚀面上还可以看到钢板枝晶较发达。

微观特征:

 取截面金相试样进行显微观察,主裂纹附近有一些呈网络状分布的细裂纹、孔貌及 MnS 夹杂物(图1-28)。