熱軋帶鋼表面缺陷成因

馮愛民,朱立光,張彩軍

(1.河北聯(lián)合大學(xué)冶金與能源學(xué)院,河北唐山063009;2.津西鋼鐵公司,河北唐山063000)

0 引言

熱軋板帶由于其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?、性能適應(yīng)性強(qiáng)而得到迅猛發(fā)展,成為熱軋板材產(chǎn)品的重要品種。某廠生產(chǎn)的熱軋帶鋼不僅存在著裂紋、分層等問題,經(jīng)冷軋后表面還產(chǎn)生了縱向劃傷缺陷,為分析各種缺陷產(chǎn)生的原因,采用電鏡掃描并結(jié)合能譜分析等手段對(duì)其形貌及夾雜物組成進(jìn)行分析研究。

1 生產(chǎn)及實(shí)驗(yàn)條件

實(shí)驗(yàn)材料為某廠生產(chǎn)的Q195連鑄坯,化學(xué)成分見表1。

表1 Q 195連鑄坯化學(xué)成分(%)

其生產(chǎn)工藝流程為:轉(zhuǎn)爐——吹氬——連鑄——軋制

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 卷渣造成的表面缺陷分析

由圖1可見板坯表面存在較寬、較深的裂紋,其周邊成分為A l、Si、Ca、M n、S等,主要為硅鋁酸鹽及硫化物夾雜,這可能是由于出鋼時(shí)卷渣造成的。圖2為該廠冷軋板分層形貌圖,經(jīng)能譜分析發(fā)現(xiàn),其內(nèi)部包含Si、A l、Ca、Mg等元素,主要為硅鋁酸鹽,初步可認(rèn)為該處的分層現(xiàn)象也是由卷渣造成的。

圖1 板坯表面裂紋及能譜圖

圖2 冷軋板表面分層及能譜圖

2.2 夾雜物造成的表面缺陷分析

圖3為某廠Q 195熱軋板帶鑄坯及成品板中的夾雜物顯微照片。圖a-鑄視場(chǎng)中可見大量無明顯棱角、圓球狀的夾雜物,其尺寸大多在5～50μm之間,夾雜物面積率為34.2～53.6個(gè)/mm2。圖b-板觀察發(fā)現(xiàn)成品板中的夾雜物含量也較高,部分夾雜物在變形過程中拉長(zhǎng),夾雜物尺寸大多在10μm以下,少數(shù)夾雜物尺寸達(dá)到十幾個(gè)微米。從總體上看,該廠生產(chǎn)的Q195熱軋板帶夾雜物的含量較高,尺寸也較大,這是造成帶鋼表面缺陷的重要原因之一。由能譜分析圖4可見夾雜物的主要成分為硅酸鹽類夾雜和硫化物夾雜。

2.3 氧化鐵皮造成的表面缺陷分析

圖5為熱軋板卷表面縱向劃傷分析圖。缺陷處經(jīng)酸洗后呈現(xiàn)黑色條狀,寬0.5～1 mm,長(zhǎng)1～2 mm,有一定深度,垂直于軋制方向,不規(guī)則分布于板帶上表面。通過電鏡掃描觀察熱板表面的附著物是產(chǎn)生缺陷的主要原因,結(jié)合該廠生產(chǎn)線的連鑄、軋制工藝進(jìn)行分析后,認(rèn)為該缺陷為爐生氧化鐵皮與次生氧化鐵皮的混合物。氧化鐵皮的生成主要有以下三個(gè)原因:1)由于加熱爐內(nèi)溫度偏高,有時(shí)保溫時(shí)間長(zhǎng)造成的;2)由于除鱗設(shè)備壓力較低、運(yùn)行狀態(tài)不好,導(dǎo)致爐生氧化鐵皮沒有被有效去除;3)由于輥面粗糙或剝落,造成氧化鐵皮嵌入基體而失去變形能力。

圖5 熱軋鋼板表面宏觀缺陷概貌

3 結(jié) 論

(1)Q195板坯裂紋是由于出鋼時(shí)卷渣造成,冷軋板表面分層是由脫氧過程中未排出鋼液的大顆粒夾雜物引起的;

(2)分析表明造成缺陷的非金屬夾雜物構(gòu)成主要為硅酸鹽類夾雜和硫化物夾雜,這是造成帶鋼表面缺陷的重要原因之一;

(3)熱軋板卷表面縱向劃傷為爐生氧化鐵皮與次生氧化鐵皮的混合物壓入鋼板表面產(chǎn)生的。

4 建 議

通過以上研究和分析,結(jié)合該廠生產(chǎn)現(xiàn)狀,提出以下生產(chǎn)建議:

(1)嚴(yán)格控制出鋼時(shí)的擋渣操作,防止下渣;增加吹氬量,加強(qiáng)攪拌,加快夾雜物上浮;

(2)中包澆注過程中,結(jié)晶器液面波動(dòng)應(yīng)＜5mm,防止卷渣;

(3)減少鋼液中的非金屬夾雜。這應(yīng)從爐襯品種、脫氧脫硫劑的選擇、保護(hù)渣的應(yīng)用、吹氬時(shí)間等方面著手;

(4)為避免冷軋用料氧化鐵皮壓入基體,應(yīng)控制精軋入口溫度,使精軋入口溫度控制在950～1000℃范圍內(nèi),避開Fe2 O3形成溫度區(qū)間,滿足帶鋼表面除鱗要求;

(5)參考該廠現(xiàn)有工藝參數(shù),為確保軋件的除鱗效果,對(duì)除鱗系統(tǒng)進(jìn)行改造,增加除鱗工作水泵數(shù)量,爐后、粗軋前除鱗壓力可達(dá)16～18MPa,精軋前除鱗壓力達(dá)18～20MPa。控制好水質(zhì),保證水嘴的暢通是確保除鱗效果的前提。

[1] 常鍔,連鑄過程鋼中夾雜物行為的研究[D].武漢:武漢科技大學(xué).2003.

[2] 崔忠圻,金屬學(xué)與熱處理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[3] 李艷梅,朱伏先,崔鳳平,等.中厚鋼板分層缺陷的形成機(jī)制分析[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2007,7(7):66～68.

[4] 欒文林,王碩明,津西鋼鐵公司H型鋼大型夾雜物特性[J].河北理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)[J],2009,2(1):15～20.