06Cr13鋼坯軋制橫裂原因分析及改進措施

吳月龍

(山東泰山鋼鐵集團有限公司，山東 271100)

06Cr13鋼坯軋制
橫裂原因分析及改進措施

吳月龍

(山東泰山鋼鐵集團有限公司，山東 271100)

針對06Cr13鋼坯在軋制過程中出現(xiàn)橫裂缺陷，對橫裂部位進行宏觀檢測、化學(xué)成分檢測、金相分析，發(fā)現(xiàn)連鑄坯存在的原始缺陷和殘余應(yīng)力是發(fā)生軋制橫裂的主要原因。適當(dāng)降低結(jié)晶器冷卻水強度和過熱度可降低該缺陷產(chǎn)生的幾率。

06Cr13;軋制;裂紋;原始缺陷;殘余應(yīng)力

我公司一支06Cr13板坯在軋制過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的橫裂缺陷被判廢，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟損失且打亂了生產(chǎn)秩序，為查明軋制橫裂原因，對送檢橫裂試樣進行相關(guān)分析檢測工作。

1 試驗方法

1.1 宏觀檢測

對送檢的缺陷試樣進行圖片采集，宏觀檢測。

1.2 化學(xué)成分檢測

在送檢試樣正常部位截取化學(xué)成分試樣，用SPECRTOLAB M10型光電直讀光譜儀對鋼板化學(xué)成分進行分析。

1.3 金相分析

在試樣缺陷部位截取金相試樣，磨制、拋光，在GX51金相顯微鏡上進行金相檢測。

2 試驗結(jié)果

2.1 宏觀檢測結(jié)果

06Cr13板坯在粗軋過程中出現(xiàn)嚴(yán)重橫裂缺陷，如圖1所示。裂紋集中在中間坯的中部，距兩個邊部約200 mm～400 mm。

圖1 裂紋宏觀形貌Figure 1 Macro appearance of crack

從中間坯缺陷位置截取橫裂紋試樣，如圖2所示。試樣上下表面均有明顯的裂紋缺陷，裂紋開口處最寬約5 mm，沿軋制方向在裂紋末端截開后發(fā)現(xiàn)裂紋橫穿整個中間坯厚度。

2.2 化學(xué)成分檢測結(jié)果

對送檢試樣進行化學(xué)成分檢測，結(jié)果見表1。與國標(biāo)GB/T4237—2007對比可知，試樣的各元素含量均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3 金相檢測結(jié)果

從試樣裂紋位置處截取金相試樣，磨制、拋光后進行金相檢測，結(jié)果見圖3。距離試樣表面近的裂紋為直裂紋，開口較大，圖3(a)。距離試樣表面較遠(yuǎn)的裂紋呈細(xì)長分布狀態(tài)，圖3(b)。通過放大倍數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，所有裂紋均有嚴(yán)重的氧化現(xiàn)象，圖3(c)。裂紋附近未發(fā)現(xiàn)異常非金屬夾雜物存在。

用苦味酸鹽酸酒精溶液對試樣進行腐蝕，結(jié)果見圖4。距離表面遠(yuǎn)的裂紋延伸處有沿晶開裂及許多細(xì)小沿晶裂紋，距離表面遠(yuǎn)、近的裂紋組織均有大量馬氏體析出。

表1 化學(xué)成分分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Tab le 1 Analysis resu lt of chem ical com position(mass fraction，%)

圖2 送檢試樣宏觀形貌Figure 2 Macro appearance of test specimen

圖3 腐蝕前金相檢測結(jié)果Figure 3 Metallographic test result before corrosion

圖4 腐蝕后金相檢測結(jié)果Figure 4 Metallographic test result after corrosion

3 結(jié)果討論與工藝改進

3.1 結(jié)果討論

試樣的化學(xué)成分檢測結(jié)果符合國標(biāo)要求，說明出現(xiàn)裂紋缺陷與化學(xué)成分無關(guān)。

距離表面較近處的裂紋是裂口直線裂紋，裂口性裂紋是破壞性橫穿晶粒的裂紋，是機械應(yīng)力和熱應(yīng)力造成凝固前沿裂紋。距離表面較遠(yuǎn)處的裂紋是細(xì)小沿晶裂紋，沿晶界裂紋一般是應(yīng)力裂紋［1］。距離表面遠(yuǎn)、近裂紋均有明顯的氧化現(xiàn)象，說明裂紋源自于連鑄坯原始缺陷。裂紋組織處都有大量馬氏體析出，說明存在很大的組織應(yīng)力。

3.2 工藝改進措施

根據(jù)06Cr13不銹鋼的鋼種特性和板坯裂紋形成機理，結(jié)合不銹鋼生產(chǎn)線的實際情況，采取以下措施可有助于消除軋制裂紋缺陷。

(1)降低冷卻水強度

冷卻水強度較大時，不銹鋼在凝固過程中收縮的傾向加大，造成凝固過程中應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋。通過現(xiàn)場分析，認(rèn)為目前生產(chǎn)06Cr13不銹鋼的結(jié)晶器冷卻水強度偏大，因此在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進行了調(diào)整。通過一系列試驗證明，結(jié)晶器進水溫度調(diào)整為(30±2)℃，進出水溫差調(diào)整為(7±0.5)℃，結(jié)晶器水流量寬邊調(diào)整為170 m3/h，窄邊水流量調(diào)整為19.5 m3/h可有效降低該缺陷的產(chǎn)生。

(2)降低過熱度

過熱度高導(dǎo)致鑄坯凝固殼變薄。文獻報道，鋼水過熱度每提高10℃，在結(jié)晶器內(nèi)高溫鋼水流動會使坯殼減薄約2 mm［2］。在鋼水自重的作用下，坯殼形成鼓肚，造成坯殼局部熱應(yīng)力增大產(chǎn)生微裂紋。微裂紋在二冷區(qū)鑄坯矯直變形作用下繼續(xù)擴大，形成表面裂紋。結(jié)合現(xiàn)場情況，認(rèn)為過熱度低于40℃可有效降低裂紋缺陷。

4 結(jié)論

(1)連鑄坯存在的原始缺陷和殘余應(yīng)力是發(fā)生軋制橫裂的主要原因。

(2)適當(dāng)降低結(jié)晶器冷卻水強度和過熱度可降低06Cr13鋼坯軋制橫裂缺陷產(chǎn)生的幾率。

［1］康喜唐，劉承志.不銹鋼連鑄板坯表面裂紋原因分析［J］.機械管理開發(fā)，2005(6):18－21.

［2］孫銘山，王賀利，范光偉.消除304不銹鋼縱向凹陷微裂紋的研究［J］.太鋼科技，2006(3):22－25.

編輯 傅冬梅

Cause Analysis and Improvement Measure of Rolling Transverse Crack for 06Cr13 Steel Bloom

W u Yuelong

Regarding to rolling transverse defect of 06Cr13 steel bloom，macro test，chemical composition detection and metallographic analysis have been carried outon transverse location，it found thatoriginal defects and residual stress existing in continuous casting blank was the main cause to raise rolling transverse crack.Suitable reducing of mold cooling water strength and overheating could decrease the defect probability.

06Cr13;rolling;crack;original defects;residual stress

TF777.1

B

2013—09—09