熱軋H型鋼邊部裂紋成因分析

鄭 飛

(日照鋼鐵有限公司，山東276806)

某型鋼廠生產(chǎn)小型H型鋼時(shí)，產(chǎn)品腹板存在較多的邊部裂紋。通過(guò)對(duì)裂紋宏觀形貌觀察、化學(xué)、金相以及掃描電鏡分析得出缺陷成因，便于下一步對(duì)小型H型鋼產(chǎn)品軋制工藝流程進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。

1 理化檢驗(yàn)

1.1 邊部裂紋宏觀形貌

出現(xiàn)邊部裂紋的小型H型鋼的典型形貌如圖1所示，裂紋分布于腹板邊部，呈壓合狀。

圖1 邊裂試樣宏觀形貌Figure 1 Macroscopic appearance of the edge crack sample

1.2 化學(xué)成分及氣體含量分析

表1為缺陷試樣化學(xué)成分及氧、氮?dú)怏w含量的測(cè)定結(jié)果，可見(jiàn)化學(xué)成分符合GB/T 4336—2002《碳素鋼和中低合金鋼火花源原子發(fā)射光譜分析方法(常規(guī)法)》的要求，生產(chǎn)廠煉鋼過(guò)程一般將該鋼種氧含量控制在0.01%以內(nèi)，氣體含量也符合正常的控制水平。

1.3 金相檢驗(yàn)

如圖1中所示位置取樣進(jìn)行高倍檢驗(yàn)，結(jié)果顯示：產(chǎn)品基體組織為F+P，晶粒度8.0級(jí)，如圖2所示，裂紋尾端無(wú)分叉，內(nèi)部含有少量淺灰色氧化亞鐵；腐蝕后發(fā)現(xiàn)裂紋兩側(cè)組織均不存在脫碳、晶粒粗大等異?，F(xiàn)象，兩側(cè)晶粒度大小不一致，裂紋尾端延伸處存在一條白色負(fù)偏析帶，白色負(fù)偏析帶內(nèi)存在短線狀淺灰色夾雜物及點(diǎn)狀雜質(zhì)，如圖3所示。

表1 邊裂試樣的化學(xué)成分及氣體含量Table 1 Chemical composition and gas content of the edge crack sample

圖2 正常基體組織100×Figure 2 Normal matrix organization 100×

(a)裂紋兩側(cè)組織形貌(b)裂紋尾端的負(fù)偏析帶(c)負(fù)偏析帶內(nèi)夾雜物

圖3 裂紋組織Figure 3 Crack structure

圖4 負(fù)偏析帶內(nèi)短線狀?yuàn)A雜能譜分析結(jié)果Figure 4 Results of energy spectrum analysis of short line inclusion in negative segregation

圖5 負(fù)偏析帶內(nèi)顆粒狀?yuàn)A雜物能譜分析結(jié)果
Figure 5 Results of energy spectrum analysis of granular inclusions in negative segregation

1.4 掃描電鏡分析

為進(jìn)一步確認(rèn)裂紋附近負(fù)偏析帶內(nèi)部夾雜物及雜質(zhì)的化學(xué)組成，通過(guò)電鏡掃描、能譜點(diǎn)分析發(fā)現(xiàn)：負(fù)偏析帶內(nèi)的條帶狀?yuàn)A雜物主要含S、Mn等元素，如圖4所示；顆粒狀?yuàn)A雜物主要含Si、O等元素，如圖5所示。

2 分析與討論

(1)送檢缺陷試樣Mn、P、S元素含量稍高，其余化學(xué)成分及O、N含量符合內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。

(2)基體組織為F+P，晶粒度8.0級(jí)；邊裂缺陷部位，裂紋尾端無(wú)分叉，內(nèi)部含有少量灰色氧化鐵，兩側(cè)組織無(wú)脫碳和晶粒異常粗大現(xiàn)象。

(3)裂紋尾端存在淺灰色短線狀Mn/S夾雜物及顆粒狀氧化硅雜質(zhì)引起的負(fù)偏析帶。鋼板中條帶狀Mn/S夾雜物與金屬基體不具有嚴(yán)密的結(jié)合性能，破壞基體的連續(xù)性，是導(dǎo)致邊部開(kāi)裂的重要因素。

3 措施

(1)降低鋼水中P、S含量，從轉(zhuǎn)爐底吹、出鋼、精煉、鈣處理、澆筑等環(huán)節(jié)分別采取措施，嚴(yán)格控制鋼水中P、S含量；

(2)轉(zhuǎn)爐減少后吹，保證精煉靜吹時(shí)間、提高鋼水純凈度[1]。

[1] 張春杰. Q235B中板邊部加工開(kāi)裂原因分析及控制措施[A].2009年河北省冶金學(xué)會(huì)煉鋼—連鑄技術(shù)與學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].河北省冶金學(xué)會(huì)：2009.