控冷鋼板出現(xiàn)拱形和凹形缺陷的分析

李新宇，宋 欣，李 偉，王 川，李文剛，張軍冬

（五礦營口中板有限責(zé)任公司，遼寧 營口115000）

隨著新一代超快冷技術(shù)的廣泛應(yīng)用，設(shè)備冷卻能力得到了極大提升。但隨著冷卻能力的提升，控冷鋼板在寬度方向上更容易產(chǎn)生拱形或凹形瓢曲。本文結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)和分析，找到了問題產(chǎn)生的原因并采取了對應(yīng)措施，并取得了良好的效果。

1 板形缺陷示意圖（見圖1和圖2）

圖1 拱形

圖2 凹形

2 板形缺陷原理分析與驗(yàn)證

2.1 原理分析

選取了一塊水冷后出現(xiàn)拱形的鋼板進(jìn)行金相分析（Q355B，規(guī)格60 mm×2 400 mm，終冷溫度630℃，下表水比/上表水比為1.6），圖3為鋼板的整體形貌。圖4為鋼板的上近表組織（“黑點(diǎn)”上方為上近表）?？梢?，“黑點(diǎn)”上方的晶粒更加細(xì)?。樯辖?，晶粒度9.5級），“黑點(diǎn)”下方的組織相對粗大（晶粒度8級）。從鋼板的上近表到黑點(diǎn)的厚度為8.5 mm。為了方便稱呼，暫將這8.5 mm的組織稱為“激冷層”。經(jīng)測量，下表的“激冷層”厚度為4.5 mm。

可見，此片出現(xiàn)拱形的鋼板的上激冷層厚度大于下激冷層厚度。激冷層內(nèi)珠光體相對細(xì)小，而珠光體的結(jié)構(gòu)為鐵素體薄層和滲碳體薄層相互交替的層狀復(fù)相物。珠光體相對細(xì)小，則意味著鐵素體薄層和滲碳體薄層的層間距更加接近。但由于鐵素體和滲碳體的晶格并不一致，片層間距越小則單位體積內(nèi)的晶格畸變越多。晶格畸變增多，則會導(dǎo)致體積增大。由于此片鋼板的上激冷層厚度大于下激冷層厚度，所以理論上，上激冷層體積應(yīng)大于下激冷層體積，相變結(jié)束后鋼板應(yīng)產(chǎn)生拱形瓢曲[1]。

另外，對于控冷過程中產(chǎn)生的其他組織的單位體積大小，根據(jù)理論應(yīng)為：馬氏體體積＞貝氏體體積＞托氏體體積＞索氏體＞珠光體[2]。

圖3 出現(xiàn)拱形的鋼板

圖4 過渡層（X25）

圖5 近表激冷層組織（晶粒度9.5級）

圖6 正常組織（晶粒度8級）

2.2 原理驗(yàn)證

為了驗(yàn)證水比對板形的影響，進(jìn)行了系列水比試驗(yàn)。試驗(yàn)鋼板牌號為Q355B，規(guī)格為40 mm×2 600 mm，終冷溫度為650℃，冷速為10℃/s，水比試驗(yàn)范圍為1.4～2.6之間（下表水量/上表水量），總水量保持一致。鋼板下線36 h后，測量鋼板的橫瓢程度（見表

1），水比與鋼板橫向瓢曲的關(guān)系見圖7。

表1 鋼板的橫瓢程度

圖7 水比與鋼板橫向瓢曲的關(guān)系

可見，水比在2.2以上時，上激冷層厚度＜下激冷層厚度，鋼板產(chǎn)生凹形橫瓢；水水比在1.9～2.1之間時，上下激冷層厚度基本等同，鋼板板形基本平整；水比在1.8以下時，上激冷層厚度＞下激冷層厚度，則鋼板產(chǎn)生拱形橫瓢，試驗(yàn)結(jié)果與推測一致。

3 改善措施和效果

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，后續(xù)將水比根據(jù)鋼板的寬度和水溫等因素在1.9～2.1之間進(jìn)行調(diào)整，批量生產(chǎn)的數(shù)據(jù)顯示：鋼板的瓢曲率從33.2%下降至5.1%，效果顯著。

4 結(jié)論

造成中厚板在控冷過程中，鋼板寬度方向上產(chǎn)生拱形或凹形瓢曲缺陷的主要原因是厚度方向上冷卻不均。導(dǎo)致上下“激冷層”厚度不同，激冷層內(nèi)組織細(xì)小，晶格畸變較多，導(dǎo)致組織膨脹?！凹だ鋵印陛^厚的一側(cè)膨脹程度＞較薄的一側(cè)，導(dǎo)致“激冷層”較厚的一側(cè)向較薄的一側(cè)發(fā)生彎曲。對應(yīng)措施為根據(jù)板形調(diào)整水比。