Q235B 大塊夾雜質(zhì)量缺陷分析

趙晶龍

熱軋板帶表面質(zhì)量的好壞和鋼板產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率有直接關(guān)系，因此要想保證企業(yè)的效益，就必須保證熱軋板帶表面的質(zhì)量。煉鋼原因造成的表面夾雜是造成熱軋板帶表面質(zhì)量缺陷主要原因之一，這些夾雜缺陷的存在都會對于后續(xù)客戶使用造成不同程度的影響?；诖?，本文對熱軋板帶表面Q235B 大塊夾雜缺陷以及客戶生產(chǎn)使用后的Q235B 大塊夾雜缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行具體的分析，并提出相關(guān)的控制措施。

1 研究背景

自2020 年8 月4 日開始煉鋼二廠1#鑄機(jī)兩流均出現(xiàn)中心線裂紋、三角區(qū)裂紋、中間裂紋等缺陷，經(jīng)技術(shù)部、煉鋼二廠、熱軋二廠、相關(guān)工程師現(xiàn)場共同確認(rèn)原始鑄坯及退爐坯裂紋缺陷較為明顯，且同一鑄坯頭尾兩側(cè)均有體現(xiàn)。自8 月4 日開始，經(jīng)熱軋二廠表檢挑出Q235B 大塊夾雜14 卷，個別已經(jīng)軋漏，均需判三級品處理，約378t，均對應(yīng)一號機(jī)生產(chǎn)；挑出表面起包缺陷26 卷，約702t，金相檢驗有分層現(xiàn)象，準(zhǔn)備協(xié)調(diào)發(fā)貨，均為一號機(jī)生產(chǎn)?，F(xiàn)場剩余缺陷鑄坯6 支。客戶杭鋼國貿(mào)下游制管客戶使用我公司熱軋二廠軋制的鋼卷Q235B，規(guī)格9.5*1500、9.75*1500，生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)多處大面積夾雜、異物壓入，并伴有多處R 角開裂。

2 調(diào)查過程

2.1 煉鋼生產(chǎn)情況

熱卷大塊夾雜及起包缺陷均為1#機(jī)直上Q235B 鋼種，其中大塊夾雜共14 卷，N1 流13 卷，N2 流1 卷，錳硫比12.5；起包缺陷26 卷，N1 流16 卷，N2 流10 卷，錳硫比13.2。生產(chǎn)日期在8 月4 日～8 月6 日之間。8.6 日煉鋼二廠3：02 ～6：13 檢修，重點進(jìn)行扇形段漏油處理，未更換立彎段及扇形段，檢修后鑄坯偶見三角區(qū)裂紋情況，發(fā)現(xiàn)3 卷起包缺陷，至8 日未檢出相關(guān)缺陷。

8 月7 日上午技術(shù)部組織煉鋼二廠、熱軋二廠及部分工程師現(xiàn)場跟蹤兩卷大塊夾雜開卷，缺陷卷主要包括起包缺陷及大塊夾雜缺陷，其中部分大塊夾雜缺陷已經(jīng)多處軋漏，無法外賣。

2.2 客戶反饋情況

客戶使用我公司熱軋二廠軋制的鋼卷Q235B，規(guī)格9.5*1500、9.75*1500，生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)多處大面積夾雜、異物壓入，并伴有多處R 角開裂。

2.2.1 煉鋼二廠調(diào)查情況

異議卷為3 月20 ～22 日1#鑄機(jī)生產(chǎn)，走直上工藝，其中X20302586 爐降速處理，其余爐次無異常情況。與質(zhì)量異議卷同批次軋制的帶卷質(zhì)量一級品入庫、發(fā)貨，未判表面質(zhì)量二級品。

2.2.2 軋鋼調(diào)查情況

異議卷于3 月20 日-23 日集中軋制，一級品入庫、發(fā)貨。各區(qū)域工藝控制符合操作規(guī)程。表面檢測儀已經(jīng)無缺陷記錄?；夭樯a(chǎn)記錄：3 月22 日檢出出現(xiàn)5 卷Q235B 孔洞缺陷，涉及到三個爐次，均為直上和1#鑄機(jī)1 流生產(chǎn)，且成品S 偏高，加熱爐規(guī)律不明顯，1#、2#加熱爐均有出現(xiàn)。

2.3 相似案例

（1）2020 年7 月4 日9：50 分 左 右， 軋 制 鋼 卷 號：00715601010 鋼種規(guī)格：Q235B-W3.5×1530mm，穿帶過程中F7 出口處傳動側(cè)上表面異常，F(xiàn)4 出口處有巨大異響，操作工田海軍隨即急停，此次事故造成廢鋼1 塊00715601010 節(jié)奏廢鋼1塊00715601020。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)鋼板中心部有較大的的分層。

煉鋼二廠生產(chǎn)情況：2020.7.4 日1 號機(jī)生產(chǎn)鋼種Q235B-W，走直上工藝，此爐成品成分正常，澆注8min 連鑄二流有換水口操作，結(jié)晶器錐度S1：7.6/7.6，S2：7.7/7.6，當(dāng)日通鋼量881，累計22253。

軋鋼生產(chǎn)情況：本爐一共8 塊板坯，軋廢2 塊，軋廢板坯號X201059741203，剩余6 塊安排全部打回爐。

金相情況：缺陷部位切取橫向試樣進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)開裂部位裂紋根部有氧化鐵，侵蝕后觀察組織沿中心偏析擴(kuò)展；正常部位縱向斷續(xù)在中心分布著明顯硫化物夾雜，級別：A 類細(xì)系3.0級，侵蝕后觀察中心偏析嚴(yán)重（0.15mm）。中心部位組織：P+極少量F；其他部位組織：F+P+W。

電鏡結(jié)果：裂紋內(nèi)部及延伸處以FeO 為主，部分點存在硫化錳夾雜。正常部位縱向試樣中心斷續(xù)分布著大量硫化物夾雜。分層部位表面為Fe、O、C。

事故總結(jié)：查看回爐坯，發(fā)現(xiàn)2 個流都有四個角角裂、偏離角縱裂、三角區(qū)裂紋缺陷，考慮操作、設(shè)備都存在問題。

（2）2020 年10 月9 日8 點55 分，因板坯鼓包卡爐后除鱗箱造成停機(jī)事故，開軋時間10 點35 分，共計停軋1 小時40 分。鼓包板坯號為X203091144104，材質(zhì)Q195-B，加熱爐內(nèi)還有此爐次板坯5 塊，均存在鼓包缺陷，板坯號X203091144102、X203091144103、X203091144105、X203091144203、X203091144205 現(xiàn)場進(jìn)行退回爐處理。

熱軋三廠于2020 年10 月10 日15 點～15 點30 分，加熱爐出爐板坯又發(fā)現(xiàn)兩塊存在鼓包缺陷板坯，板坯號K202093014203 和X203091164101，現(xiàn)場退回爐處理。

煉鋼生產(chǎn)情況：鑄坯鼓包缺陷均為4#機(jī)Q195-B 鋼種，X203091 爐、X20309116 爐 走LF2 工 藝，X20209301 爐 走 直 上 工藝，鼓包缺陷共8 支，N1 流5 支，N2 流3 支，生產(chǎn)日期在10 月6日～10 月7 日之間，其中X20209301 爐連鑄生產(chǎn)過程一流計劃換水口，二流偏流換水口，其他無異常。

軋鋼生產(chǎn)情況：兩次發(fā)現(xiàn)鼓包缺陷板坯，均為冷裝入爐，入爐板坯溫度＜400℃。加熱各段燒鋼溫度滿足作業(yè)指導(dǎo)書要求，均熱在1230±20℃以內(nèi)。兩次計劃安排，主要鋼種為無取向硅鋼和Q195-B，另外一個是Q195-B 和SPHC，除了Q195-B 出現(xiàn)鼓包缺陷，其余鋼種都正常。

金相及電鏡分析：Q195-B 鋼種X203091144104 板坯號中心偏析B 類0.5 級，中心疏松1.5 級，三角區(qū)裂紋小于0.5 級，其他未見。

（3）2021 年11 月27 日，煉 鋼 二 廠1#鑄 機(jī) 生 產(chǎn) 鋼 種Q355B-2/-3，斷 面230*1030，Q355B-3 共7 爐，Q355B-2 共7 爐，供熱軋二廠軋制。熱軋二廠11 月27 日軋制120 卷，規(guī)格13.75-18.2*1020mm，其中21 卷表檢情況較為嚴(yán)重判三級品處理。

煉鋼生產(chǎn)情況：成分符合內(nèi)控要求，后取樣做氮成分90。表面裂紋卷為1#機(jī)走LF 生產(chǎn)鋼種Q355B-2/-3，斷面230*1030。同一爐次兩個流存在裂紋，不同爐次兩個流存在裂紋，鑄機(jī)流數(shù)無規(guī)律。其中4 爐有換水口、降速情況，其余正常。

軋鋼回查情況：缺陷卷共計21 卷，對應(yīng)煉鋼7 爐次。X21408913、X21408916 爐次各7 卷，占缺陷比67%。此3 爐次對應(yīng)Q355B-3 鋼種，含AL 元素。對應(yīng)軋鋼3 個換輥計劃，共軋制120 卷，缺陷卷21 卷，占比17.5%，板坯均熱裝入爐，回查軋鋼工藝符合規(guī)程。

（4）2020 年11 月3 日-11 月4 日，煉 鋼 二 廠 生 產(chǎn) 鋼 種Q390D-1 共55 支鑄坯，熱軋三廠11.4 日軋制51 卷，判表檢夾雜二級品12 卷，外檢夾雜二級品1 卷。11.8 日煉鋼二廠生產(chǎn)鋼種Q355C-2 共23 支，熱軋二廠11.8 日軋制23 卷，判表檢夾雜二級品20 卷。表現(xiàn)形式：表現(xiàn)為點狀起皮缺陷，其余主要為密集直線裂紋狀。

生產(chǎn)情況調(diào)查：煉鋼二廠11.3 ～11.4 日3#鑄機(jī)生產(chǎn)鋼種Q390D-1，走LF2 工藝，成分控制全部符合內(nèi)控要求。煉鋼二廠11.8 日6#鑄機(jī)生產(chǎn)鋼種Q355C-2，走LF1 工 藝，X20110447、X20110448 爐 磷 成 分 控 制 超 內(nèi) 控。X20110294/110297/110298/410151 爐鋼種Q390D-1，斷面1030，拉速1.1，工藝LF2 精煉，上鋼溫度1575 ～1576，中包溫度1538 ～1547。無換水口情況。X20110446/110447/110448/410294爐鋼種Q355C-2，斷面1530，拉速0.9 ～1.0，工藝LF1 精煉，上鋼溫度1573 ～1575，中包溫度1536 ～1547。

表檢情況調(diào)查：查看表檢情況缺陷嚴(yán)重，12 卷Q390D 表檢均能看見與實物相符的裂紋，1 卷外檢夾雜最外圈可見缺陷。3#機(jī)生產(chǎn)，爐號X20110294 判6 卷二級品，爐號X20110298 判5 卷二級品。爐號X20110297 判1 卷二級品。爐號X20410151 判1 卷二級品。20 卷Q355C-2 表檢夾雜、表檢裂紋二級品，夾雜裂紋位置不固定。6#機(jī)生產(chǎn)，爐號X20110446 判5 卷二級品，爐號X20110447 判5 卷二級品。爐號X20110448 判6 卷二級品。爐號X20410294 判4 卷二級品。

金相情況：Q390D 熱軋帶鋼板面出現(xiàn)大量起皮裂紋，且寬度、長短不一，缺陷沿軋制方向發(fā)展，分布較密集。宏觀觀察部分裂紋末端同時伴有片狀印記取樣觀察缺陷處形成向內(nèi)延伸裂紋，多數(shù)裂紋沿皮下發(fā)展，裂紋嚴(yán)重的部位發(fā)展為兩層，延伸長度不等，垂直深度為0.15mm ～0.3mm，個別裂紋斜向內(nèi)延伸，垂直深度為0.32mm。裂紋內(nèi)有明顯的氧化鐵存在，侵蝕后觀察組織，缺陷處裂紋附近組織有一定程度脫碳和晶粒長大現(xiàn)象。

（5）2021 年4 月21 日～22 日，煉鋼二廠1#鑄機(jī)生產(chǎn)鋼種Q355D-1，斷面230*1400，共17 爐，128 支鑄坯，供熱軋二廠軋制。熱軋二廠4 月22 日～23 日軋制124 卷規(guī)格5.85*1350mm，檢出67 卷表面裂紋二級品。4 月23 日經(jīng)煉鋼二廠核實轉(zhuǎn)正67 卷，并均已發(fā)貨。

煉鋼生產(chǎn)情況：熱卷表面裂紋均為1#機(jī)走LF 生產(chǎn)鋼種Q355D-1，斷面230*1400，共17 爐，128 支鑄坯，其中表面裂紋二級品共67 卷。其中4 爐有換水口、降速情況，11 爐氮成份內(nèi)控超50ppm。

原因分析：根據(jù)以往的調(diào)查結(jié)果缺陷均為內(nèi)部氧化，組織無明顯變形，個別存在脫碳和長大情況。鋼種呈現(xiàn)Q355C、D 系列嚴(yán)重，Q355B 系列輕微，其余鋼種無此類缺陷的特征。說明問題主要集中在鋼種上；經(jīng)以往多次做金相分析，內(nèi)部裂紋輕微氧化，組織無明顯異常。此情況結(jié)合唐鋼中厚板經(jīng)驗，應(yīng)屬于含鋁鋼本身氮含量偏高、伴隨提產(chǎn)要求，當(dāng)入爐溫度高時，鑄坯兩相區(qū)凝固不完全，導(dǎo)致的軋制過程中二項粒子在晶界析出所致的裂紋。

3 金相及缺陷分析

3.1 起包缺陷

起包缺陷觀察結(jié)果：缺陷處取樣觀察，缺陷靠近試樣中心位置呈閉合型，長約50mm。缺陷處未發(fā)現(xiàn)明顯非金屬夾雜物，侵蝕后觀察晶粒度7.0 級，組織正常，內(nèi)部形成分層，沿黑斑將四面切割剖開來看，內(nèi)部無夾雜亦無氧化特征。

3.2 大塊夾雜缺陷

金相觀察結(jié)果：缺陷處取樣進(jìn)行觀察，在裂口及裂紋的延展處觀察到大量的硫化物，級別大于3 級。侵蝕后觀察，缺陷處組織呈現(xiàn)明顯的偏析條帶，裂紋的發(fā)展沿此硫偏析條帶進(jìn)行。

電鏡觀察結(jié)果：缺陷處主要成分包括S、Mn、Fe。

3.3 客戶處取樣夾雜缺陷

宏觀檢驗：帶鋼表面呈現(xiàn)大面積起皮缺陷，剪切后觀察切口開裂分層現(xiàn)象。

顯微觀察：在裂口橫、縱向及裂紋的延展處觀察到大量條帶狀聚集分布的硫化物夾雜（大于3 級）。侵蝕后觀察缺陷處橫向偏析嚴(yán)重，缺陷沿此偏析帶擴(kuò)展，縱向受夾雜物影響形成明顯條帶組織；觀察其他未開裂部位，同樣發(fā)現(xiàn)一處成群分布的硫化物夾雜。侵蝕后觀察，硫化物夾雜附近以珠光體組織為主，富碳現(xiàn)象嚴(yán)重。

電鏡結(jié)果：缺陷處主要成分包括Mn、S、Fe。

4 缺陷原因分析

熱軋卷表面夾雜缺陷是指在軋制過程中，板帶表面或皮下的非金屬夾雜物隨其表皮的破裂而暴露于表面，呈帶狀、絲狀或不規(guī)則塊狀等形態(tài)無規(guī)律分布的一系列缺陷。通常該類缺陷的來源主要包括鋼水自身脫氧產(chǎn)物、鋼水運輸和澆注過程中帶入的耐火材料、結(jié)晶器中卷入的保護(hù)渣以及軋制過程中產(chǎn)生的氧化鐵皮等。隨著生產(chǎn)工藝參數(shù)變化，各種因素對該類夾雜發(fā)生率的影響程度也相應(yīng)不同。組織在職及外聘專家針對現(xiàn)場鑄坯缺陷、開卷缺陷取樣、金相及電鏡結(jié)果進(jìn)行綜合分析，得出結(jié)論為鑄機(jī)設(shè)備精度較差且鋼水質(zhì)量存在問題時，煉鋼生產(chǎn)過程中形成的硫化物聚集缺陷，疊加原因會造成鑄坯各種缺陷延伸到熱卷。

5 控制措施

5.1 鋼水全氧以及氫含量控制

加強(qiáng)冶煉過程爐中硫成分控制，保證吹氬效果，減少夾雜物含量；按照先強(qiáng)后落脫氧方式，控制鋼水游離氧；鋼包透氣磚狀態(tài)、爐后出鋼吹氬操作、氬站與LF 精煉吹氬效果，并保證鋼水有充足軟吹時間，促進(jìn)夾雜物上?。槐ＷC直上Q235B 鋼種脫氧完全，控制Mn/S ≥15，保證吹氬效果，對過程不控制達(dá)標(biāo)合格鋼水上連鑄做好跟進(jìn)。

5.2 連鑄保護(hù)澆鑄與恒拉速

大包套管套正，每包更換石棉墊圈且更換前清理套管碗口內(nèi)壁；大包套管碗口吹氬，且其插入鋼水深度控制在300mm ～500mm；塞棒、上水口、板間氬氣控制，塞棒氣以結(jié)晶器內(nèi)液面不翻動和水口震動情況調(diào)整；確保水口所插入的深度穩(wěn)定，換水口、換渣線操作過程中控制結(jié)晶器液面減少卷渣；恒拉速控制，減少非穩(wěn)態(tài)澆鑄時間；加強(qiáng)連鑄設(shè)備精度控制，完善設(shè)備對質(zhì)量影響控制清單；發(fā)現(xiàn)中心線貫穿裂紋或中間裂紋時及時拉下檢修；加強(qiáng)表檢查，杜絕問題卷板發(fā)貨。

6 結(jié)論

根據(jù)上文敘述可知，熱軋板帶表面的質(zhì)量和鋼板的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率有直接的關(guān)系，因此，要想保證企業(yè)的效益，就必須保證熱軋板帶表面的質(zhì)量。Q235B 大塊夾雜危害嚴(yán)重，自2019年4 月17 日至今共計出現(xiàn)5 批次此類問題，共性問題為此類缺陷均集中于Q235B 直上鋼種，且鑄坯伴生裂紋本次對開裂試樣從氣體到金相、電鏡均做跟進(jìn)分析，過程控制建議嚴(yán)抓如下內(nèi)容。

（1）煉鋼熱檢鑄坯出現(xiàn)批量質(zhì)量問題時必須第一時間通知技術(shù)部，將生產(chǎn)過程、設(shè)備狀況、鑄坯缺陷等情況詳細(xì)匯報。

（2）軋鋼軋制過程中，表檢檢測儀檢出批量質(zhì)量問題時必須第一時間通知技術(shù)部，將生產(chǎn)過程、設(shè)備狀況、帶卷缺陷等情況詳細(xì)匯報。

（3）軋鋼根據(jù)現(xiàn)場情況對批量缺陷鑄坯進(jìn)行退爐處理。

（4）技術(shù)部根據(jù)缺陷情況決定帶卷是否進(jìn)行封鎖處理，解除封鎖需要得到技術(shù)部通知，軋鋼需要積極配合。

（5）退爐坯是否再次軋制必須請示技術(shù)部，有技術(shù)部通知才能軋制，禁止煉鋼、軋鋼私自入庫軋制。

生產(chǎn)線的技術(shù)人員一定要嚴(yán)格遵循各項規(guī)章制度進(jìn)行，通過控制轉(zhuǎn)爐鋼水到精煉全流程質(zhì)量，連鑄設(shè)備精度的調(diào)整和表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)的措施，提高熱軋板帶表面的質(zhì)量，減少企業(yè)因表面缺陷而造成的經(jīng)濟(jì)損失，從而促進(jìn)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。