sphc鋼邊裂板卷分析

sphc鋼邊裂板卷分析

1造成的損失spec板卷由一家發(fā)燒制造，有一個(gè)大缺口。本研究對(duì)生產(chǎn)中出現(xiàn)的SPHC邊裂問題進(jìn)行試驗(yàn)、分析,對(duì)缺陷的形成機(jī)理及原因進(jìn)行探討,以期為問題的解決提供依據(jù)。2顯微組織觀察用砂輪切割機(jī)從鋼板缺陷部位截取兩塊試樣,一塊經(jīng)研磨和拋光處理后,用4%硝酸酒精溶液腐蝕,在LEICA正置式光學(xué)顯微鏡上觀察顯微組織;另一塊經(jīng)超聲清洗后,在FEIX30掃描電子顯微鏡上進(jìn)行形貌分析,并利用EDX分析技術(shù)對(duì)缺陷部位化學(xué)成分進(jìn)行了檢測(cè)分析。3試驗(yàn)結(jié)果與分析3.1爐號(hào)出現(xiàn)邊裂的爐號(hào),爐號(hào)正常邊裂輕的,在SPHC卷板某一單圈出現(xiàn);嚴(yán)重的,在邊部全長范圍內(nèi)均出現(xiàn)。距邊裂部位10~15mm內(nèi)伴隨有細(xì)小縱裂和舌狀裂紋。根據(jù)出現(xiàn)邊裂的爐號(hào),對(duì)煉鋼工藝進(jìn)行了檢查,發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)邊裂的爐號(hào)冶煉成分正常,均為恒速拉鋼,結(jié)晶器液面波動(dòng)在±3mm以內(nèi),沒有明顯的異常。分析加熱時(shí)間,發(fā)現(xiàn)板坯加熱時(shí)間與板卷是否出現(xiàn)裂紋無明顯聯(lián)系,部分爐號(hào)的前、中、后位置均有裂紋情況。3.2試驗(yàn)結(jié)果和分析圖1~6為邊裂位置掃描電鏡及光學(xué)顯微鏡下能譜分析及微觀組織照片。從圖中可以看出,斷口處的形貌主要分為兩類:第一類斷口處存在大量凹凸懸浮狀物質(zhì),斷口底部圓滑,附近軋制面上的微裂紋處有大量與基體明顯不同的顆粒狀物質(zhì)。能譜分析顯示,裂紋處的顆粒狀物質(zhì)為含Na、K等元素的夾雜物,同時(shí)存在S元素的偏析現(xiàn)象(見圖1、圖2)。金相觀察可看到裂紋附近的組織與正常組織明顯不同,具有較明顯的變形特征,晶粒沿軋制方向變形明顯(見圖3)?？梢酝茢?此類裂紋在結(jié)晶器中形成,在軋制過程中進(jìn)一步擴(kuò)展。從數(shù)量上來看,此類缺陷所占比例較少,占試驗(yàn)數(shù)量的1/3左右。第二類斷口處沒有發(fā)現(xiàn)明顯異物,斷口呈層石狀,周圍的裂紋表面平滑,無夾雜物,經(jīng)能譜分析顯示,此類斷口處裂紋主要為鐵的氧化產(chǎn)物(見圖4、圖5)。僅就形貌分析很難判斷這些氧化物是鋼澆注時(shí)氧化或卷入的渣液造成的,還是鑄坯裂紋或軋制開裂后的氧化造成的。金相分析表明,裂紋處晶粒形貌與周圍晶粒無明顯區(qū)別,沒有發(fā)現(xiàn)明顯的氧化圓點(diǎn)(見圖6)?？梢酝茢?此類裂紋在軋制過程中出現(xiàn),是造成小縱裂的原因之一。3.3邊裂卷板卷邊組織分析在出現(xiàn)邊裂缺陷的卷板及合格卷板的邊部分別取樣,并沿縱向、橫向截面及軋制面分別取試樣,采用光學(xué)顯微鏡、SEM進(jìn)行顯微組織形貌及成分分析。圖7為沿橫向截面厚度方向的近表面金相組織。從圖中可以看出,出現(xiàn)邊裂的卷板上下表面均出現(xiàn)晶粒粗大層,深度超過200μm,晶粒粗大層與細(xì)化層邊界清晰可見(見圖7a、圖7b)。合格卷板上下表面晶粒均非常均勻,表面及中心處組織無明顯差異(見圖7c)。圖8為卷板邊部縱向截面的金相組織。從圖中可以發(fā)現(xiàn),邊裂卷板邊部均出現(xiàn)了晶粒異常情況,有明顯的混晶現(xiàn)象,經(jīng)測(cè)量混晶層距邊部距離最大超過20mm(見圖8a);合格板卷邊部組織無明顯晶粒異常(見圖8b)。通過查對(duì)加熱工藝發(fā)現(xiàn),出現(xiàn)邊裂缺陷的板卷加熱時(shí)間正常,出現(xiàn)晶粒異常應(yīng)為局部過熱,導(dǎo)致奧氏體晶粒異常長大造成。圖9為出現(xiàn)邊裂缺陷板卷軋制面邊部的SEM圖片。從圖9a可以看出,邊裂卷板組織內(nèi)部有很多縮孔;圖9b為縮孔局部放大,縮孔實(shí)際為熔融的晶界,是明顯的過燒現(xiàn)象。從生產(chǎn)參數(shù)看,加熱時(shí)間正常,過燒行為應(yīng)是加熱過程中鋼板局部溫度過高所致。加熱不均、過熱及過燒在軋制過程中都極易引起產(chǎn)品性能變差,造成裂紋;爐內(nèi)氣氛的變動(dòng)易導(dǎo)致加熱板坯內(nèi)外溫度不均勻,軋制時(shí)出現(xiàn)延伸不均,使軋件產(chǎn)生應(yīng)力,造成裂紋;而加熱溫度過高或在高溫段停留時(shí)間過長會(huì)引起晶粒過度長大,造成晶粒間的結(jié)合力減弱,韌性降低,在軋制時(shí)產(chǎn)生裂紋。板坯的棱角部分由于熱應(yīng)力集中,容易發(fā)生過燒現(xiàn)象,導(dǎo)致晶界氧化或融化,在軋制時(shí)首先發(fā)生沿晶開裂,晶粒碎裂或崩裂。4鑄坯加熱不當(dāng)造成邊裂4.1從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的參數(shù)來看,出現(xiàn)邊裂部分SPHC板卷熔煉成分、連鑄參數(shù)均正常,加熱時(shí)間無明顯過長行為,出現(xiàn)裂紋的板卷與軋制順序無明顯聯(lián)系。4.2SPHC板卷邊裂主要分為兩類,一類在裂紋處存在夾雜,為鑄坯中存在的原始裂紋;另一類裂紋沿晶界延伸,裂紋處主要為Fe的高溫氧化物,在軋制過程出現(xiàn)微裂紋。4.3從金相組織看,鑄坯的加熱不當(dāng)造成鑄坯的過熱、過燒,使邊部晶粒異常長大,并且局部晶界產(chǎn)生縮孔是導(dǎo)致邊裂的主要原因,鑄坯近表層的夾雜物富集,促進(jìn)了軋制過程中邊部裂紋的擴(kuò)展,多裂紋擴(kuò)展連接,造成了邊裂缺陷。在邊裂的形成中,主要分成兩種情況:一類是由于加熱不均造成鑄坯的過熱、過燒現(xiàn)象,在軋制過程中形成了裂紋,過熱和過燒現(xiàn)象首先發(fā)生在鑄坯的外表層,造成外表晶粒明顯粗大,當(dāng)部分晶粒出現(xiàn)熔化縮孔,甚至晶界氧化時(shí),就屬于嚴(yán)重過燒現(xiàn)象;另一類是鑄坯原始裂紋,此類缺陷一般在裂紋處有夾雜,如大量的氧化物、硅酸鹽夾雜等。在大量出現(xiàn)邊裂缺陷的卷板上,裂紋周圍存在細(xì)小條帶狀?yuàn)A雜物(見圖10),在軋制過程中形成細(xì)條狀裂紋,這些裂紋與外界連通后,鋼的基體進(jìn)一步被氧化,使裂紋擴(kuò)大,所以裂紋中就形成了氧化鐵為主的夾雜。圖11為一縱貫全視場(chǎng)