110-paper-热轧带钢边裂缺陷的成因研究

宝钢2005学术会议征文1热轧带钢边裂缺陷的成因研究温亚成，佘广夫，张中平（攀枝花新钢钒股份有限公司热轧板厂）摘要：通过相关工艺调查分析、金相检验和跟踪试验等方法，研究了热轧带钢边裂缺陷的产生原因，为新钢钒公司重新划分边裂缺陷责任比例提供了依据，为有的放矢地采取措施治理边裂缺陷创造了条件。关键词：连铸坯热轧带钢边裂气泡角横裂STUDYOFFORMINGREASONONTHEEDGEFLAWOFHOTROLLINGSTRIPSTEELWenYacheng，Sheguangfu，Zhangzhongping(HotRolledStripMillofPanZhiHuaNewSteel-VanadiumLtd.)Abstract:Throughmanymethods,suchasinvestigatingandanalysingrelevanttechnology,metallographicexaminationandtraceexperiment,thereasonwhytheflawtakesplaceattheedgeofstripinhotrollingisstudied.TheresearchprovidesPanZhiHuaNewSteel-VanadiumCompanywithcriteriontoredividetheresponsibilityforflawandalsocontributetoreasonablemeasuretoeliminateflawpurposefully.KeyWords:continuouscastingslab;hotstripsteel;edgeflaw;airbubble;corner-acrosscrack0引言在攀枝花新钢钒股份有限公司热轧板厂的生产历史上，曾连续多年都有数百至上千吨钢卷产生边裂（又曾判为“过烧”）缺陷，涉及的钢种有Q195、Q235、09SiVL、P510L、08Al、Stb32、X46、X52、09CuPTiRe和花纹板卷等。热轧带钢边裂缺陷是指钢板边缘沿长度方向的一侧或两侧出现破裂，其裂口处有氧化色或夹杂的缺陷，严重者钢板边部全长呈锯齿状。国内外许多研究结果均表明，热轧带钢边裂缺陷产生的主要原因是：板坯边缘存在角横裂、皮下气泡等缺陷；板坯边缘有夹杂；轧件边部温度过低，或轧制张力设定过大；板坯的硫、铜含量较高，轧制时钢板的热脆性大。由于产生边裂缺陷的原因较多，一段时间内热轧生产线发生边裂缺陷的钢卷宝钢2005学术会议征文2数量又大，批次集中，因此公司专门成立了现场工作队，决心深入系统地研究此缺陷产生的原因，以便采取有针对性的治理措施，减少或最终消除边裂缺陷，减少企业经济损失。1研究方法由于造成热轧钢卷边裂的原因曾经大部分都判定为热轧加热工序“过烧”造成，具体数量见表1。因此，现场工作队首先对热轧加热工艺进行了全面调查分析；同时不断地取缺陷样送钢研院检测中心进行金相和电镜检验分析；为进一步验证缺陷原因的调查分析结果，还专门进行了跟踪试验进行验证。表1历年热轧钢卷边裂缺陷判定情况t年份199619971998199920002001200220032004边裂量64.7044.4155.6539.8128.4779.59221.64121.38109.25过烧量1100.04728.071676.171336.27775.08806.848.6000合计1164.74772.481731.821376.08803.55886.43230.24121.38109.252研究结果2.1热轧加热工艺调查研究针对一段时间内热轧带钢边裂缺陷频繁发生的情况，现场工作队对发生边裂缺陷的63个炉次的热轧加热工艺进行了调查，调查结果见表2。其中Q235G—31炉次，P510L—16炉次，HP295—7炉次，Stb32—5炉次，X46和X52—3炉次以及Q195LC—1炉次。表2各钢种边裂缺陷的加热工艺执行情况序号钢质出炉温度（C）各段控制温度（C）加热时间（min）边裂卷数（卷）均热段加热段预热段1Q235G1210~12401230~12701260~13101130~1210150~320392X46、X521200~12301220~12601240~12901070~1150160~240403P510L1230~12501260~12801270~13301150~1230160~350304HP2951220~12401240~12701260~13101140~1210150~250105Stb321200~12201210~12301230~12601130~1190170~32056Q195LC1210~12301230~12501250~13001140~1210200~3307从表2可以看出，尽管X46和X52的加热温度靠规程下限，以及Q195LC的加热温度靠规程上限，但是发生边裂缺陷的各钢种的热轧加热工艺都符合规程要求。因此，从加热工艺执行情况看，没有找到板坯加热温度异常与热轧钢卷边裂缺陷的对应关系。实验研究也表明：一般低碳钢（含碳量0.1~0.2%）的理论过烧温度为1470~1490C，允许最高加热温度为1320~1350C。宝钢2005学术会议征文3从表2可见，热轧板厂生产的一般低碳钢和低合金钢的加热温度均控制在1200~1250C范围内，不仅远远低于理论过烧温度，而且远远低于一般允许的最高加热温度，因此，在正确执行技术操作规程的前提下，现行热轧加热工艺不可能造成一般低碳钢和低合金钢铸坯“过烧”。钢卷边裂缺陷不是由加热工序“过烧”引起的，只能是其它原因造成。2.2金相分析检验为了深入系统地研究产生热轧钢卷边裂缺陷的真正原因，几年来课题组成员不断地取边裂缺陷样送钢研院检测中心进行金相检验分析；关于钢卷边裂缺陷的历年金相分析检验结果摘要列与表3。表3热轧钢卷边裂缺陷历年金相分析检验报告摘要序号年份钢质主要原因（或结论）报告单位1199608Al⑴该批08Al热轧卷边裂缺陷不是由热轧过程中过热或过烧引起；⑵边裂缺陷的产生可能与终轧温度偏低有关，也可能与连铸过程中的氧化物夹渣有关。攀钢08Al深冲板研制课题组21998Q195花纹板⑴板边部没有过烧现象；⑵板边部气泡密集，气体含量多，气泡内壁有的被氧化，在轧制时侧边气体迸出形成小裂纹；有的气泡在加热过程中烧露造成氧化，在板边部产生分层状起皮缺陷。攀钢钢铁研究院检测中心31998Q195LC该炉钢热轧钢卷破边原因是炼钢脱氧不良，铸坯存在严重针孔及皮下气泡所致。攀钢钢铁研究院检测中心42000PWB花纹板钢卷号：005014713⑴用显示过烧的试剂检验样品时未见过烧特征；⑵根据裂口部位的树枝状纤维形态及断续分布的氧化裂纹，可以认为是气泡暴露所致。攀钢钢铁研究院检测中心52000Stb32⑴采用显示过热和过烧的试剂腐蚀抛光样面时，未见过烧特征，在抛光状态下也没有检验出晶界氧化现象；⑵压扁的孔洞可能是气泡所致。气泡在烧钢过程中一旦烧露，会立即氧化。氧化的气泡在轧制过程中不能焊合，只能起到裂纹源和裂纹扩展路径的作用，因此认为此板的烂边与原生缺陷被烧露有关。攀钢钢铁研究院检测中心6200009SiVL⑴用显示过烧的试剂侵蚀后，未发现过烧特征；⑵烂边与被烧露的原生孔穴有关。攀钢钢铁研究院检测中心72000Q235花纹板钢卷号：003029601⑴用显示过烧组织的试剂腐蚀试样，未显示过烧特征，在抛光状态也未发现氧化晶界；⑵根据裂口区呈树枝状的纤维流线及裂口区的孔穴特征，说明轧制前就存在缺陷，烧钢过程中被烧露氧化而不能焊合，轧制延伸时缺陷区不能参与同步变形而被拉开所致。攀钢钢铁研究院检测中心82000Q195⑴用显示过烧组织的试剂腐蚀试样，在金相检验时未发现过烧特征，在抛光状态也没有检验出晶界氧化现象；⑵局部烂边与原生缺陷有关。攀钢钢铁研究院检测中心宝钢2005学术会议征文492001P510L⑴在轧制面下层和角部下层存在未压合的孔穴，可以认为是原生孔穴的遗迹，由于被氧化而未能被轧制焊合；⑵上述孔穴，有可能是连铸坯上固有的气泡带。有气泡带的铸坯，烧钢时间过长就有可能烧露而被氧化，或者气泡带就在近表层，在正常烧钢时间内就被烧露而氧化；⑶金相检验过程中未发现过烧证据。除孔穴之间有较集中的夹杂外，基体金属中未见异常夹杂。攀钢钢铁研究院检测中心102001X46从表3可以看出，造成热轧钢卷边裂的主要原因是原料缺陷（如气泡）所致，与热轧加热工艺无关。2.3跟踪试验结果为了探索连铸坯角横裂缺陷与热轧带钢边裂的对应关系，现场工作队对发生角横裂缺陷较多的Q235、炉罐号为P113586铸坯的轧制过程进行了“一一对应”式的跟踪试验，试验结果为：⑴跟踪试验的本炉钢的每一块铸坯均存在程度不同的角横裂，角横裂缺陷沿板坯宽度方向的长度为10~50mm，沿板坯厚度方向的长度为10~20mm，裂口宽度约1mm。⑵本次跟踪试验轧制的钢卷均有程度不同的边裂缺陷，缺陷形貌与树枝状边裂类型相对应。跟踪试验说明热轧带钢边裂缺陷与铸坯角横裂缺陷存在对应关系。3带钢边裂缺陷的成因分析连铸坯的气泡缺陷发生在近表面处就称为皮下气泡。皮下气泡有时与表面连通，形成表面针孔，目视检查很难发现，但经火焰清理后可以显露出来。连铸坯皮下气泡在铸坯断面呈蜂窝状长条形孔洞，并与表面垂直，沿铸坯周边密集分布，一般距表面2~8mm，长度15~30mm。若铸坯边部存在皮下气泡类缺陷，在加热炉内加热时因表层氧化，再经高压水除鳞后就显露在外，在轧制过程中因缺陷部位与基体结合不牢固，轧制时不能焊合，发生不连续、不均匀变形的现象，从而导致边裂。例如，熔炼号为P813946共有9块铸坯，轧出6块都产生了严重边裂缺陷，余下3块板坯返回板坯库，待空冷后检查发现铸坯断面存在严重的蜂窝状气泡；又如炉罐号P826915，该炉钢由Stb32改钢质变为Q195LC，共12块铸坯，轧出9块有6块发生严重边裂缺陷，另3块回炉（坯号为103、104和205），经检查同样存在严重的蜂窝状气泡缺陷。连铸坯角横裂缺陷主要发生在含碳量为0.08~0.18%的钢种间，有时还发生在含有Nb、V等裂纹敏感元素的铸坯角部振痕的波谷处。此外，在距铸坯表面2~5mm处也常有微细角横裂存在。当板坯加热温度高于800C时，角横裂周围就会发生氧化，同理，这类缺陷在轧制过程中也不能焊合，从而产生边裂缺陷。综上所述，热轧带钢边裂缺陷主要是由于铸坯表层气泡密集，加热过程中表层金属氧化，宝钢2005学术会议征文5气泡暴露以及铸坯本身存在角横裂缺陷，在轧制过程中都不能焊合而产生的。4结语⑴本研究通过工艺调查分析、金相检验和跟踪试验等手段，明确了热轧带钢产生边裂缺陷的主要原因，为采取有针对性的治理措施发挥了积极作用。⑵本研究为攀枝花新钢钒股份有限公司重新划分边裂缺陷责任比例提供了依据，利于责任单位集中力量攻关，利于提高产品质量。从表1也可以看出，通过相关单位数年来的通力合作，目前热轧带钢边裂缺陷已得到有效控制，年发生数量已大幅度减少，创造了可观的经济效益。