低合金結構鋼板邊部開裂原因分析及改進措施

樊建剛 徐筱薌 李娜 張玉芹

(安陽鋼鐵股份有限公司)

低合金結構鋼板邊部開裂原因分析及改進措施

樊建剛 徐筱薌 李娜 張玉芹

(安陽鋼鐵股份有限公司)

分析了低合金結構鋼板的邊部開裂的主要原因，指出由于層流冷卻的側噴漏水使鋼板邊部急冷，導致形成了馬氏體的異常組織，該組織的出現使鋼板在冷矯過程中邊部開裂。通過加強生產線的水系統管理，以及規范生產操作等改進措施，解決了鋼板邊部開裂的質量問題。

低合金 鋼板 邊裂 原因

0 前言

安鋼爐卷軋機生產線投產于2005年10月，產品規格為4.5 mm～60mm×1600mm～3250mm×6000mm～18000mm。該生產線采用卷取爐軋制技術，為保證產品頭尾性能提供技術支撐，所以其產品因具有寬、薄、長等特點能很好滿足用戶特殊要求。該生產線過程控制要求較高，在設備配置和自動化控制水平上采用多種先進技術，為品種開發和穩定質量奠定基礎。該機組已批量生產 X70、AH70DB、AH 80DB等高強度、高附加值產品，產品質量穩步提升。

1 1產品質量缺陷

爐卷軋機生產線生產 Q345系列產品的質量等級主要是 C、D、E級，采用 T MCP軋制工藝，完全滿足用戶對產品的低溫沖擊韌性要求，適應使用環境較嚴格的各種機械結構和機械加工要求，因該低合金系列的生產量較大，其冶煉成分控制、加熱溫度、軋制過程工藝參數等過程控制技術都已成熟，產品質量較穩定，但近期該生產線部分Q345E低合金結構鋼板出現了邊部裂紋缺陷，如圖1所示。

圖1 Q345E邊裂缺陷

2 原因分析

針對Q345E鋼板出現的質量缺陷，首先分析其金相組織，然后根據其檢測結果，分析討論、查找出生產線上存在的問題，徹底查清、解決，保證產品質量穩定提高。為此，對鋼板邊部開裂原因進行核查、分析：

對該批產品的每塊鋼板進行檢查，發現有邊裂缺陷產品，沒有在同一塊母板 (即一塊坯料軋成的稱呼)上出現，不屬于周期性缺陷，由此可以排除軋機及其軋前設備隱患，應該是軋后某一環節造成的。同時對缺陷處的鋼板表面進行宏觀檢查，發現此處鋼板的顏色與其他部位的顏色不同，即此處有淬火現象。

對鋼板邊部開裂部位和正常部位分別取樣進行微觀組織觀察。正常部位的微觀組織如圖2所示，其組織結構為鐵素體 +珠光體；同時對邊部開裂部位觀察，其微觀組織如圖3所示，其組織為鐵素體 +馬氏體。研究認為該組織是由于軋后鋼板不合理的冷卻方式造成的，且在整個生產線上造成“激冷”的因素應該是水，肯定是某一部分的冷卻水造成了軋后的鋼板邊部冷卻速度過快。

圖2 Q345E正常部位的金相組織(F+P)

圖3 Q345E異常金相組織(F+M)

根據以上分析結果，對軋后冷卻水進行核查，發現層流冷卻裝置的側噴有一組電磁閥門關閉不嚴，造成出水量失控，導致冷卻速度過大，此處應該是造成鋼板邊部"激冷"的重要因素。但是在生產此批訂單過程中，不是每塊鋼板都出現此缺陷。因此在正常生產情況下，不會由于此處的常流水而造成非正常組織，還存在其它的因素。為此又對生產過程控制系統進行核查，發現在生產缺陷產品母板時，熱矯直機出現跟蹤信號異常，造成矯直機前的輥道無法正常工作。在處理故障時，部分鋼板在層流冷卻裝置下長時間停留，側噴 "漏水"對鋼板邊部加速冷卻，出現了部分與其它部位顏色不一的現象，形成馬氏體組織。

由于鋼板邊部出現了馬氏體異常組織，影響了板型質量，因此需要冷矯直機對板型進行矯正。在冷矯直機工序生產過程中，鋼板經過反復彎曲，尤其是邊部異常的馬氏體組織，與其它正常組織相比，因其強度高，韌性差，反復彎曲就會導致開裂，造成了產品缺陷。

3 改進措施及效果

根據查找的原因，及時采取有效措施進行整改，具體改進措施如下：

1)更換電磁閥。檢查軋后所有控制水冷卻系統的電磁閥，保證閥門能正常開啟和關閉，并摸索其響應時間，針對響應時間慢的電磁閥，進行控制區域調整，安裝在層流水系統的后半部分，在控制程序上進行重新設定，保證整個水系統的冷卻效果均勻、有效；

2)對軋機以后的輥道冷卻水進行檢查，對磨損嚴重的噴嘴進行更換，保證能準確冷卻輥道的輥身長度，避免冷卻水亂噴而冷卻到鋼板邊部，使鋼板冷卻不均，產生應力而影響板形；

3)進一步規范操作，對于軋機機后設備 (主要指熱矯直機和冷床)出現故障或跟蹤信號出現異常時，應迅速進行人工干預，由自動控制模式改為手動操作模式，將軋后鋼板手動操作運送到冷床進行冷卻。若熱矯直機無法正常工作或熱矯直機及其機后輥道出現異常，無法正常運轉時，操作工手動操作將層流水關閉，并使鋼板在軋機后的輥道上進行擺動，處于自然降溫狀態。等一切信號正常后，將鋼板送到精整區域；

4)生產中若再出現跟蹤信號丟失、矯直機無法正常咬入的情況，熱矯直機操作工立即將此類鋼板的信息通報給鋼板表面質量檢查崗位人員，使其對鋼板表面做認真檢查，若出現異常部分，應及時將非正常部分切除，不為下道工序留下任何隱患，保證剪切后的鋼板不會出現冷矯斷裂現象。同樣也要求加強鋼板表面檢查力度，對鋼板表面有局部明顯冷卻水印的，要加以標識，引起下道工序注意。

經過以上措施的實施，消除了鋼板邊部開裂的質量缺陷。經過近半年多的生產運行，低合金結構鋼的產品質量又保持生產正常、過程順行、質量穩定、指標先進的狀態。

4 結語

在爐卷軋機生產線上，經過生產實踐證明，不僅冶煉成分控制、軋鋼過程參數控制等對產品質量有影響，軋后生產工序中的冷卻水也對產品質量也有很大的影響，特別是對于低合金系列、高強度結構鋼系列及其它采用 T MCP工藝生產的系列產品，保證生產線上冷卻水能正常使用和有效控制，對軋后產品"進行相變階段"的區域冷卻水更應加強管理，避免出現整體鋼板組織不均而產生的質量缺陷。此次低合金鋼板邊部開裂質量缺陷，不僅為安鋼其他板帶生產線總結了經驗教訓，同時也可為國內同類企業提供借鑒經驗。

[1]崔風平，孫瑋，劉彥春.等著.中厚板生產與質量控制.北京：冶金工業出版社，2008：390-396.

[2]張景進，李陽，楊振東.等著.中厚板生產.北京：冶金工業出版社，2005：75-81.

REASONS ANALYSIS AND COUNTERM EASURES FOR EDGE CRACK O F LOW-ALLOY STRUCTURAL STEEL

Fan Jiangang Xu X iaoxiang L iNa Zhang Vuqin (A nyang Iron and Steel Stock Co.，L td，)

This paper analyzes themain reasons of edge crack of low-alloy structural steel p late，it states that edge rap id coo ling of steel p late which is form ed by side sp raying leakage of lam inar flow coo ling p roduces defo rmedmartensite structure which leads to edge crack during cold straightening.It can be reso lved by imp rovingwater systemmanagem ent in p roduction line and standardizing p roduction operation ect.

low-alloy steel p late edge crack reason

＊聯系人：徐筱薌，高級工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵集團有限責任公司技術中心；

2010—4—16