熱軋帶鋼表面缺陷成因

馮愛民,朱立光,張彩軍

(1.河北聯合大學冶金與能源學院,河北唐山063009;2.津西鋼鐵公司,河北唐山063000)

0 引言

熱軋板帶由于其應用領域寬、性能適應性強而得到迅猛發展,成為熱軋板材產品的重要品種。某廠生產的熱軋帶鋼不僅存在著裂紋、分層等問題,經冷軋后表面還產生了縱向劃傷缺陷,為分析各種缺陷產生的原因,采用電鏡掃描并結合能譜分析等手段對其形貌及夾雜物組成進行分析研究。

1 生產及實驗條件

實驗材料為某廠生產的Q195連鑄坯,化學成分見表1。

表1 Q 195連鑄坯化學成分(%)

其生產工藝流程為:轉爐——吹氬——連鑄——軋制

2 實驗結果分析

2.1 卷渣造成的表面缺陷分析

由圖1可見板坯表面存在較寬、較深的裂紋,其周邊成分為A l、Si、Ca、M n、S等,主要為硅鋁酸鹽及硫化物夾雜,這可能是由于出鋼時卷渣造成的。圖2為該廠冷軋板分層形貌圖,經能譜分析發現,其內部包含Si、A l、Ca、Mg等元素,主要為硅鋁酸鹽,初步可認為該處的分層現象也是由卷渣造成的。

圖1 板坯表面裂紋及能譜圖

圖2 冷軋板表面分層及能譜圖

2.2 夾雜物造成的表面缺陷分析

圖3為某廠Q 195熱軋板帶鑄坯及成品板中的夾雜物顯微照片。圖a-鑄視場中可見大量無明顯棱角、圓球狀的夾雜物,其尺寸大多在5～50μm之間,夾雜物面積率為34.2～53.6個/mm2。圖b-板觀察發現成品板中的夾雜物含量也較高,部分夾雜物在變形過程中拉長,夾雜物尺寸大多在10μm以下,少數夾雜物尺寸達到十幾個微米。從總體上看,該廠生產的Q195熱軋板帶夾雜物的含量較高,尺寸也較大,這是造成帶鋼表面缺陷的重要原因之一。由能譜分析圖4可見夾雜物的主要成分為硅酸鹽類夾雜和硫化物夾雜。

2.3 氧化鐵皮造成的表面缺陷分析

圖5為熱軋板卷表面縱向劃傷分析圖。缺陷處經酸洗后呈現黑色條狀,寬0.5～1 mm,長1～2 mm,有一定深度,垂直于軋制方向,不規則分布于板帶上表面。通過電鏡掃描觀察熱板表面的附著物是產生缺陷的主要原因,結合該廠生產線的連鑄、軋制工藝進行分析后,認為該缺陷為爐生氧化鐵皮與次生氧化鐵皮的混合物。氧化鐵皮的生成主要有以下三個原因:1)由于加熱爐內溫度偏高,有時保溫時間長造成的;2)由于除鱗設備壓力較低、運行狀態不好,導致爐生氧化鐵皮沒有被有效去除;3)由于輥面粗糙或剝落,造成氧化鐵皮嵌入基體而失去變形能力。

圖5 熱軋鋼板表面宏觀缺陷概貌

3 結 論

(1)Q195板坯裂紋是由于出鋼時卷渣造成,冷軋板表面分層是由脫氧過程中未排出鋼液的大顆粒夾雜物引起的;

(2)分析表明造成缺陷的非金屬夾雜物構成主要為硅酸鹽類夾雜和硫化物夾雜,這是造成帶鋼表面缺陷的重要原因之一;

(3)熱軋板卷表面縱向劃傷為爐生氧化鐵皮與次生氧化鐵皮的混合物壓入鋼板表面產生的。

4 建 議

通過以上研究和分析,結合該廠生產現狀,提出以下生產建議:

(1)嚴格控制出鋼時的擋渣操作,防止下渣;增加吹氬量,加強攪拌,加快夾雜物上浮;

(2)中包澆注過程中,結晶器液面波動應＜5mm,防止卷渣;

(3)減少鋼液中的非金屬夾雜。這應從爐襯品種、脫氧脫硫劑的選擇、保護渣的應用、吹氬時間等方面著手;

(4)為避免冷軋用料氧化鐵皮壓入基體,應控制精軋入口溫度,使精軋入口溫度控制在950～1000℃范圍內,避開Fe2 O3形成溫度區間,滿足帶鋼表面除鱗要求;

(5)參考該廠現有工藝參數,為確保軋件的除鱗效果,對除鱗系統進行改造,增加除鱗工作水泵數量,爐后、粗軋前除鱗壓力可達16～18MPa,精軋前除鱗壓力達18～20MPa?？刂坪盟|,保證水嘴的暢通是確保除鱗效果的前提。

[1] 常鍔,連鑄過程鋼中夾雜物行為的研究[D].武漢:武漢科技大學.2003.

[2] 崔忠圻,金屬學與熱處理[M].北京:機械工業出版社,2004.

[3] 李艷梅,朱伏先,崔鳳平,等.中厚鋼板分層缺陷的形成機制分析[J].東北大學學報(自然科學版),2007,7(7):66～68.

[4] 欒文林,王碩明,津西鋼鐵公司H型鋼大型夾雜物特性[J].河北理工大學學報(自然科學版)[J],2009,2(1):15～20.