中厚板探傷不合影響因素及工藝改進

李常學

濟南鋼鐵股份有限公司煉鋼廠，山東 濟南250101

中厚板探傷不合影響因素及工藝改進

李常學

濟南鋼鐵股份有限公司煉鋼廠，山東 濟南250101

針對目前探傷鋼板合格率較低問題，分析生產中影響探傷主要因素為鋼水純凈度、鑄坯內部質量、下線堆垛換冷時間、合理的加熱保溫時間、熱處理方法等，并對各工藝過程作出相應的改進。

探傷；緩冷；熱處理；偏析

detection；Slow cold；Heat treatme；ntsegregation

前言

濟鋼中厚板產線生產的要求探傷鋼板，因探傷不合改判率較高。生產的探傷板主要鋼種有20R、16MnR、15MnNbR、16MnDR、Q345R、Q235R等鍋爐壓力容器用鋼板及Q345BH（Z15/25)、Q345C(-Z15/25)、Q345D、Q345E等高強度結構用鋼板等。保探傷的最大厚度為80mm。超聲波探傷工藝為人工探傷。超聲波探傷儀顯示探傷缺陷位置幾乎全部出現在厚度方向的中心，探傷不合部位主要集中在鋼板的頭部和邊部。

1、濟鋼中厚板生產線工藝流程

濟鋼中厚板生產線工藝流程：鐵水預處理→120t轉爐→爐外精煉（LF/LF→VD）→2100mm×270mm板坯連鑄機→下線緩冷/紅送→軋鋼加熱爐→軋機。

2、生產工藝對探傷不合的影響

2.1 精煉工藝對探傷合格率的影響

對09年1-4月份探傷不合板進行統計顯示，16MnR綜合探傷合格率為71.87%，而成分非常相近16MnDR、A516GR70等鋼種的探傷綜合合格率分別達到92.6%和93.7%。分析這三個鋼種的生產工藝，16MnDR、A516GR70均經過LF→VD精煉，而16MnR只經過LF精練處理。

分析認為，鋼液經過VD真空處理后，一方面鋼中的N、H、O等氣體元素減少，另一方面鋼中夾雜物有充分聚集、長大、上浮的機會，使非金屬夾雜物的數量明顯減少、尺寸變小，提高了鋼液的純凈度。表現為探傷合格率明顯提高。

2.2 連鑄坯下線堆垛緩冷與探傷合格率的關系

針對熱送探傷不合格率較高的38mm-50mm的部分鋼板，進行了冷熱送對比統計。實施連鑄坯堆垛緩冷工藝后，統計162批中，合格142批，合格率87.7%，比熱送坯軋制的探傷板合格率高13.2個百分點。

分析原因，一方面由于緩冷的作用使在冷卻過程中析出的過飽和氫有充分的時間能夠排除，另一方面由于緩冷相變及重復加熱的過程中都促進了C、Mn等元素的擴散，減輕了中心偏析[2]。這兩個方面都對改善中心缺陷提高探傷合格率具有促進作用。

2.3 軋鋼加熱爐加熱保溫時間與探傷合格率的關系

保證充足的加熱時間有利于組織的均勻和促進偏析元素的擴散，同時保證鑄坯的內在溫度與表面溫度一致，在軋制受力情況下，盡可能保證鑄坯的內外變形一致，避免由于加熱時間不足，鑄坯內外溫度差異較大，軋制變形不一致，鑄坯內部產生位錯微裂紋，導致探傷不合。

因此一般270mm 厚坯冷鑄坯加熱時間至少4小時，連鑄坯出爐溫度目標確定為1140℃～1180℃，才能確保加熱均勻，以促進偏析元素的擴散，減輕偏析。

2.4 軋機壓下量與探傷的關系

從規格對探傷合格率的影響看，壓縮比對探傷的影響是非常明顯的。在270mm板坯厚度一定的條件下，厚板特別是特厚板的壓縮比最小為3左右（80mm特厚板），造成壓縮比不足，資料表明一般低合金鋼保探傷，壓縮比在6左右，即270mm鑄坯一般軋機適合軋制規格為50mm左右的鋼板。軋機能力大，一次壓下量大也可以軋制更厚規格的鋼板。

研究表明：軋機壓下量對于探傷鋼板的影響主要體現在：單道次軋制壓下量大，保證變形滲透，可以明顯減輕原始組織中偏析、疏松、裂紋的影響。相反軋制力、壓縮比不足反而會加大疏松、偏析微裂紋以及中間裂紋的產生或擴展。導致探傷不合；另一方面，軋制力不足還會容易導致鑄坯的內外變形不一致，在鋼板內部產生位錯，位錯的加大，容易產生內部微裂紋導致探傷不合[1]。

2.5 熱處理對鋼板探傷不合的影響

為分析熱處理對探傷合格率的影響，試驗對探傷不合的鋼板板模擬現場工藝在900℃進行正火處理，取樣后與熱處理前鋼板組織進行對比分析。鋼板熱處理前在整塊板上呈現整個板面大面積的探傷不合；熱處理后鋼板上大部分區域缺陷已經不明顯，只是部分區域出現微小傷波，但區域較小，符合國家三級探傷標準。

將探傷不合板分別在熱處理前后取金相試樣磨拋后用4%硝酸乙醇溶液侵蝕，金相組織變化見圖-1，圖-2。熱處理前心部位組織為珠光體＋貝氏體＋鐵素體，熱處理后中心部位組織為珠光體＋鐵素體，帶狀組織由熱處理前連續狀轉變為熱處理后斷續狀，明顯偏析帶及貝氏體組織消失，從而減輕了由于嚴重偏析帶引起的探傷不合。

熱處理可以消除應力，減少偏析，均勻組織。正火是將鋼加熱到Ac3點以上溫度的奧氏體區域，保持一定時間后在空氣中進行冷卻，以獲得接近平衡狀態的組織。鋼加熱到Ac3點溫度后鐵素體、珠光體完成了向奧氏體的轉變，隨著加熱溫度的提高或保溫時間的延長，碳原子及合金元素的擴散越充分，奧氏體就越均勻，原始的缺陷如偏析就減輕。熱處理前后的金相組織也說明了這一點。

3、連鑄坯內部組織對探傷的影響

3.1 中心偏析

數據顯示，探傷不合鋼板中心存在嚴重的碳偏析、硫錳偏析。板坯中心部位組織為珠光體＋貝氏體＋鐵素體，由于碳在板坯心部的偏析，使鋼板中出現貝氏體組織，在熱應力和貝氏體組織應力的作用下使鋼板產生裂紋，而導致了探傷不合。

硫錳偏析使得板坯中心部位存在大量MnS塑性夾雜，雖然MnS本身并不會引起探傷不合，但在軋制過程中，MnS塑性夾雜易變形，與鋼基體界面引起裂紋。裂紋的產生與長大導致了鋼板探傷不合。

因此，保證鑄機設備狀況良好，控制中心偏析，是保證探傷合格的有效手段。目前，濟鋼對探傷連鑄坯質量控制中心偏析≤C類2.0級。

3.2 中心疏松和中間裂紋

分析軋制規格 ＞40mm的Q345B系列鑄坯中心疏松和鋼板探傷合格率的關系：當

鑄坯中心疏松1.0級時，鋼板的探傷合格率不足40%，當鑄坯中心疏松0.5級和0級時，鑄坯中心疏松和探傷合格率沒有明顯的對應關系。因此對于軋制厚規格鋼板，控制鑄坯中心疏松≤0.5級。

分析軋制規格 ＞40mm的Q345B系列鑄坯中間裂紋和鋼板探傷合格率的關系：當鑄坯中間裂紋1.0級時，鋼板的探傷合格率不足40%，當鑄坯中間裂紋0.5級和0級時，鑄坯中間裂紋和探傷合格率沒有明顯的對應關系。因此對于軋制厚規格鋼板，控制鑄坯中間裂紋≤0.5級。

4、結論

（1）在工藝上，采用VD真空精煉處理提高鋼水純凈度，提高壓縮比，下線堆垛緩冷，軋鋼加熱爐合理的加熱保溫時間，適當提高單道次壓下量，合理的熱處理工藝等，對提高探傷合格率效果顯著。

（2）改善鑄坯內部質量，控制中心偏析≤C類2.0級，中心疏松≤0.5級沒有中間裂紋或中間裂紋≤0.5級沒有中心疏松。

[1]HE Yuming, ZHU Bin, SONG Xiaoju, et al.

Investigation on Disqualification of Steel Plate. IRON AND STEEL, 2004,39(5): 20～22

[2]孫齊松，王新華，江東才，等.中厚板超聲波探傷不合缺陷分析及原因探討

Plate detection not affecting factors and process improvements

Li Changxue
Jinan iron and steel Co. Steelmaking Shandong Jinan 250101

According to the present rate lower flaw steel production problem, analyze the factors affecting detection for steel billet is dramatically, the internal quality, referral stacking change cold time, reasonable heat insulation time, heat treatment method, etc. And various process to make corresponding improvement.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.067

李常學（1979-），男（漢族），內蒙古赤峰人。2004年畢業于東北大學冶金工程專業。現為濟鋼煉鋼廠120區域連鑄車間助理工程師，從事連鑄工藝技術工作。