鋼板邊部黑線裂紋分析

趙孝倫

（濟鋼中厚板廠，山東 濟南 250101）

0 前言

中厚板鋼板在軋制過程中會出現了各種各樣的表面缺陷，其中表面裂紋是表面缺陷中最出現多的一種， 按形態主要分為有縱裂紋、橫裂紋、網裂、星裂。 近期濟鋼在4300mm 軋機調試過程中出現了一種新的裂紋形態——邊部黑線裂紋，造成鋼板的改判率增加、成材率降低。為找出產生邊部黑線裂紋的原因，我廠組織攻關，采取了大量對比試驗、數據統計、電鏡掃描等方式進行分析研究，通過采取有效措施，有效控制了該類缺陷。

1 裂紋成因分析

1.1 裂紋形態

邊部黑線裂紋形態如圖1 所示，鋼板的邊部黑線裂紋，通常分布在據鋼板兩邊部，沿軋制方向，平行于鋼板邊部，缺陷體較尖銳、細小。距邊部20-40mm 左右。

圖1 鋼板邊部黑線裂紋

1.2 金相分析

圖2 金相照片

圖3 尖端組織照片

割取裂紋對應試樣，拋光后用光學顯微鏡觀察其裂紋形貌如圖2所示，裂紋從邊部開裂，向縱、橫向中心延伸，與鋼板表面呈一定角度夾角，裂紋長度可達9mm 以上。

用4%硝酸酒精腐蝕，觀察裂紋金相組織如圖3 所示，在裂紋兩側晶粒完整，無明顯晶粒長大、變形，無明顯氧化原點及嚴重脫碳層。

1.3 電鏡掃描分析

裂紋的尖端電鏡掃描照片及對應能譜分析如圖4 所示。裂紋尖端形成了微孔狀富Si、Mn 區，電鏡掃描未見保護渣成分。

圖4 電鏡掃描照片

表1 各點元素含量

1.4 鋼板規格對應軋制試驗

軋制后鋼板顯示，鋼板軋制厚度不同，黑線與邊部的距離也存在差異，由300mm 厚鑄坯軋制成不同規格鋼板時，邊部黑線裂紋對應位置如表2 所示。

表2 邊部黑線裂紋對應位置

用不同厚度的鑄坯，來軋制相同厚度的鋼板，其邊部黑線裂紋對應位置也有差別，現場缺陷表明，鑄坯厚度越小，邊部黑線缺陷離邊部越遠，鑄坯厚度越大，缺陷距離也邊部越近。

在一定時期內，濟鋼3 臺大斷面板坯連鑄機生產的不同厚度鑄坯供4300 軋機軋制，因邊部黑線而造成的改判也不同，如表3 所示：

表3 邊部黑線改判率

2 邊部黑線裂紋形成原因探討

鑄坯在軋制的過程中，其變形形狀和軋制壓下量有關，當壓下量足夠大時，軋制力直接滲透到鑄坯芯部，因芯部溫度較高，最容易發生變形，鑄坯中間變形量大于上下表變形量，窄邊中間向外突出，稱為單鼓變形，如圖5 所示。

圖5 單鼓變形

當軋制壓下量偏小時，軋制力不能有效滲透到鑄坯芯部，造成鑄坯上下表變形量大于鑄坯中間，鑄坯上下表相對于中間向外鼓，稱為雙鼓變形如圖6 所示。

圖6 雙鼓變形

鑄坯邊角部金屬屬于二維傳熱， 在軋制過程中始終處于低溫狀態,韌塑性差。 發生單鼓變形時，邊角部金屬被壓平到鋼板上表面，形成有別于附近的組織形態，導致軋件邊部沿長度方向產生“黑線裂紋”缺陷[1]。

合理地優化軋機壓下量，可減輕或消除邊部黑線裂紋缺陷。

3 結論

1）邊部黑線裂紋主要和軋機壓下量過大有關，鑄坯發生單鼓變形，邊角部金屬被壓平到鋼板上下表面，形成邊部黑線裂紋。

2）合理優化軋機壓下量可減輕或消除鋼板邊部黑線裂紋。

［1］王曉南,邸洪雙,等.熱連軋粗軋調寬軋制過程邊角部金屬流動三維數值模擬[J].物理學報,2009,58(專刊)：84-87.