REGT1低碳薄鋼板加工油桶穿孔滲漏原因分析

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(日照鋼鐵有限公司, 日照 276806)

REGT1低碳薄鋼板加工油桶穿孔滲漏原因分析

王剛,林柱,金偉,薛俊峰,王立濤

(日照鋼鐵有限公司, 日照 276806)

某公司使用規格為1.0 mm×1 000 mm的REGT1低碳薄鋼板加工鍍鋅油桶，不同批次產品均多次出現表面穿孔滲漏問題。采用宏觀分析、金相檢驗、掃描電鏡以及能譜分析等方法對油桶穿孔滲漏原因進行了分析。結果表明：穿孔內部存在肉眼可見的大顆粒夾雜物，油桶穿孔滲漏是由于復合夾雜物部位在油桶加工過程中引起應力集中從而產生裂紋，裂紋擴展并導致穿孔滲漏失效。根據分析結果對煉鋼和連鑄工藝進行針對性的調整后，極大地減少了類似油桶穿孔滲漏失效的發生。

低碳薄鋼板; 油桶; 穿孔; 滲漏; 夾雜物

低碳薄鋼板以較好的綜合性能以及良好的表面質量在各個領域均被廣泛應用。但是由于其生產工序多、精度要求高、厚度薄等因素，低碳薄鋼板非常容易出現孔洞、裂紋、起皮、壓入類等缺陷。其中孔洞是薄板缺陷中危害最大的缺陷之一，由于孔洞部位必須切除，因此降低了鋼板的成材率，同時導致下游客戶生產效率降低，嚴重時甚至導致嚴重的質量異議[1]。某公司使用規格為1.0 mm×1 000 mm的REGT1薄鋼板加工油桶，多個批次出現油桶滲漏現象。筆者通過對缺陷部位進行宏觀分析、金相檢驗、掃描電鏡及能譜分析，找出了油桶穿孔滲漏的原因，并提出了有效的改進措施和建議，可為該類問題的解決提供參考。

1 理化檢驗

1.1 宏觀分析

圖1a)為油桶穿孔處宏觀形貌，可見裂紋呈中間寬、兩頭窄形貌，缺陷部位附近無明顯的機械擦傷，屬于張力作用下拉裂形成的孔洞。對穿孔部位折彎后發現孔洞內有大塊異物，如圖1b)所示。

1.2 金相檢驗

對缺陷部位取樣進行金相檢驗，可以發現穿孔內有大塊疑似夾渣的黑色異物，同時附近基體還內嵌有多個小塊異物,見圖2。用4%(體積分數)硝酸酒精溶液侵蝕后未發現組織異常，見圖2和圖3。

圖1 失效件宏觀形貌Fig.1 Macro morphology of the failure part:a) morphology of the cracks; b) morphology of the large foreign body

圖2 穿孔處截面拋光態形貌Fig.2 Polishing state morphology of section of thepreformation location

圖3 穿孔處截面顯微組織形貌Fig.3 Microstructure morphology of section of theperformation location

1.3 掃描電鏡分析

為了進一步確定異物的組成，將穿孔部位折彎撕開后對暴露的斷面進行掃描電鏡(SEM)觀察，并對異物使用能譜儀(EDS)進行分析，確定其組成成分。

掃描電鏡下可以看到穿孔部位斷面上內嵌許多大小不一的顆粒物，顆粒物帶角，多為不易變形的脆性夾雜物；夾雜類孔洞的微觀特征是, 在孔洞的斷口上有大型脆性夾雜物，或聚集狀夾雜物和分層等缺陷，見圖4。孔洞缺陷板卷對應的連鑄坯中大型夾雜物含量明顯高于正常工藝條件生產的連鑄坯的[2]。對顆粒物進行能譜分析，結果顯示其主要含有氧、鈣、鋁、碳、鋅、磷、硫等元素，見圖5。

圖4 穿孔處壓彎后斷口SEM形貌Fig.4 SEM morphology of fracture of the performation locationafter bending

圖5 斷口表面異物能譜分析結果Fig.5 EDS analysis results of foreign body on the fracture surface

2 分析與討論

掃描電鏡能譜分析結果顯示油桶穿孔部位的異物主要為鈣、鋁復合氧化物夾雜，因夾雜物尺寸較大，達到肉眼可見級別，主要考慮煉鋼→連鑄過程中產生的大型夾雜物。鋁主要來源于脫氧產物，鈣主要來源于喂鈣線和精煉石灰，這些復合夾雜物在精煉過程中聚集長大，在澆鑄過程中被卷入中間包,最終被卷入鑄坯內；少量的鎂主要來源是耐火材料;而鋅元素是鍍鋅過程引入的，可以不予考慮。由于這些非金屬夾雜物的存在，鋼在變形時其基體的連續性被破壞，其工藝性能就會降低[3]。一方面在進行加工變形時夾雜物容易從基體上斷裂脫落，形成孔洞；另一方面在凝固時夾雜物與基體的線膨脹系數不同而形成內應力，在夾雜物周圍產生應力，使夾雜物與基體的界面極易產生微裂紋，微裂紋在后續加工過程中受到拉應力或切應力的作用發生擴展導致開裂。在油桶加工過程中，由于復合型夾雜物與基體變形量不同，導致夾雜物與基體之間產生微裂紋，在外力的作用下，裂紋擴展，最終導致形成砂眼，造成穿孔滲漏。薄板厚度僅為1.0 mm，冷軋產品的規格越薄則夾雜物的危害性越大，基板產生孔洞的概率就越大,在軋制力的作用下嚴重的會形成穿孔。因此，控制好煉鋼過程中的夾雜物含量是解決該類問題的關鍵[4-5]。

3 結論及建議

REGTI低碳薄板加工成油桶后發生穿孔滲漏是由鋼材澆鑄過程中卷入復合夾雜物導致的。這些大型夾雜物一般通過澆包擋渣和在中間包中上浮去除，其進入鑄坯主要是由中間包液面波動形成匯流漩渦導致的。另外對該鋼種其他幾個批次的穿孔滲漏缺陷進行分析得出的結論基本一致。

在生產中一方面要避免敞澆時間過長,中間包溫度過低和生產節奏過快都會使孔洞缺陷率增加；其次，控制包內鐵液的過熱度，保證鋼液中夾雜物的聚集長大、上浮，同時給夾雜物適當時間上浮；最后，生產過程中減小拉速的變化，防止中間包水口堵塞，避免結晶器液位波動引起的卷渣和其他夾雜物，并在澆鑄中避免換渣、沖棒等異常操作行為。實施以上措施后，油桶的穿孔滲漏失效得到了有效的控制。

[1] 陳連生,楊棟,宋進英,等. 冷軋板孔洞類缺陷成因分析及研究[J]. 鋼鐵釩鈦,2014,35(2):118-124.

[2] 方淑芳. 冷軋板中夾雜類孔洞缺陷的形成原因[J]. 理化檢驗-物理分冊,2003,38(10):504-508.

[3] 呂建剛,肖李鵬. 鋼中非金屬夾雜物及其金相檢驗[J]. 理化檢驗-物理分冊,2015,51(4):229-233.

[4] 陳培敦,馬正偉,陳茂敬,等. 冷軋板孔洞、翹皮原因分析[J]. 中國重型裝備,2011(4):33-36.

[5] 王健,吳漢科,房錦超. 冷軋板孔洞缺陷成因分析[C]∥2014年全國軋鋼生產技術會議論文集. 無錫:[出版者不詳],2014:243-248.

CauseAnalysisonPerforationandLeakageofOilDrumsMadeofREGT1LowCarbonSteelSheet

WANGGang,LINZhu,JINWei,XUEJunfeng,WANGLitao

(Rizhao Steel Co., Ltd., Rizhao 276806, China)

REGT1 low carbon steel sheets with specification of 1 mm×1 000 mm were used to make oil drums in a company, and surface perforation and leakage appeared in several batches of products. The reasons for the perforation and leakage were analyzed by means of macro analysis, metallographic examination, and scanning electron microscope and energy spectrum analysis. The results show that there were several visible large particles in the material at the perforation location. The perforation and leakage of the oil drums was because of the composite inclusions which caused stress concentration and cracks around them during the machining of the oil drums. The cracks continuously propagated and resulted in the leakage failure. According to the analysis results, the steel making and continuous casting technology was adjusted, which greatly reduced the occurrence of similar perforation and leakage failure of the oil drums.

low carbon steel sheet; oil drum; perforation; leakage; inclusion

2016-12-16

王 剛(1982-),男,工程師,學士，主要從事鋼鐵產品物理性能檢測，252317018@qq.com

10.11973/lhjy-wl201712014

TG142.1; TG115

B

1001-4012(2017)12-0909-03