控冷鋼板出現拱形和凹形缺陷的分析

李新宇，宋 欣，李 偉，王 川，李文剛，張軍冬

（五礦營口中板有限責任公司，遼寧 營口115000）

隨著新一代超快冷技術的廣泛應用，設備冷卻能力得到了極大提升。但隨著冷卻能力的提升，控冷鋼板在寬度方向上更容易產生拱形或凹形瓢曲。本文結合實際生產情況，進行大量實驗和分析，找到了問題產生的原因并采取了對應措施，并取得了良好的效果。

1 板形缺陷示意圖（見圖1和圖2）

圖1 拱形

圖2 凹形

2 板形缺陷原理分析與驗證

2.1 原理分析

選取了一塊水冷后出現拱形的鋼板進行金相分析（Q355B，規格60 mm×2 400 mm，終冷溫度630℃，下表水比/上表水比為1.6），圖3為鋼板的整體形貌。圖4為鋼板的上近表組織（“黑點”上方為上近表）。可見，“黑點”上方的晶粒更加細小（為上近表，晶粒度9.5級），“黑點”下方的組織相對粗大（晶粒度8級）。從鋼板的上近表到黑點的厚度為8.5 mm。為了方便稱呼，暫將這8.5 mm的組織稱為“激冷層”。經測量，下表的“激冷層”厚度為4.5 mm。

可見，此片出現拱形的鋼板的上激冷層厚度大于下激冷層厚度。激冷層內珠光體相對細小，而珠光體的結構為鐵素體薄層和滲碳體薄層相互交替的層狀復相物。珠光體相對細小，則意味著鐵素體薄層和滲碳體薄層的層間距更加接近。但由于鐵素體和滲碳體的晶格并不一致，片層間距越小則單位體積內的晶格畸變越多。晶格畸變增多，則會導致體積增大。由于此片鋼板的上激冷層厚度大于下激冷層厚度，所以理論上，上激冷層體積應大于下激冷層體積，相變結束后鋼板應產生拱形瓢曲[1]。

另外，對于控冷過程中產生的其他組織的單位體積大小，根據理論應為：馬氏體體積＞貝氏體體積＞托氏體體積＞索氏體＞珠光體[2]。

圖3 出現拱形的鋼板

圖4 過渡層（X25）

圖5 近表激冷層組織（晶粒度9.5級）

圖6 正常組織（晶粒度8級）

2.2 原理驗證

為了驗證水比對板形的影響，進行了系列水比試驗。試驗鋼板牌號為Q355B，規格為40 mm×2 600 mm，終冷溫度為650℃，冷速為10℃/s，水比試驗范圍為1.4～2.6之間（下表水量/上表水量），總水量保持一致。鋼板下線36 h后，測量鋼板的橫瓢程度（見表

1），水比與鋼板橫向瓢曲的關系見圖7。

表1 鋼板的橫瓢程度

圖7 水比與鋼板橫向瓢曲的關系

可見，水比在2.2以上時，上激冷層厚度＜下激冷層厚度，鋼板產生凹形橫瓢；水水比在1.9～2.1之間時，上下激冷層厚度基本等同，鋼板板形基本平整；水比在1.8以下時，上激冷層厚度＞下激冷層厚度，則鋼板產生拱形橫瓢，試驗結果與推測一致。

3 改善措施和效果

根據試驗結果，后續將水比根據鋼板的寬度和水溫等因素在1.9～2.1之間進行調整，批量生產的數據顯示：鋼板的瓢曲率從33.2%下降至5.1%，效果顯著。

4 結論

造成中厚板在控冷過程中，鋼板寬度方向上產生拱形或凹形瓢曲缺陷的主要原因是厚度方向上冷卻不均。導致上下“激冷層”厚度不同，激冷層內組織細小，晶格畸變較多，導致組織膨脹。“激冷層”較厚的一側膨脹程度＞較薄的一側，導致“激冷層”較厚的一側向較薄的一側發生彎曲。對應措施為根據板形調整水比。