中厚板軋材探傷不合的原理分析與措施

肖強

（萊鋼型鋼煉鋼廠，山東 萊蕪 271126）

1 概述

萊鋼生產的Q345GJC鋼板，厚度為30mm，用戶在部分鋼板橫切面發現斷口有一條不連續線條狀分離層，并且使用測厚儀測量鋼板厚度時出現多處測不透的情況。

2 煉鋼工序影響軋材探傷不合的原因

對探傷不合的鋼板取樣做檢驗分析如下：

圖1 銑床加工后照片圖

圖2 磁粉探傷照片

因鑄坯內部質量原因造成軋材探傷不合的原因主要有四個，分別是氫致裂紋，鑄坯內部的中心偏析與裂紋，鑄坯內部的夾雜物和鑄坯內部的帶狀組織發達。

2.1 氫致裂紋

當軋材的TS≤690的時候，要求鑄坯內部的氫含量小于2PPM，當軋材的TS≧690的時候，要求鑄坯內部的氫含量小于1PPM。氫喜歡聚集在鑄坯中心偏析處，因此我們要解決好鑄坯的中心偏析。

對于探傷，我們可以根據探傷的波形來分析鑄坯的內部缺陷，若鑄坯內部有氫裂紋，在探傷時，當射線從鑄坯上表面射下來碰到鑄坯內部的氫裂紋的上表面時，會向上反射，碰到氫裂的下表面時，也會向上反射，我們會在接收到的波形上得到這樣類似于小山一樣的波形，通過對波形的判斷，我們可以推斷出鑄坯內部的缺陷在鑄坯中的位置。

2.2 鑄坯的中心偏析

板坯普遍存在的問題是中心質量較差，而后續工藝也無法使在凝固過程中形成的中心缺陷得到較大的改善。絕大部分連鑄坯受到現有冶煉設備及工藝的限制，其化學成分不穩定，導致連鑄坯內部偏析、疏松、縮孔等缺陷嚴重，對產品強度、韌性等指標有很大影響。中心偏析的等級如果超過B級，就會對軋材的探傷性能造成影響。

2.3 鑄坯內部夾雜物

鑄坯凝固時，在三角區的上部，是夾雜物容易聚集的位置，在鑄坯的內弧1/4處易產生夾雜物的聚集，因此我們必須先要做坯樣，通過熱鹽酸酸洗來看坯樣的低倍，做到預防為主，避免造成大量的廢品。酸洗時用50%濃度的鹽酸，加熱到71～91度，加熱時間15～30分鐘。

2.4 鑄坯中心帶狀組織發達

鑄坯的中心偏析很難控制，如某鋼種C:17，Mn：120，在鑄坯中心偏析處，C有可能達到25，Mn有可能達到180，產生的原因是冷卻速率不一樣。解決中心偏析有五個措施：

2.4.1 平均澆注過熱度小于20度，最好是10～20度。

2.4.2 水溫：結晶器水和二冷水的溫度要小于30度。冷卻水溫升高，會導致凝固前沿變的更長。有時我們會發現，冬天時中心偏析輕一些，夏天要重一些。

2.4.3 輥縫：扇形段的輥縫精度高時，會減弱中心偏析。

2.4.4 拉速過快：拉速過快也會導致凝固前沿變的更長，會加重中心偏析。

2.4.5 采用動態輕壓下：采用動態輕壓下可以明顯改善鑄坯的中心偏析，但各個鋼鐵廠各自的工藝條件不一樣，必須要對輕壓下的壓下區間和壓下量進行優化，要針對不同的鋼種和不同的斷面進行試驗，找到最佳的控制模型。

3 軋鋼工序導致軋材探傷不合的原因

3.1 軋材的氫致裂紋導致探傷不合

不管是連鑄坯還是軋材都要解決氫致裂紋的問題，解決這個問題的關鍵是實行緩冷，下面是對連鑄坯和軋材的緩冷的措施：對連鑄坯和軋材，只有當溫度在200～600度時，鑄坯中的氫才會溢出，若溫度低于200度，就沒有作用了。根據經驗：

200 mm厚度的鑄坯，要緩冷48小時；

300 mm厚度的鑄坯，要緩冷72小時。

對于軋材：同樣要進行緩冷：

35 mm厚度的軋材，在300～600度時，要緩冷4小時。

50 mm厚度的軋材，在300～600度時，要緩冷6～8小時。

75 ～100 mm厚度的軋材，在300～600度時，要緩冷12小時。

35 mm的板材探傷是一個界限，超過35mm后，探傷合格率會下降。

而且，只要按上面的要求對軋材進行緩冷，即使連鑄坯內部的氫含量超標，軋材也能順利的通過探傷檢測，也就是說只要軋鋼工序的緩冷控制得當的話，可以忽略煉鋼工序氫致裂紋的影響。但我們為了保險起見，還是要對鑄坯的氫含量進行控制，對連鑄坯和軋材分別進行緩冷，確保探傷能達到較高的合格率。

3.2 探傷與軋制壓下量的關系

探傷不只和鑄坯的中心質量有關，還和軋材的壓下量有關。而且壓下量的大小能改善中心偏析，關鍵是看哪一道軋制道次的壓下力能穿透鑄坯截面，能把鑄坯的中心裂紋捏合。

以250mm厚度為例，我們可以軋制5個道次

第一道次：軋到220mm；

第二道次：軋到180mm;

第三道次:軋到150mm

第四道次:軋到130mm

第五道次：軋到100mm

在初軋時，當軋制的壓下量大于50%的時候，壓下力才可以穿透整個截面，捏合鑄坯的中心缺陷。但要保證每次的壓下量大于15%，而且下一次的壓下量要大于上一次的壓下量，最后一個道次要更高一些。每次壓下量很小，采用增加軋制道次是沒有效果的。采用逐步增強的壓下量這種方式進行軋制，可以使探傷的合格率大大提高。軋制道次越少越好，這取決于扭矩，3～4個道次最好，特別是最后兩個道次更關鍵。

關于精軋，根據軋材的最終尺寸，精軋時是厚度至少是最終軋材的兩倍厚，所以我們在設計初軋時，雖然要求每個道次的壓下量要大于15%，但也不能太大，還要保證精軋時的厚度是成品的兩倍厚，否則，保證不了軋材的力學性能，因此，初軋重點控制分層，精軋重點控制性能，兩方面都要選擇合適的合適的軋制工藝，才能把探傷和性能都保住。

結語

綜上所述，在軋鋼工序要想提高探傷合格率，重點要做好以下五個方面的工作：

3.1 連鑄坯下線后一定要按要求進行緩冷；

3.2 連鑄工序要實行低過熱度澆注；

3.3 軋制道次越少越好，每道次壓下量要越來越大；

3.4 每道軋制道次的壓下量要大于15%，特別是最后兩個軋制道次更重要；

3.5 對初軋和精軋的壓下量要合理分配。對于軋制需要展寬的坯子，不能用較薄的坯子來軋，用合適厚度的鑄坯來軋制合適厚度的板材，即滿足探傷，又滿足性能。

[1]李鳳格.板坯連鑄新工藝、新技術與質量控制實用手冊，北京冶金出版社，2005.

[2]蔡開科，程士富.連續鑄鋼原理與工藝[M]，北京：冶金工業出版社，1999.