ASP熱連軋裂紋原因分析及改進對策

李廣遠

(山東鋼鐵股份有限公司,山東 濟南250101)

1 前言

濟鋼ASP熱連軋產線于2005年建成投產，截至目前，產品已覆蓋普碳、低合金、汽車用鋼、高級別管線和石油套管等，隨著降成本工作的開展，鋼帶裂紋缺陷呈增多趨勢，嚴重影響產品合格率，并出現質量異議。因此，筆者針對連鑄連軋工藝條件下典型的Q235B裂紋缺陷進行分析，查明缺陷產生原因，采取相應對策，為實際生產提供理論和技術支持。

2 熱軋鋼帶裂紋類型及宏觀形貌

Q235B裂紋主要是邊裂（如圖1中a所示）和布滿鋼帶整個表面的小縱裂(如圖1中b所示)；邊裂有明顯裂口，小縱裂（條狀）距鋼卷邊部較遠，遍及鋼帶寬度中間部位。

圖1 熱軋鋼帶邊裂及裂紋形貌

3 熱軋鋼帶裂紋微觀檢驗分析

利用光學顯微鏡、掃描電鏡等手段，對裂紋鋼帶成品檢驗分析。

3.1 金相分析

3.1.1 邊裂。邊部裂紋金相組織分析結果如圖2所示。由金相組織看出，裂紋附近有明顯脫碳現象，無裂紋處組織正常，裂紋深度大于200um，這類裂紋在鑄坯上已經形成，由軋制擴展造成；而鋼帶局部位置晶粒粗大，存在過燒情況。

3.1.2 小縱裂。小縱裂金相組織分析結果如圖3所示。由金相組織看出，裂紋很淺（小于50um），裂紋周圍晶粒粗大，有明顯的脫碳現象。

圖2 邊裂金相組織

圖3 冷彎后小縱裂形貌及金相組織

3.2 能譜分析

3.2.1 邊裂。超聲波清洗邊裂試樣后，在SEM電鏡上面進行斷口、軋制面的形貌及成分分析。由能譜分析可以得知，譜圖1基體主要是氧化鐵，譜圖2基體主要是氧化物夾雜。

表1 試樣掃描結果

3.2.2 小縱裂。如圖4所示，小縱裂周圍存在密集分布的點狀夾雜，成分以硫化錳（鐵）、錳硅酸鹽為主，同時有磷存在。從點狀夾雜的分布和尺寸看，可能是以共晶形式或者高溫加熱后冷卻過程中析出的夾雜，能嚴重脆化奧氏體組織，使鋼在軋制過程中開裂。

圖4 裂紋附近點狀物

表2 點狀物掃描結果

3.3 夾雜物分析

3.3.1 邊裂。通過對邊裂處進行夾雜物電鏡分析，鋼的S含量較高（0.020%），錳含量較低，造成Mn/S比低，容易導致鑄坯裂紋，硫化物夾雜含量較高，從評級情況看A類達到3級。

表3 邊裂夾雜物掃描結果

觀察發現，基體中存在大量細長硅酸鹽類夾雜物，如圖5所示。軋制過程中，這些夾雜物對基體起割裂作用，成為裂紋發展源。

表4 邊裂夾雜物掃描結果

3.3.2 小縱裂。從掃描結果表5看出，硅酸鹽夾雜出現了Si含量非常高的情況，說明硅脫氧合金化過程中形成富集。

表5 小縱裂夾雜物掃描結果

4 裂紋產生原因及采取措施

4.1 保證脫硫效果

從夾雜物情況看，主要是硫化物夾雜，由于取消LF工藝缺少脫硫手段，現在主要通過加頂渣解決，但脫硫效果有限；在目前的工藝情況下，必須保證吹氬時間大于15分鐘，另外喂線后杜絕爆吹。

4.2 強化脫氧、保護澆注過程管理

由于降成本力度較大，合金定額減少，是否存在脫氧不良的問題，保護澆注是否穩定，需要進行研究，從鋼帶表面的小縱裂看，很可能是由于氣泡所引起。

4.3 保證鑄坯加熱均勻性

從出現裂紋多爐次看，加熱溫度正常，但試樣局部存在晶粒粗大現象，鑄坯部分位置存在過燒。在取消LF工藝后鑄坯質量下降，尤其是夾雜物含量上升，應從加熱制度、軋制工藝上進行優化彌補鑄坯質量下降帶來的缺陷。