MG500 軋制劈裂原因分析

關文博， 劉 帥， 王 棟， 王 崢， 蘇曉波

（山西建邦集團通才工貿有限公司， 山西 曲沃 043400）

山西建邦集團通才工貿有限公司煉鋼廠，在供給軋鋼工序軋制MG500 時，出現鋼坯在18 架軋機后的穿水管出現劈裂，導致軋制生產無法順利進行。針對此現象，經過金相組織、硬度檢測等手段進行分析，明確了劈裂原因。

1 生產現狀

1.1 鑄機基本參數

山西建邦集團通才工貿有限公司煉鋼廠現有60 t頂底復吹轉爐三座，70 t 精煉爐2 座，六機六流方坯連鑄機三座，斷面分別為150 mm×150 mm 和160 mm×160 mm。主要生產鋼種為Q195、Q235、HPB300、HRB400 （E）、HRB500E、MG335、MG400、MG500、30MnSi、45-75 鋼、SWRH82B 等。其中1號連鑄機的設計基本參數見表1。

表1 連鑄機基本參數

1.2 MG500 軋制過程劈裂堵穿水管

1號連鑄機生產MG500，與軋鋼棒材軋制相匹配進行軋制。在軋鋼工序的軋制過程中，出現在終軋18 架后的穿水管出現劈裂現象，見圖1 和圖2。軋制過程出現劈裂現象在很大程度上會影響到生產的順利進行，且軋制過程中高溫鋼材在偏離了軋制軌跡后非常容易出現破壞、燒傷設備等現象。

圖1 穿水管劈裂現象

圖2 成品劈裂現象

2 金相組織與硬度分析

2.1 金相組織分析

取圖2 劈裂處樣品進行金相組織的分析。樣品在劈裂處切斷，并經過磨樣機進行研磨、拋光和4%的硝酸酒精侵蝕，經過清洗和吹干后在斷口可用肉眼發現清楚的不明亮斑，且橫截面和縱截面均有發現，見圖3 和圖4。

圖3 磨樣侵蝕后有不明亮斑（橫截面）

圖4 磨樣侵蝕后有不明亮斑（縱截面）

將處理后的樣品放置在Observe-A1m 德國蔡司金相顯微鏡下觀察，可以看到在鋼基體里面出現了明顯的異常組織，判斷為異金屬壓入[1]，且從縱截面可以清楚地看到鋼基體沿軋制方向存在晶粒變形的現象，而異常組織則不存在晶粒的變形，見下頁圖5 和圖6。

圖5 顯微鏡下的兩種組織（橫截面）

圖6 顯微鏡下的兩種組織（縱截面）

2.2 硬度分析

硬度試驗是一種在較短時間內對試樣僅做有限的輕微損壞來確定材料力學性能的試驗方法。

由于材料應力的影響，硬度試驗和拉伸試驗之間存在差異，因此難以用一種模型在兩個參數之間建立可靠的函數關系。但是，硬度值與抗拉強度值是正相關的，因此，在有限的適用范圍內，確立二者關系的經驗參數是可能的。

通過使用MHV-10Z 維氏硬度計測量鋼基體和異金屬組織的維氏硬度，并通過查找相應的國標推算出其相應的抗拉強度，數值見表1。從表1 數據可以看出正常基體和異金屬組織的硬度、抗拉強度存在較大差距。

表1 硬度測量情況

3 對異金屬組織源頭的查找

軋鋼軋制過程有異金屬壓入，通常有幾種原因：首先，軋機軋輥滾動體環形破碎脫落在軋制過程中壓入高溫的軋件上面；其次，軋機修復時堆焊材質隨著過鋼量的增加，疲勞破損，在軋制過程中壓入軋件；最后是鑄坯自身質量問題，鑄壞自身含有高溫難溶物質，在終軋最終變形中暴露出來[2]。

從金相組織分析和硬度檢測分析的結論來看，異金屬的組織為鐵素體加珠光體，且異常金屬組織顯示其C 含量低于鋼基體（MG500，w（C）為0.24%～0.28%），且通過硬度檢測其對應的抗拉強度在480 MPa。初軋輥道為了加強對鋼坯的咬合能力，經常在軋輥上進行點焊，但會在軋制過程中在鋼基體上留下壓痕，見圖7 和圖8。軋輥點焊使用的焊條為THJ422，成分為w（C）＝0.12%，w（Si）＝0.15%，w（Mn）＝0.40%，熔金抗拉強度大于430 MPa，因此推斷異金屬為初軋輥道上的堆焊材質在軋制過程中卷入鋼基體，進而導致成品劈裂。

圖7 初軋輥點焊

圖8 經過初軋機組后的壓痕

4 結論

MG500 在軋制過程中出現劈裂現象，通過金相組織分析，硬度檢測等手段，發現其主要原因是軋輥點焊的焊道壓入鋼基體導致變形量不一致。

通過減少軋輥點焊數量，強化焊道質量，及時檢查焊道情況并下線修復等措施等措施，有效減少了MG500 軋制劈裂現象。