摘 要:采用宏觀觀察、化學(xué)成分分析、金相檢驗、能譜分析等方法,并結(jié)合鋼板的生產(chǎn)工藝,對 鋼板表面出現(xiàn)翹皮缺陷的原因進(jìn)行分析。結(jié)果表明:鑄坯在熱軋期間的高溫階段,產(chǎn)生了粗軋輥裂 紋,并在后續(xù)軋制過程中,裂紋繼續(xù)擴(kuò)展,最終在鋼板表面形成了翹皮缺陷。
關(guān)鍵詞:Q235B鋼;鋼板;翹皮缺陷;粗軋輥
中圖分類號:TG115.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號:1001-4012(2022)09-0042-03
解決鋼板表面缺陷問題一直是鋼鐵企業(yè)技術(shù)研 究的重點工作之一[1-2]。鋼板表面出現(xiàn)質(zhì)量問題會 使產(chǎn)品降級,嚴(yán)重時會直接將產(chǎn)品判廢,給企業(yè)造成 巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,對產(chǎn)品表面缺陷的產(chǎn)生原 因進(jìn)行分析,并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施,可以減少經(jīng)濟(jì) 損失,提升產(chǎn)品效益。
對265片表面存在翹皮缺陷的 Q235B 鋼板按 照厚度進(jìn)行統(tǒng)計,其中厚度為12mm 的有165片, 厚度為14mm 的有7片,厚度為22mm 的有2片, 厚度為35mm 的有1片。筆者采用宏觀觀察、化學(xué) 成分分析、金相檢驗、能譜分析等方法,并結(jié)合鋼板 的生產(chǎn)工藝,對 Q235B鋼板表面出現(xiàn)翹皮缺陷的原 因進(jìn)行了分析,并提出了工藝改進(jìn)的方向,以避免該 問題再次發(fā)生。
1 理化檢驗
1.1 宏觀觀察
鋼板表面翹皮缺陷的宏觀形貌如圖1所示。由 圖1可知:可見翹皮缺陷沿鋼板寬度方向分布,沿軋 制方向的寬度約為400~600mm,且沿軋制方向分 布無明顯規(guī)律;翹皮的一端與基體相連,另一端為自 由端,呈波浪弧線狀,如鱗片般翹起;缺陷嚴(yán)重處的 翹皮已經(jīng)呈條形彎曲不規(guī)則狀,且即將剝離或已剝 離鋼板表面僅留下凹坑。
1.2 化學(xué)成分分析
從表面存在翹皮缺陷的 Q235B鋼板取樣,利用 直讀光譜儀對試樣進(jìn)行化學(xué)成分分析,結(jié)果如表1 所示,可見試樣的化學(xué)成分符合 GB/T700—2006 《碳素結(jié)構(gòu)鋼》的要求。
1.3 金相檢驗及能譜分析
選取 表 面 存 在 翹 皮 缺 陷 且 翹 皮 尚 未 脫 落 的 Q235B鋼板,沿垂直于翹皮缺陷延展方向取樣,將 試樣切割、磨拋后對其進(jìn)行金相檢驗,結(jié)果如圖2所 示。由圖2可知:缺陷處翹起部位與基體間未完全 分離,根部仍有連接,且此位置存在高溫 Fe2O3,周 圍有極少量的氧化圓點[3-4] ;翹起部位與基體間夾有 兩層 Fe2O3,分別附著于分開的翹皮及基體表面位 置,且每層 Fe2O3 中都能觀察到 FeO 及 Fe3O4 層, 其中 FeO 層與基體和翹皮相連接,Fe3O4 層附著在 FeO 層外;試樣組織為鐵素體+珠光體,為正常組 織,缺陷周圍區(qū)域脫碳不明顯,但在翹皮一側(cè)的晶粒 略有長大。
利用能譜儀對翹皮缺陷周圍區(qū)域的氧化圓點進(jìn) 行分析,發(fā)現(xiàn)氧化圓點主要成分為 FeMnO3,是典型 的高溫氧化產(chǎn)物(見圖3)。
2 綜合分析
經(jīng)上述理化檢驗分析可知,鋼板表面缺陷的一 側(cè)與基體相連,未發(fā)現(xiàn)擴(kuò)展的裂紋,翹起部分的組織 與基體相近,并非氧化鐵皮,故判定該缺陷為翹皮缺 陷,不是裂紋或異物壓入缺陷;缺陷與基體之間銜接 處存在 Fe2O3,周圍存在極少量的氧化圓點。氧化 圓點產(chǎn)生的原因為:在高溫(約1000 ℃)干燥環(huán)境 中,金屬材料中的 Si,Mn元素經(jīng)過高溫氧化,形成 了圓點狀氧化物,即氧化圓點。隨著加熱溫度的升高,保溫時間的延長,氧化圓點的數(shù)量也隨之增加。 在高溫條件下,當(dāng)鋼板表面出現(xiàn)缺陷時,缺陷處的氧 勢會比其他位置的高,氧化圓點在該部位更易產(chǎn)生 并聚集。在缺陷周圍觀察到大量氧化圓點時,表明 在前一道加熱工序前,缺陷可能已經(jīng)存在,而在高溫 水蒸氣環(huán)境中,Si,Mn元素的氧化速率會隨著水蒸 氣的增加而變大,因此,在不具備足夠的保溫時間 時,鋼板也會出現(xiàn)少量的氧化圓點[5]。
該 Q235B 鋼板缺陷周圍存在的少量氧化圓點 可能產(chǎn)生于原始坯料的表面,也有可能產(chǎn)生于鋼板 的高溫軋制階段。因翹皮缺陷與基體分離位置的表 面均附著有 FeO 和 Fe3O4 組成的氧化皮,且兩層氧 化皮呈背對背貼合,故可以判斷缺陷是在產(chǎn)生氧化 皮后形成的,結(jié)合氧化圓點的判斷結(jié)果,推斷缺陷可 能是在粗軋階段產(chǎn)生的。缺陷處的翹起部分晶粒稍 有長大,且無明顯的金屬流變,進(jìn)一步說明缺陷是在 高溫階段形成的。
3 工藝檢查
因缺陷是在高溫階段產(chǎn)生的,且可能產(chǎn)生于粗 軋階段,故對鋼板的現(xiàn)場加熱工藝流程進(jìn)行檢查。 該 Q235B鋼板的要求出鋼溫度為1120~1180℃,實際出鋼溫度為1150~1165 ℃,可見出鋼溫度滿 足工藝要求。
對缺陷產(chǎn)生期間所用的粗軋輥進(jìn)行宏觀觀察, 發(fā)現(xiàn)粗軋輥沿著軸向分布有一條長約2.2 m、寬度 約10cm 的龜裂區(qū)域,裂紋開口較大且有一定深度, 屬于較為嚴(yán)重的開裂(見圖4)。
鋼板在壓下軋制過程中,鋼板表面與粗軋輥的 裂紋面相接觸,且鋼材在高溫階段具有很好的塑性, 所以容易被壓入粗軋輥的裂縫中,并在鋼板表面形 成小凸起。在后續(xù)軋制過程中,受鋼板壓下量的影 響,一部分凸起保留了下來,被碾壓成舌狀,經(jīng)過擴(kuò) 展、延伸,最終形成了翹皮缺陷,另一部分凸起在碾 壓過程中形成條狀,最終脫落。鋼板的變形量越大, 缺陷表現(xiàn)得越明顯,所以鋼板越薄,越易產(chǎn)生缺陷。
4 結(jié)論及建議
該 Q235B鋼板表面翹皮缺陷產(chǎn)生的原因是:鋼 板熱軋段的粗軋輥表面存在嚴(yán)重的龜裂現(xiàn)象,在高 溫階段鋼材因塑性高而被壓入粗軋輥的裂縫中,并 在后續(xù)軋制過程中形成了翹皮,且翹皮脫落后形成 了凹坑。
建議對軋制過程中的所有軋輥進(jìn)行檢查并及時 更換,以避免該類翹皮缺陷的產(chǎn)生,降低因產(chǎn)品降級 或報廢而產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)損失。
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