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冷鐓鋼盤條冷鐓不合格的原因分析-金相顯微鏡
摘要：分析了冷鐓鋼盤條冷鐓不合格的原因，提出了改進(jìn)措施。措施實(shí)施后冷鐓合格率大幅度提高。
關(guān)鍵詞：冷鐓鋼；盤條；裂紋
1概述
高線廠在試軋冷鐓鋼盤條初期，部分批次盤條冷鐓合格率較低，究其原因主要是由于盤條表面裂紋造成的。為了弄清盤條表面裂紋產(chǎn)生的原因，對不同規(guī)格的成品及對應(yīng)的軋制過程圓鋼進(jìn)行了低倍和高倍檢驗(yàn)，并結(jié)合冷鐓鋼的冶煉和軋制工藝，對盤條表面裂紋的形成機(jī)理進(jìn)行了初步分析，并提出了改進(jìn)措施。
2試驗(yàn)方案
為了弄清盤條表面裂紋產(chǎn)生原因，分鋼種對共262支Φ70、Φ23、Φ20mm的圓鋼進(jìn)行了低倍酸洗和金相檢驗(yàn)，金相檢驗(yàn)樣取自圓鋼樣上有裂紋處，缺陷檢驗(yàn)面為圓鋼樣橫截面。
3試驗(yàn)結(jié)果及分析
圓鋼低倍酸洗結(jié)果見表1。根據(jù)酸洗后試樣表面形貌，把缺陷分為平行通長裂紋、一條通長裂紋、斷續(xù)紋三種類型，三類缺陷中平行通長裂紋zui多，斷續(xù)裂紋zui少，一條通長裂紋其次。
3.1試樣表面有平行通長裂紋情況
3.1.1試驗(yàn)結(jié)果
(1)低倍檢驗(yàn)及分析
從酸洗結(jié)果來看，有兩條平行通長裂紋的較多，在Φ70mm、Φ23mm圓鋼以及成品上均有。無論是8A、還是35K，其形貌基本一樣。但不同試樣兩條平行通長裂紋之間的間距大小略有不同，Φ70mm圓鋼在8.6～11.4mm之間，Φ23mm圓鋼在3.0～5.0mm之間，Φ20mm在3.0mm左右。Φ70mm圓鋼的兩條平行通長裂紋均位于其天地面，對稱面沒有裂紋。
(2)金相檢驗(yàn)分析
取酸洗后試樣表面有平行通長裂紋的Φ70、Φ23圓鋼試樣進(jìn)行金相分析，金相取樣部位在通長裂紋處，金相檢驗(yàn)結(jié)果見圖1。由圖1可見，裂縫處脫碳不明顯，尾部圓鈍，和盤條表面成銳角，且該形貌裂紋產(chǎn)生的部位均在軋件的天地面。
3.1.2結(jié)果分析
根據(jù)以上低倍、金相檢驗(yàn)結(jié)果，初步認(rèn)為該類缺陷是由以下原因引起的。
(1)軋制中心線調(diào)整不當(dāng)，導(dǎo)致軋件中心偏離軋制中心線，造成軋件上的單側(cè)耳子(見圖2)。耳子在后續(xù)道次軋制之后，在成品上形成折疊，影響線材產(chǎn)品的冷鐓性能。冷頂鍛檢驗(yàn)時(shí)缺陷表現(xiàn)為單側(cè)通長縱向裂紋。
(2)導(dǎo)衛(wèi)裝置安裝位置與孔型中心線若發(fā)生相對偏差，在導(dǎo)衛(wèi)對軋件的夾持作用下，導(dǎo)衛(wèi)使軋件偏離軋件中心線，在孔型中發(fā)生如下圖2所示單側(cè)耳子現(xiàn)象。
圖2軋件單側(cè)耳子示意圖
(3)軋機(jī)的軸向定位精度得不到保證或調(diào)整不當(dāng)，軋輥發(fā)生錯(cuò)輥現(xiàn)象，造成軋件上的錯(cuò)輥缺陷，在后續(xù)道次軋制后，在成品上形成折疊，影響線材產(chǎn)品的冷鐓性能。
3.2試樣表面有一條通長裂紋情況
3.2.1試驗(yàn)結(jié)果
(1)低倍檢驗(yàn)分析
Φ70mm、Φ23mm圓鋼及成品上產(chǎn)生一條通長裂紋的情況也較多，該形貌裂紋一般在軋件的天地面或在軋件輥縫處，其形貌見圖3。
圖3一條通長裂紋低倍酸洗后形貌(8A，Φ20mm成品)
(2)金相檢驗(yàn)分析
取表面有一條通長裂紋的試樣進(jìn)行了金相檢驗(yàn)(見圖4)。由金相檢驗(yàn)結(jié)果知，大多裂紋處脫碳不明顯，尾部圓鈍，和盤條表面成銳角。并且裂紋形貌基本相同。酸洗的試樣其裂紋被腐蝕變寬、變深。
為了進(jìn)行對比，取外購GCr15鑄坯軋制的盤條進(jìn)行了檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其表面也有裂紋，GCr15盤條表面裂紋形貌見圖5，其裂紋處脫碳不明顯，尾部圓鈍，和盤條表面成銳角，和冷鐓鋼系列盤條表面裂紋形貌基本相同。
3.2.2結(jié)果分析
經(jīng)分析，產(chǎn)品上產(chǎn)生一條通長裂紋的情況主要是由以下原因造成的。
(1)在軋制過程中由于單側(cè)耳子造成的平行通長裂紋，一條較深，另一條較淺，淺的裂紋經(jīng)變形延伸消失而深裂紋經(jīng)軋制延伸后不能消除，從而表現(xiàn)為一條通長裂紋，該形貌裂紋一般在其一邊有不明顯的與其平行的印痕。
(2)在軋制過程中，在道槽、導(dǎo)衛(wèi)等某一處有一凸點(diǎn)，嚴(yán)重劃傷了軋件，經(jīng)軋制后不能消除而形成一條通長劃痕，酸洗后表現(xiàn)為一條通長裂紋，該形貌裂紋可發(fā)生在軋件的四周任一位置。
3.3試樣表面有斷續(xù)裂紋情況
3.3.1試驗(yàn)結(jié)果
(1)低倍檢驗(yàn)分析
在軋件上無通長裂紋，四周有斷續(xù)裂紋這種缺陷也較多。該形態(tài)裂紋表現(xiàn)為無規(guī)則的小裂紋，一般Φ70mm圓鋼上每條裂紋長約15mm，在Φ23mm圓鋼及成品上相對較短、較淺，一般軋件四周均有，兩旁相對較多，天地相對較少。
(2)金相檢驗(yàn)分析
取酸洗后表面無通長裂紋，四周有斷續(xù)裂紋的Φ70進(jìn)行金相分析(見圖6)發(fā)現(xiàn)，其裂紋兩旁有脫碳或輕微脫碳現(xiàn)象，并且有向試樣內(nèi)部延伸的趨勢。圖6(a)裂縫兩邊脫碳明顯，圖6(b)裂縫附近有氧化質(zhì)點(diǎn)且脫碳，圖6(c)、6(d)在酸的腐蝕下變寬、變深的裂紋的末端，有向基體延伸的小裂紋。
3.3.2結(jié)果分析
根據(jù)以上低倍、金相檢驗(yàn)結(jié)果分析，認(rèn)為產(chǎn)品表面有斷續(xù)裂紋主要是由于鑄坯近表面缺陷(主要為內(nèi)部角裂)在軋制過程中暴露，造成軋件前期出現(xiàn)裂紋缺陷，該缺陷如果較深，則成材后還存在，將造成冷鐓開裂；深度較淺，則成材后不再存在，冷鐓不開裂。其影響因素主要有：
(1)中間包水口位置對內(nèi)部角裂的影響
冷鐓鋼連鑄采用全保護(hù)澆注，浸入式水口對中情況對小方坯角部內(nèi)裂有一定影響。浸入式水口不對中，特別是水口鋼流偏向結(jié)晶器角部時(shí)，更易產(chǎn)生內(nèi)部角裂。這主要是角部是二維傳熱，凝固較快，zui早形成氣隙，不均勻傳熱程度較大，當(dāng)鋼流偏向銅管某一角部區(qū)域時(shí)，由于注流偏斜及局部沖刷凝殼，容易使該角部凝固殼相對減薄，從而導(dǎo)致坯殼的強(qiáng)度和剛度降低，裂紋敏感性增強(qiáng)。
(2)中包鋼水過熱度對內(nèi)部角裂的影響
當(dāng)中包鋼水過熱度較大、拉速偏高時(shí)，容易引起結(jié)晶器水縫中水的間斷沸騰和坯殼變形，并使坯殼平均厚度減薄，因而坯殼的強(qiáng)度和剛度降低，容易在不均衡力作用下使初生坯殼產(chǎn)生拉裂。但低過熱度、慢拉速內(nèi)部角裂仍然存在，說明僅從鋼水過熱度和拉速控制內(nèi)部角裂的發(fā)生是不夠的，還必須從設(shè)備入手，消除鑄坯冷卻不均的因素。
(3)結(jié)晶器設(shè)備因素對內(nèi)部角裂的影響
各種造成結(jié)晶器內(nèi)凝殼不均勻的原因也是產(chǎn)生小方坯內(nèi)部角裂的主要原因。在結(jié)晶器使用后期，方坯內(nèi)部角裂發(fā)生率較高。這是因?yàn)殡S著結(jié)晶器使用次數(shù)的增加，結(jié)晶器的磨損、變形和內(nèi)表面不平整度也增加，結(jié)晶器錐度減小，甚至可能出現(xiàn)結(jié)晶器銅管的菱形變形，這些都會(huì)導(dǎo)致方坯內(nèi)部角裂的產(chǎn)生。
(4)二次冷卻設(shè)備及工藝對內(nèi)部角裂的影響
二次冷卻不均勻會(huì)加劇方坯內(nèi)部角裂的產(chǎn)生，特別對高拉速鑄機(jī)而言，二次冷卻系統(tǒng)是影響鑄坯內(nèi)部質(zhì)量zui敏感的地方。造成二次冷卻不均勻的因素有：1)個(gè)別噴嘴安裝不對中；2)四側(cè)的水量不均勻；3)噴嘴噴射角度過大或過小，造成角部過冷或冷卻不足。
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