濟(jì)鋼ah32高強(qiáng)度船板表面裂紋形成原因分析

濟(jì)鋼ah32高強(qiáng)度船板表面裂紋形成原因分析

0鋼板層級改判重表面裂紋是濟(jì)鋼生產(chǎn)ah32高強(qiáng)度船板的主要缺陷之一，分為大縱裂、網(wǎng)裂、舌裂和水平裂紋。它直接導(dǎo)致了鋼板的下降和重新評估，影響了正常生產(chǎn)和產(chǎn)品的及時交付，成為改善中厚板質(zhì)量和擴(kuò)大濟(jì)鋼品種的障礙。由于在軋制前的鑄坯上并未發(fā)現(xiàn)裂紋,因此研究軋制過程中鋼板裂紋的影響因素及形成原因,并有針對性地采取預(yù)防措施,對實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度船板的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)具有重要意義。1鋼板表面裂紋根據(jù)濟(jì)鋼某一天生產(chǎn)AH32鋼板產(chǎn)生表面裂紋情況的統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)鋼板裂紋集中爆發(fā)的現(xiàn)象。當(dāng)中厚板產(chǎn)線軋制連鑄坯時,鋼板表面出現(xiàn)小縱裂、網(wǎng)裂、星裂紋,甚至部分大縱裂。產(chǎn)生表面裂紋的鋼板共計(jì)488.485t,其中AH32船板占462.563t,產(chǎn)生表面裂紋主要爐次統(tǒng)計(jì)見表1所示。表面裂紋鋼板的數(shù)量和裂紋率見表2所示。2安32鋼板的生產(chǎn)工藝參數(shù)2.1生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝流程見圖1所示。2.2鑄坯裂紋情況從操作記錄得知,煉鋼KR、吹煉、精煉過程未見明顯異常。連鑄工藝參數(shù)如表3所示。采用武鋼產(chǎn)保護(hù)渣澆注并紅送的601967爐次鑄坯出現(xiàn)了裂紋,隨即換成此前使用效果良好、鑄坯裂紋率0.9%的亞泰m2保護(hù)渣,裂紋情況沒有改善;中包最高過熱度基本控制到30℃以內(nèi);鑄坯紅送的7個爐次中有5個爐次采用目標(biāo)恒速連鑄;結(jié)晶器液面波動均在±2mm以內(nèi);在產(chǎn)生裂紋爐次中,單爐次塞棒行程波動在0.5~2.6mm之間,且均勻下降。2.3物理分化產(chǎn)生裂紋的主要爐次熔煉成分見表4所示。3鋼板缺陷的部位鋼板表面裂紋主要分布于鋼板寬度1/4、中心和3/4位置處,裂紋嚴(yán)重的鋼板在長度方向上都能發(fā)現(xiàn)裂紋,且以小縱裂為主,其次是舌形裂紋、網(wǎng)狀裂紋以及少量的疑似橫向振痕裂紋。3.1金相組織及能譜分析此類縱裂多分布于鋼板寬度1/4、3/4和中間部位上,長度約2cm,在鋼板長度方向上斷續(xù)分布,宏觀形貌如圖2(a)所示。沿鋼板軋制方向截面取樣進(jìn)行金相觀察,金相組織如圖2(b)所示。通過掃描電鏡分析,發(fā)現(xiàn)在鋼板表面裂紋邊緣有脫碳現(xiàn)象,拋光后放大觀察,發(fā)現(xiàn)裂紋周圍存在二次氧化顆粒;通過能譜分析,發(fā)現(xiàn)二次氧化顆粒中Mn、Si和O的含量比較高。掃描電鏡及能譜的分析結(jié)果說明裂紋源在鑄坯中已經(jīng)形成,加熱爐加熱造成裂紋周圍脫碳,并在裂紋周圍和末端形成二次氧化顆粒,見圖3所示。由此推斷,鋼板小縱裂應(yīng)為鑄坯皮下存在的CO氣泡,在軋制時沿軋制方向開裂形成。3.2鋼板焊接方向的小縱裂與鋼板質(zhì)構(gòu)中小縱裂的關(guān)系網(wǎng)狀裂紋多位于距鋼板邊部15cm以內(nèi)部位,長度約3cm,宏觀形貌見圖4(a)所示,同時伴隨方向不規(guī)則的小縱裂,如圖沿鋼板軋制方向剖開,在金相顯微鏡下觀察到裂紋邊緣有明顯的脫碳現(xiàn)象,見圖4(b)所示;通過掃描電鏡和能譜分析,發(fā)現(xiàn)裂紋內(nèi)部存在二次氧化顆粒,且Mn、Si含量較高,見圖5所示。3.3金相組織觀察舌形裂紋沿軋制方向呈群簇狀分布,舌形凸起平行于鋼板軋制方向,宏觀形貌見圖6(a)所示。金相組織觀察表明舌形裂紋與鋼板基體分離。與鋼板基體相比,舌形處的晶粒粗大,見圖6(b)所示。能譜分析表明,裂紋內(nèi)部同樣存在較多的二次氧化顆粒,顆粒中Mn、Si、O含量較高,分析結(jié)果如圖7所示。3.4金相組織觀察橫向裂紋較少,類似于連鑄振痕引起的橫向裂紋,其宏觀形貌見圖8(a)所示。金相組織觀察表明,裂紋表面有脫碳痕跡,并且沒有與鋼板基體同步變形,說明裂紋在大變形之前已經(jīng)存在,見圖8(b)所示。掃描電鏡和能譜分析也表明裂紋根部存在大量的二次氧化顆粒,見圖9所示。4裂紋的成分分析以上分析說明,AH32高強(qiáng)船板上的微裂紋由原始裂紋延伸而來。為了進(jìn)一步分析裂紋的形成機(jī)理,確定裂紋是鑄坯原有裂紋還是在一次加熱或初軋時形成的裂紋,濟(jì)鋼研究人員對裂紋的開口處進(jìn)行了成分分析,發(fā)現(xiàn)在裂紋的中部和開口處附近都存在含量較高的Si,Mn等元素,而裂紋始端則未見成分異常,如圖3、圖5和圖7所示。由此可以認(rèn)定裂紋的形成與化學(xué)成分有關(guān),并且在軋制前就已經(jīng)存在。從連鑄鋼水凝固過程來看,裂紋最有可能在結(jié)晶器中產(chǎn)生,Si、Mn等元素含量高是液態(tài)保護(hù)渣或熔渣流入裂紋所致,裂紋產(chǎn)生以后又因一冷、矯直及初軋等過程因素影響繼續(xù)向縱深擴(kuò)展。因此在以后的生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制熔煉成分,在保證生產(chǎn)工藝穩(wěn)定的前提下,強(qiáng)化對大縱裂鑄坯表面的檢查與清理,嚴(yán)格控制表面質(zhì)量不合格鑄坯的軋制。5鑄坯缺陷二次氧化顆粒缺陷(1)裂紋爐次的熔煉成分正常,僅殘余Cr含量較高。(2)生產(chǎn)工藝未發(fā)現(xiàn)異常。(3)通過對4種裂紋進(jìn)行金相顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀分析,發(fā)現(xiàn)裂紋周圍存在脫碳、組織流變、二次氧化顆粒,表明裂紋缺陷源在鑄坯中已經(jīng)以微裂紋或皮下氣泡的形式存在,經(jīng)過后續(xù)的高溫加熱、軋制演變成不同形貌的裂紋。從表中可知,主要成分均控制穩(wěn)定,但殘余元素Cr含量明顯偏高。鋼中的殘余元素Cu、As和Sn在γ晶界偏聚,被Fe優(yōu)先氧化后在連鑄坯中富集,加熱爐二次加熱使富集加劇,Cu、As和Sn