Q345C热轧窄带钢弯曲开裂原因及对策

1、莱钢科技2009年8月Q345C热轧窄带钢弯曲开裂原因及对策郝少锋黄文初栾雪娜梁辉郭锟(品质保证部)摘要:莱钢620mm热轧窄带钢Q345C在使用过程中出现了弯曲开裂,本文通过对开裂带钢进行化学成分、机械性能、金相组织、气体含量、夹杂物的检验分析,从各工序查找原因,并采取针对性措施,取得较好的效果。关键词:Q345C弯曲开裂轧制缺陷夹杂物0前言莱芜钢铁集团公司620mm热轧带钢生产线,是国内唯一一条全连续式窄带钢生产线,可生产厚度1.77.3mm、宽度183455mm的带钢产品,主要钢号有Q215A、Q235A、Q235B、Q195等,为焊管和冷轧窄带钢的原料。2009年,5.0mm370主要

2、作查发现,Q345C出现开裂,影响了用户的使用。本文通过对开裂带钢进行化学成分、机械性能、金相组织、夹杂物的检验分析,从炼钢、轧钢等环节找原因,采取针对性的工艺措施,解决了Q345C窄带钢的弯曲开裂现象。钢轧机打卷入库。2检验分析2.1,开裂深度一般在0.82.5mm之间,少数开裂深度超过3mm。对开裂出现区域进行宏观观察,开裂呈现长条形貌特征(见图1),开裂附近无明显塑性变形。1化学成分及工艺流程1.1化学成分表1Q345C化学成分CGB/T1591-1994SiMnPSV%图1开裂形态2.2试样制备0.200.551.00-1.600.0350.0350.02-0.15备注:V作为细化晶粒

3、元素加入。1.2工艺流程将图1所示方管沿横向切开,将其中的一部分#方管标记为1样,对1样进行低倍酸洗,酸洗后有明显的纵向表面划痕,条数虽然不多,但较长,其余部位良好(图2)。原料规格:120mm360mm成品规格:5.0mm370mm铁水预处理混铁炉40t转炉LF精炼连铸机铸坯热送(冷送)步进梁式加热炉带作者简介:郝少锋(1978-),男,1997年7月毕业于西安建筑科技大学金属压力加工专业。现为品质保证部工程师,主要从事钢铁产品质量管理工作。图21#样酸洗划痕部位53郝少锋,等:Q345C热轧窄带钢弯曲开裂原因及对策第4期(总第142期)从1样上截取一部分将其标记为2样,将2样沿开裂方向压断

4、,在其上面取样进行金相组织及气体含量分析,并对选取的断口采用PHILIPSXL-30型扫描电子显微镜和OXFORD6650型X射线能谱仪对开裂试样进行显微分析。2.3钢水成分及性能分析从本批未加工完的剩余8炉母材上,分别取成分样和性能样。将成分样用光谱磨样机加工成厚度为5mm、宽度为30mm的正方形试样,将试样进行粗磨、研磨、压片,确保试样表面平整光洁,粒度300目,采用Simultix10/11/12型X射线荧光光谱仪对试样各元素化学成分含量进行分析,结果见表1;性能试样根据GB/T228的规定,全部加工成矩形带头试样,试样加工符合GB/T2975的规定,拉伸试验按GB/T228进行,试样结

5、果见表1;同时,对8炉部分已加工成矩形弯管出现开裂的数量进行统计对比,结果见表1。表1Q345C成分、性能、开裂情况对比表CSiMnPSVRmA,%34547548049046044544043026306306256305905755605652124.025.527.528.529.031.530.5#GB-0.200.551.000.0400.180.340.190.340.200.31.271.311.291.221.081.101.070.0170.0160.0190.0130.0180.0130.0180.0130.0160.0120.0140.0160.0.0270.0250.0

6、270.0270.0270.026情况较多较多较多多少少少图5弯曲开裂处夹杂物能谱分析0.170.280.150.280.130.240.140.28针对2弯曲开裂试样内部物质进行电镜扫描检测分析,从图5可看出,夹杂物含量较高,主要组成为O、Si、Mn,并出现了尺寸达60m的夹杂物。2.6气体分析#从表1可看出:钢材性能富余量大,强度高,屈服强度最小值超国标GB/T1591规定85MPa、最大值超145MPa,平均超115MPa;抗拉强度全部在GB/T1591的中上限;钢材化学成分波动范围大,C含量最高与最低差0.07%,Mn含量最高与最低差0.24%。同时,C、Mn含量较高的炉次,强度高,弯

7、曲开裂出现多。2.4金相分析#先用保护膜对2开裂试样加以保护,然后将开裂试样局部磨成平面,抛光后用4%硝酸乙醇溶液侵蚀。溶掉开裂部位保护膜后,用JX51光学显微镜对2样进行金相检验,试样的基体组织为片状珠光体+块状铁素体,开裂最深处3.5mm,裂纹附近无氧化脱碳现象,说明裂纹的产生不是由加热温度造2成的。54#将2带钢开裂试样一部分直接在剪板机上横向剪取宽度为6mm的试样,打磨毛刺,试样表面粗糙度为Ra1.6,将试样进行表面磨光,用丙酮擦净刀口后将试样切断,采用EMGA-620型氮氧分析仪对试样进行气体检验分析,开裂试样的平均气体含量明显高于正常试样,全氧含量氧为177.910氮为71.310

8、含量均较高。-6-6#,氮氧分析结果显示,氧含量和氮3弯曲开裂形成原因Q345C属中碳钢,钢水成分含量高,尤其是C、Mn含量,导致钢材强度性能富余量大,塑性低,成为钢材弯曲出现开裂的诱因。影响热轧窄带钢表面质量的主要因素有坯料缺陷、轧制温度、轧制张力、轧辊磨损及表面粗糙度等,莱钢科技2009年8月对以上主要因素进行逐一确认,发现本批次Q345C钢带表面划伤主要是在生产后期钢带出轧辊后的蛇形振荡器表面粗糙造成的,大部分轻微开裂都是由于钢带表面划伤所致。划伤在弯曲的圆弧部位时,使开裂形态更明显。调查也发现,钢管弯曲的深度开裂与钢带表面划伤无对应关系。钢带组织正常,铁素体加珠光体,钢带加热制度正常。

9、钢中夹杂物含量的水平,通常可用钢的总氧含量表示,钢中氧含量越高,夹杂物越多。钢带夹杂物含量多,主要以氧化物为主。深度超过3mm的开裂形态主要是由于钢中夹杂物所致,在弯折过程中夹杂物易于脱落而形成空洞,或在凝固时与基体的线膨胀系数不同而产生内应力,同时在珠光体与铁素体之间的界面上及珠光体的内部也会存在显微裂纹,这些都促进了钢板内微裂纹的形成,这样在弯曲的过程中一旦有裂纹形成并得以扩展,其扩展的过程就是宏观裂纹与显微裂纹或空洞贯穿的过程,开3裂。m/炉进行钙化处理,软吹时间大于6min,软吹过程钢水裸露面不大于100mm,确保钢水中夹杂物充分上浮;连铸采用全程保护浇注,防止钢水二次氧化。3)轧钢工

10、序增加蛇形振荡器的修磨频次,保证带钢表面质量,杜绝钢带表面划伤。表2制定Q345C化学成分内控要求,%CGB/T1591-1994SiMnPSV0.200.551.001.600.0350.0350.020.151.10-1.300.0350.0350.02-0.03内控0.10-0.150.20-0.40备注:V作为细化晶粒元素加入。5应用效果采取上述措施后,钢带质量得到明显改善。钢带力学性能指标稳定,强度低、,屈服强度波动在370MPa,在490550.,N10、O含量为6,热轧窄带钢弯曲开裂质,满足用户需求。参考文献1王焕洋,胡淑娥.高强钢表面开裂产生原因分析与控制A.山东冶金,2008

11、,30(3):40-42.2龚桂仙,杨志婷.Q345钢板卷曲裂纹分析.物理测试,2005,23(3):41-42.3王方,毛良军,李丁,宋进.Q345B板材弯折开裂原因分-641)制定钢材化学成分内控要求,降低钢材化学成分含量,尤其是C、Mn元素,对钢水成分实行窄区间控制,减小钢材不同炉次化学成分的波动,减少钢材性能富余量。见表2。2)LF精炼工序采用复脱、硅钙钡进行脱氧,保证脱氧剂的脱氧效果;LF精炼出站前喂硅钙线100析.四川冶金,2008,30(5):45-7.特邀编辑:付常林CausesofBendingCrackingsinQ345CMillCoilandCountermeasuresHaoShaofengHuangWenchuLuanXuenaLiangHuiGuoKun(TheQualityAssuranceDept.)Abstract:Bendingcrackingsappearedin6202mmmillcoil(Q345C)inuse.Basedonexamina2tionsandanalysesofcrackedstripinchemicalcompositions,mechanicalproperties,metallographicalstructures,gascon