低钛氮比导致AH32船板表面裂纹的研究

1、.低钛氮比导致AH32船板表面裂纹的研究王南辉 作者简介：王南辉（1980），男，江西九江人，重庆大学硕士研究生，主要从事钢铁冶金方面研究。（济钢集团有限公司，山东 济南250101）摘要：根据典型的钢板裂纹实例，通过对铸坯、钢板试样进行研究，用对比分析的方法得出低钛氮比和热送导致钢板裂纹的结论。并据此采取一系列措施，取得良好的效果。关键词：钛氮比 裂纹 热装炉 红送 船板中图分类号： 文献标识码： 文章编号：A Study on Steel Crack due to Low Ti/N for AH32 GradeWang nanhui （Jigang Group Co. Ltd. Jinan

2、250101，Shandong）Abstract: According to a typical case, through the analysis of the sample of slab and plate, using comparative analysis method, it is made clear that the steel crack is due to low Ti/N and hot charging. Accordingly corresponding measures were adopted，acquiring an ideal effect.Keyword

3、s: Ti/N；surface crack；hot charging；hull structure steel1 前言高强度船板是我厂生产量较大的一个品种。表面裂纹问题时有发生。但由于裂纹发生的偶然性及工艺因素复杂性，要抓住引起裂纹的关键因素比较困难。近日，在批量生产AH32船板时，有一个炼钢炉次共19支坯料，轧制18支全部出现表面裂纹。而相邻类似钢种炉次均未出现钢板裂纹。为了探明裂纹原因，找到症结，我们对出现裂纹的钢板和剩余的1支铸坯进行研究。2 成分和工艺说明该炉次中包成分如表1所示。表1 裂纹炉次熔炼化学成分，wt%Table 1 chemistry in heat analysis,

4、wt% 炉次CSiMnPSAlsTiON裂纹炉次0.150.181.510.0140.0030.0300.0150.00190.0060采用的生产工艺路线是：KR铁水预处理转炉CASLFRH连铸热装炉加热轧制空冷定尺及切边收集3 裂纹观察对钢板表面裂纹观察，钢板上表现的裂纹宏观形貌如图1a所示，出现位置为宽度方向中心及1/4处，表现特征为大面积，连续形，延轧制方向贯穿钢板。(b)(a) (d)(c) 图1 钢板裂纹形貌Figure 1 feature of steel product crack 3.1 金相观察 图1b为裂纹周围的金相组织照片，裂纹深度较浅，普遍延伸到100-300微米深度。

5、基体组织为铁素体和珠光体组织，裂纹周围没有脱碳现象。裂纹周围的带状组织平行于裂纹扩展方向。从这些迹象可以推断，裂纹存在于轧制变形之前。3.2 扫描电镜观察 图1c是利用扫描电镜对裂纹截面观察拍下的照片，可以明显看到裂纹周围存在大量的云雾状分布的黑点，利用电子探针对这些黑点进行成分分析(图1d)，可以发现它含有较高的Fe、Mn、Si和O。根据文献1，这是由于在高温加热的过程中，裂纹缝隙为少氧环境，微量的氧原子从裂纹处扩散，并与基体中亲氧元素Si、Mn形成氧化圆点。这表明在高温加热过程中，裂纹就已经存在。4 铸坯检查坯库中该炉次还有一支待轧坯料。为了验证是否铸坯上存在裂纹，我们对这支坯料內弧表面进

6、行检查，铣削至0.5-1mm深度时，发现多处裂纹（图1a），裂纹长度为4-8mm，铣削至2mm深度时，裂纹消失。证明铸坯裂纹深度为1-2mm。(b)(a) (c)图2 铸坯裂纹形貌Figure 2 feature of slab crack对于该处铸坯裂纹，我们进行截面金相观察（图1b），并对裂纹处进行电子探针分析（图1c），裂纹缝隙中主要是氧化物，未发现Cu、Ni等导致星裂的元素。 需要说明的是，和钢板裂纹相比，铸坯表面发现的裂纹要稀疏得多。但根据这些裂纹，我们可以证明铸坯表面脆性的存在。对于铸坯表面是否存在微米级的微裂纹，受条件限制，本文没有进行研究。5 分析与措施综上所述，可以确定，裂纹

7、产生于连铸过程。采用对比分析的方法，对该炉次和相邻类似钢种炉次的工艺和成分进行研究。发现相邻炉次均未出现钢板裂纹现象，而该炉次却整炉出现钢板裂纹。对比工艺过程，未发现裂纹炉次有明显工艺波动，排除了由于工艺波动引起铸坯裂纹的嫌疑。表2为裂纹炉次和相邻炉次成份对比。表2 裂纹炉次和相邻炉次中包成分对比，wt%Table 2 chemistry of crack heat and 炉次CSiMnPSAlsTiONTi/N裂纹炉次0.150.181.510.0140.0030.0300.0150.00190.00602.5相邻炉次10.170.361.350.0120.0020.0320.0360.0

8、0190.000448.2相邻炉次20.150.331.370.0120.0010.0250.0300.00170.000437.0相邻炉次30.150.341.380.0150.0010.0350.0400.00240.00586.9相邻炉次40.150.341.380.0150.0010.0350.0400.00150.00429.5相邻炉次50.140.311.370.0150.0030.0250.0410.00180.00577.2对比表2中各炉次成分可以发现裂纹炉次Si低Mn高，但相差不大，和相邻炉次基本同属于中碳钢钢组。但明显有区别的是Ti/N比，裂纹炉次的Ti/N为2.5，大大低

9、于相邻炉次。根据文献2，对于铝镇静钢，适量的Ti可以起到N的净化剂作用，避免碳氮化物在第三脆性区析出。根据计算，较安全的Ti/N比应该大于4，而该炉次Ti/N比仅为2.5。据此可以推断出裂纹形成机理如下：由于Ti/N低，较多的碳氮化物在第三脆性区析出，增加晶界脆性，使得铸坯在在热应力和机械应力作用出现微裂纹。同时由于铸坯热送3，铸坯表面温度在第三脆性区停留时间较长，增加了碳氮化物析出数量。在高温加热时，部分析出物会重新溶入奥氏体，但依然有一些碳氮化物继续存在于奥氏体晶界，使得晶界脆性进一步加剧。在进行轧制大变形时，由于晶界脆性导致的微裂纹扩展形成钢板裂纹。采取的措施如下：1） 降N增Ti，提高Ti/N比；2） 对于Ti/N比小于4的炉次降低装炉时铸坯表面温度到600以下。采取以上措施后，AH32船板生产未再出现大批量裂纹情况。参考文献：1