Q460组织异常和微裂纹控制研究

Q460组织异常和微裂纹控制研究摘要:本文通过金相观察、扫描电镜分析，对Q460中板轧制过程出现的组织异常和表面微裂纹进行研究 ，结果发现中板上表面冷却速度过大造成组织异常，小型夹杂诱发微裂纹，在企业中定期更换中间包水口,控制中板上表面冷速，解决缺陷问题。关键词:组织异常微裂纹控制AbnormalstructureandsurfacemicrocrackscontrolofQ460Abstract:TheformationmechanismofabnormalstructureandsurfacemicrocracksofQ460mediumplateswasstudiedbymetallographicanalysisandscanningelectronmicroscopyanalysis.ThetestresultsshowthatabnormalstructureofmediumplatescausedbylargeCoolingrateontheonthesurface.Surfacemicrocracksinducedbysmallinclusion.RegularreplacingtundishnozzleandcontrlingCoolingrateontheonthesurfaceresolvetheproblem.KeyWords:Abnormalstructure;Microcracks;Control太钢集团临汾钢铁有限公司生产的Q460低合金高强度中厚板出现唇印”毛刺”微裂纹和组织异常等缺陷，引起表面质量不合，造成大量改判。本文利用金相显微镜、扫描电镜分析组织异常和微裂纹产生原因，并提出改进措施。1 Q460中板微裂纹的特征Q460中板微裂纹表面宏观形貌在Q460的上表面出现唇印”痕迹,分布在中板的上表面边缘区域,唇印”痕迹集中处，出现了毛刺”形的微裂纹，微裂纹距中板上表面的垂直距离为1mm,下表面质量较好，没有出现缺陷。Q460中板微裂纹表面微观特征沿中板轧制方向切割试样，磨制金相试样，抛光后，不腐蚀,利用金相显微镜观察毛刺”形微裂纹横截面，发现毛刺”形微裂纹横截面处没有出现大的夹杂物。利用4%的硝酸乙醇溶液腐蚀试样，吹干后,利用金相显微镜在不同的倍数下，观察试样上、下表面的组织结构，如图1所示。图中a为试样上表面的金相组织,b为试样下表面的金相组织。从图中可以看出上表面铁素体+贝氏体含量多，珠光体含量少，同时上表面的晶粒细小，而中板的下表面铁素体含量较少，珠光体含量较多，晶粒粗大。2利用扫描电镜分析利用扫描电镜在裂纹附近观察，裂纹附近孔洞较多，在孔洞密集区进行线扫描，并利用能谱仪进行微区成分分析，发现裂纹附近Si、Al、O的含量较高，特别是在A和B两点，出现Si、Al、O元素的峰值较大，说明裂纹附近Si和Al夹杂氧化物较多。在试样的中部和下部，没有发现Si和Al夹杂物。如图2所示周2A处Si峰值明显高,B处Si、Al、O的峰值也明显高。3 Q460中板毛刺”裂纹产生原因及分析利用金相显微镜对Q460中板毛刺”裂纹处横截面的观察发现，低倍下没有明显的大颗粒夹杂物出现，高倍下裂纹处组织珠光体含量低,铁素体含量高，并且裂纹附近孔洞较多。利用扫描电镜和能谱仪对裂纹附近进行微区分析和成分分析，发现裂纹附近Si、Al、O元素含量较高，说明存在Si、Al、O元素组成的夹杂物。(1)毛刺”微裂纹及唇印”痕迹的产生原因及分析。毛刺”微裂纹及唇印”痕迹产生是由夹杂物引起的。Si、Al、O元素组成的夹杂物为脆性夹杂物，在中板轧制过程中，金属发生塑性变形，而脆性夹杂物不发生变形，同时Q460中板的上表面的组织是铁素体含量高，上表面硬度小，塑性好,所以在中板表面形成唇印”痕迹。在距中板上表面1mm处，夹杂物过于集中，引起毛刺”裂纹。Si、Al、O元素组成的夹杂物是外来夹杂物，这部分夹杂的成分与结晶器保护渣成分相同。夹杂物主要分布在距中板表面 1mm左右的位置,按照压下量为1:10计算，夹杂物主要出现在距板坯内弧10mm左右，结晶器主流冲击影响到夹杂物在弧形连铸机内弧侧的弯曲区 ，固液界面容易捕捉上浮的夹杂物，在内弧表面10mm左右形成Si、Al、0元素组成的夹杂物的聚集。产生夹杂物聚集的原因是结晶器液面波动过大，钢液从中间包流入结晶器时流速过大，保护渣随钢液带入到铸坯中。(2)组织异常产生原因。Q460中板标准组织为铁素体+珠光体,而此试样的组织在上下表面出现异常，上表面为铁素体+贝氏体+(少量珠光体)，而下表面为珠光体+铁素体。参照Q460CCT曲线，判断其组织变化，试样上表面中铁素体含量高,而珠光体含量低，是因为上部冷却速度在5〜10C/s;下表面是组织是珠光体+铁素体，冷却速度在2〜3°C/s。Q460中板在轧制时，从上表面开始，沿厚度方向冷速越来越慢，出现的结果是上表面为铁素体+贝氏体+(珠光体)，而下表面为珠光体+铁素体。4控制措施(1)“刺”微裂纹及唇印”痕迹的控制措施。毛刺”微裂纹及唇印”痕迹是由夹杂物引起的，这些夹杂物是因为结晶器液面波动过大，保护渣随钢液流动带入铸坯造成的［1］。引起结晶器液面波动过大的原因有两方面，其一是结晶器震动过大，其二是钢液流速过大。检查临钢结晶器振动情况，发现其振动符合要求。检查中间包的滑动水口，发现使用时间过长，磨损严重，定期更换水口。(2)组织异常改进措施。组织异常是由于控冷不当引起的，上表面冷速过大，下表面冷速正常。调整上表面控冷速度，将上表面冷却速度调整为2〜3C/s。在临钢定期更换中间包水口和调整上表面控冷速度后 ，毛刺”微裂纹、唇印”痕迹和组织异常问题减少。5结语通过对临钢Q460中板试样的分析得出毛刺”微裂纹及唇印”痕迹是由夹杂物引起的，组织异常是由于控冷不当