铸坯纵向裂纹向热轧盘条表面缺陷的演变_陆继欢.pdf

第 卷 第 期上 海 金 属，年 月，作者简介：陆继欢，男，工程师，主要从事冷镦钢产品开发及工艺研究，：铸坯纵向裂纹向热轧盘条表面缺陷的演变陆继欢（芜湖新兴铸管有限责任公司，安徽 芜湖）【摘要】在完好的 钢连铸坯表面人为刻制长 、形状和深度不同的纵向凹槽，以模拟铸坯表面的纵向裂纹，随后将铸坯热轧成盘条。酸洗后对盘条进行了金相检验，目的是研究刻槽在铸坯轧制成盘条后的变化。结果表明：用带刻槽的铸坯轧制的盘条表面呈现单条裂纹，裂纹两侧明显脱碳；用带相同刻槽的铸坯轧制的盘条的直径越大，盘条表面的裂纹越深；裂纹周围的显微组织为铁素体 珠光体 马氏体 贝氏体。【关键词】连铸坯，刻槽，盘条，裂纹中图分类号：文章编号：（）（，）【】，（）；（），；（），【】，芜湖新兴铸管有限责任公司盘条生产线生产的盘条直径为 ，用截面尺寸为 的铸坯热轧而成，其材质主要为冷镦钢，如果铸坯有表面缺陷，可能会导致冷镦开裂，要求铸坯具有良好的表面质量。盘条表面裂纹的形成原因复杂，多年来的分析研究表明，盘条表面裂纹的产生主要与连铸坯表面质量有关，常见的连铸坯表面缺陷有纵、横向裂纹、星状裂纹、结疤、渣沟、机械划伤等。轧制后，连铸坯表面缺陷可能会遗传到盘条表面，降低盘条质量。通常，由于结晶器初生坯壳厚度不均匀，当承受的应力或应变超过临界值时，结晶器内坯壳表面会凹陷或开裂。如果摩擦力峰值超过铸坯能承受的临界值，将可能产生纵向裂纹。为提高冷镦钢产品质量，本文在铸坯上人工刻制深度不同的凹槽以模拟铸坯裂纹，研第 期陆继欢：铸坯纵向裂纹向热轧盘条表面缺陷的演变 究铸坯缺陷在热轧后的变化，并预判人工刻槽在产品盘条上的部位。试验材料与方法试验用材料为 钢连铸方坯，截面尺寸为 ，共 支。钢的化学成分（质量分数，）为 ，。用砂轮机在铸坯表面刻制长 、深度和形状不同的纵向凹槽，包括 深的 形槽、深的 形槽、深的 形槽和 深的 形槽，凹槽离铸坯角部约 ，如图 所示。人工刻槽后的铸坯如图 所示。图 在铸坯上刻槽的示意图 图 铸坯上刻制的（）和 （）深 形槽及 深 形槽（）（）（）（）试验结果与分析 号飞剪切头的金相检验铸坯经过加热、水除磷和 架粗轧机轧制后，采用 号飞剪剪切出 长的轧制料头，现场检查发现，轧件表面有长条裂纹。金相检验表明，刻槽深度为 的铸坯粗轧后遗传到轧件上的裂纹深度为 ，裂纹两侧有明显的脱碳层。图 号飞剪剪切的轧件的宏观形貌（）和料头的微观形貌（）（）号飞剪切头的金相检验铸坯经过加热、水除磷和 架粗轧机、架中轧机轧制后，采用 号飞剪剪切出 长的料头，现场检查发现，料头有长条纵向裂纹，如图（）所示。金相检验表明，刻槽深度为 的铸坯粗中轧后有沿轧制方向的长条裂纹，深度为 ，裂纹周围有高温氧化物，显微组织为铁素体 珠光体 马氏体 贝氏体，裂纹两侧脱碳明显，如图（）所示。号飞剪切头金相检验经过粗轧、中轧、精轧后，采用 号飞剪剪切出 长的轧制料头，现场检查发现，料头有 上 海 金 属第 卷长条纵向裂纹。金相检验表明，深度为、的铸坯刻槽对应的裂纹深度分别为 和 ，其中试样 和 的截面形貌如图、图 所示，显微组织均为铁素体 珠光体 马氏体 贝氏体，裂纹两侧脱碳明显。图 号飞剪剪切的轧件的宏观形貌（）和料头的微观形貌（）（）图 腐蚀前（）后（）试样 的微观形貌 （）（）图 腐蚀前（）后（）试样 的微观形貌 （）（）盘条检验 盘条裂纹位置测算采用正常工艺轧制 盘条，按压缩比测算长度，式（）为压缩比 的计算公式，式（）为盘条轧制延伸的计算公式，测算盘条表面裂纹的长度。（）第 期陆继欢：铸坯纵向裂纹向热轧盘条表面缺陷的演变 （）式中：为铸坯截面面积；为盘条截面面积；为刻槽长度；为盘条表面裂纹长度。根据压缩比和轧制延伸确定轧制后人工刻槽对应的盘条表面裂纹，并据此确定，长度为 的铸坯刻槽对应的表面裂纹距离盘条端部 ，盘条每圈约 ，可推测裂纹主要位于盘条端部 圈处。盘条酸洗因有氧化皮，盘条下线后检查未发现裂纹。从盘条头部连续切割 段，每段长约 ，采用浓盐酸与水的比例为 、温度为 的溶液酸洗 ，酸洗盘条长度约为取样长度的一半。酸洗后盘条表面均有裂纹，如图 所示。从修剪 圈的盘条上取样酸洗检验，盘条表面均无裂纹。对盘条酸洗和未酸洗区域进行金相检验，每个刻槽深度对应的盘条均取 个试样，酸洗区域 个，未酸洗区域 个，取样示意图如图 所示。盘条金相检验 带 深刻槽的铸坯轧制的盘条图 酸洗后盘条裂纹 图 从有裂纹的盘条中切取金相试样的示意图 用刻槽深度为 的铸坯轧制的 盘条裂纹深度为 ，裂纹形貌如图 所示，裂纹周围的显微组织为铁素体 珠光体 马氏体 贝氏体，脱碳明显。图 用刻槽深度为 的铸坯热轧的盘条中裂纹 带 深 形刻槽的铸坯轧制的盘条采用带 深 形刻槽的铸坯轧制的 盘条裂纹深度为 ，裂纹形貌如图 所示，裂纹周围组织为铁素体 珠光体 马氏体 贝氏体，脱碳明显。带 深 形刻槽的铸坯轧制的盘条采用带 深 形刻槽的铸坯轧制的 盘条裂纹深度为 ，裂纹形貌如图 所示，裂纹周围显微组织为铁素体 珠光体 马氏体 贝氏体，脱碳明显。带 深刻槽的铸坯轧制的盘条用带 深刻槽的铸坯轧制的 盘条裂纹深度为 ，裂纹形貌如图 所示，裂纹周围组织为铁素体 珠光体 马氏体 贝氏体，脱碳明显。缺陷深度 铸坯刻槽深度与盘条裂纹深度之间的关系根据、号飞剪料头及盘条头部的金相检验结果确定，盘条表面均有长条状单道裂纹，沿轧制方向拉长。假定相对裂纹深度值为，可利用 上 海 金 属第 卷图 用刻槽（形）深度为 的铸坯热轧的盘条中裂纹 图 用刻槽（形）深度为 的铸坯热轧的盘条中裂纹 图 用刻槽深度为 的铸坯热轧的盘条中裂纹 式（）计算轧制过程中不同阶段铸坯裂纹的相对深度：（）式中：、分别为轧制 道次后的裂纹深度和坯料截面面积；、分别为裂纹起始深度和坯料起始截面面积。铸坯刻槽深度与盘条裂纹深度之间的关系如表 所示。表 铸坯刻槽深度与盘条裂纹深度之间的关系 铸坯截面积（）铸坯刻槽深度 刻槽形状盘条直径 裂纹深度检测值 裂纹深度计算值 第 期陆继欢：铸坯纵向裂纹向热轧盘条表面缺陷的演变 裂纹深度的检测值与计算值有一定偏差，可能的原因是：（）由于铸坯加热时表面烧损，刻槽变浅；（）刻槽开口较大且深度不均匀，测量误差大；（）深度相同的 形和 形槽宽度不同。铸坯相同刻槽深度与不同直径盘条裂纹深度之间的关系试验和理论计算表明，铸坯刻槽深度与盘条裂纹深度有对应关系，用表面缺陷相同的铸坯轧制的不同直径的盘条，其表面缺陷深度也有较大差异。为确定相同刻槽深度对应的不同直径盘条表面裂纹的深度，用刻槽深度为 的铸坯轧制 、和 的盘条，其表面裂纹深度如表 所示。表 用带 深刻槽的铸坯热轧的不同直径盘条裂纹的深度 铸坯截面积（）铸坯刻槽深度 刻槽形状盘条直径 裂纹深度检测值 裂纹深度计算值 表 表明，用带有 深刻槽的铸坯轧制的不同直径的盘条，随着盘条直径的增大，其裂纹深度增大，裂纹周围脱碳明显，说明盘条直径越大，对铸坯表面质量的要求越高。结论（）在铸坯表面人为刻槽后轧制盘条，可精确判定盘条表面缺陷的位置。（）铸坯刻槽对应的盘条表面呈现单条裂纹，裂纹周围组织为铁素体 珠光体 马氏体 贝氏体，裂纹两侧脱碳明显。（）用带相同深度 形和 形槽铸坯轧制的盘条裂纹深度也有一定差异，形槽对应的盘条裂纹比 形槽对应的盘条裂纹浅。（）用有相同表面缺陷的铸坯轧制的盘条直径越大，盘条表面裂纹越深，裂纹周围脱碳明显，要求铸坯具有更好的表面质量。参考文献 范众维，王艳林，孙振忠，等 铸坯到轧材的表面缺陷演变行为研究 失效分析与预防，（）：郭明仪，韩广杰，李敏锐，等 铸坯表面气泡在轧制变形过程中的演变规律 热加工工艺，（）：，庄伟 高锰钢连铸坯纵向开裂原因分析 上海金属，（）：，左小坦，赵立，张洪彪，等 浸入式水口对 钢方坯渣沟缺陷的影响 钢铁，（）：贺景春，陈建军，梁志刚 连铸坯裂纹主要影响因素及对策研究 包钢科技，（）：陈栋 连铸坯裂纹成因分析 冶金管理，（）：余蓉 盘条轧制中的表面裂纹 上海钢研，（）：修回日期：欢迎来稿 欢迎订阅 欢迎刊登广告