13MnNiMoR钢板表面裂纹形成机理及改进措施.pdf

年 月 第三期 钢板表面裂纹形成机理及改进措施王治中 征亚文 常运合(南京钢铁股份有限公司 南京)摘 要:公司近期在生产 厚度的 钢板时发现钢板表面出现大批量裂纹通过对成分设计、连铸、轧制等工序进行排查并结合裂纹微观结构和能谱分析结果表明:属于典型包晶钢包晶钢对裂纹比较敏感在生产时容易受化学成分、连铸拉速、结晶器冷却模式、连铸保护渣等众多因素影响造成铸坯表面出现微裂纹轧制后沿轧制方向在钢板表面扩展关键词:钢板表面裂纹预防措施 前言 钢板主要用于制造电站锅炉汽包、中高温加热器、石油及煤化工项目 吸收塔、甲醇洗涤塔等是电站及石化能源项目的核心设备材料但此钢种表面极易出现裂纹长期以来一直难以解决 通过此次对生产工序的排查对钢板表面裂纹缺陷原因进行分析研究并制定改进措施改善钢板表面裂纹情况 裂纹情况 交货状态为正火 回火生产工艺流程:铁水转炉炼钢 炉精炼 炉精炼连铸坯料堆冷坯料加热轧制堆冷切割探伤抛丸正火 回火取样检验判定齐头入库发货 本次生产采用 厚度连铸坯在宽厚板厂轧制轧制厚度为 钢板在切割检验时发现上表出现大量裂纹裂纹集中在钢板上表距边部 范围内裂纹较深呈纵向分布其化学成分见表 具体裂纹形貌见图 图 钢板表面裂纹表 化学成分炉号炉号.炉号.炉号.裂纹原因分析中厚板表面裂纹一般分为表面纵裂纹、表面横裂纹、龟裂、微裂纹等此次生产出现的裂纹形貌类似龟裂和微裂纹 表面裂纹形成的原因较多钢坯化学成分、连铸工序、坯料二次加热、轧制等过程都有造成钢板表面裂纹的因素为确定 钢板表面裂纹产生的原因对裂纹缺陷处取样分 年 月 第三期析从化学成分、连铸、加热、轧制工序等方面寻找原因.裂纹缺陷处显微镜及电镜分析从钢板上取裂纹缺陷样先在显微镜下对缺陷形貌观察分析具体见图 从缺陷试样截面可以观察到多道裂纹选取其中一个典型裂纹做进一步分析放大可以发现裂纹附近存在明显脱碳特征脱碳特征和正常表面一致个别裂纹附近存在氧化圆点初步判断钢坯在加热之前已经存在裂纹缺陷氧化圆点在二次加热过程中产生图 裂纹显微形貌 对此裂纹缺陷处做扫描电镜分析电镜下裂纹内部存在大量黑色物质对黑色物质做能谱分析后发现成分以氧化铁为主与表层氧化铁皮成分一致且没有其它夹杂物详见图 和表 进一步证明坯料内部存在原始裂纹在轧制过程中铸坯裂纹未能压合并沿轧制方向扩展图 裂纹缺陷能谱分析 年 月 第三期 钢板表面裂纹形成机理及改进措施 表 元素含量谱图.谱图.谱图.谱图.谱图.谱图.铸坯表面检查根据显微镜及扫描电镜对缺陷处的分析结果我们对剩余未轧制的坯料进行带温吹扫检查在坯料上表面边部发现细裂纹裂纹呈横向或纵向分布集中在边部 范围内见图 为清除裂纹缺陷对所有坯料上表整板面吹扫清理 然后选取两块坯料试轧试轧钢板表面未发现裂纹证明坯料清理有效果图 坯料上表吹扫检查.铸坯裂纹产生原因表面裂纹是连铸坯的主要缺陷一般为横向和纵向裂纹表面裂纹破坏了钢坯的连续性对钢坯危害很大 如果在铸坯检查时及时发现可以有效避免损失 裂纹形成原因主要分以下几点:)碳含量的影响 钢种目标碳含量在.左右属于典型的包晶钢 平衡相图中温度 时 合金在凝固过程中会出现包晶反应:()()()包晶反应的一个重要特点就是凝固时体积收缩 由于包晶反应时线收缩量很大坯壳与结晶器壁过早形成气隙影响坯壳传热和生长不均匀从而导致结晶器四周坯壳收缩不均匀在薄弱处应力集中容易形成裂纹)结晶器月牙面区影响 铸坯在结晶器弯月面区初生坯壳容易出现厚度不均在坯壳薄弱处会产生应力集中使其承受的力超过坯壳高温强度而萌生微裂纹出结晶器后在二冷区继续扩展形成裂纹)连铸拉速及过热度影响 拉速快慢决定坯壳厚度的生长拉速较慢会在结晶器的中上部形成一定厚度的坯壳可能造成坯壳生长不均匀薄弱的位置容易发生裂纹 拉速较快形成的坯壳较薄在钢水的静压力的作用下易于导致裂纹产生钢水过热度过高高温流动钢水会侵蚀掉坯壳厚度导致初生坯壳变薄热应力大容易产生裂纹钢水过热度过低保护渣熔融不好使坯壳得不到均匀的润滑效果)保护渣的影响 保护渣选用不合理或保护渣受潮导致铸坯初始坯壳在结晶器内冷却不均 年 月 第三期匀以及铸坯承受较大摩擦力都会造成铸坯表面出现微裂纹等 改善铸坯表面裂纹的措施及效果为了减少铸坯表面各种形式的微裂纹提高钢板表面质量通过对前期生产工艺参数的对比分析后针对裂纹产生的原因确定改进措施并实施.改进措施)控制钢水碳含量 当钢水中()在.左右时发生包晶反应坯壳经历了 相变并伴随有最大的线收缩(.)引起局部气隙而减小了传热速率使坯壳厚度生长不均匀当钢水中()大于.时更多的液体直接转变为 相由包晶反应产生的线收缩不太显著线收缩减轻气隙减小传热均匀坯壳厚度生长就均匀 为了减少裂纹提高铸坯质量在标准及用户要求的碳含量范围内确保避开敏感区域()为.)同时上下炉次钢中()偏差不超过.浇次间()偏差不超过.)控制铸坯坯壳厚度均匀 钢的夹杂物含量、钢液温度控制、浸入式水口设计与插入深度、结晶器保护渣性质、结晶器导热均匀性、结晶器液面波动、二次冷却和钢液中气体含量等都是影响初生坯壳凝固均匀性的关键因素必须通过长期的试验摸索稳定冶炼、连铸工艺控制坯壳厚度均匀性来减少裂纹)确保静搅时间 由于精炼炉用铝作为脱氧剂同时炼钢工序要求控制钢中酸溶铝含量 为了减少钢中夹杂物提高钢水纯净度避免由于钢水中夹杂物的存在导致保护渣变性恶化结晶器内的传热条件造成铸坯表面裂纹的产生规定精炼工序需确保精炼炉软搅拌时间每炉钢水的软搅拌时间不得少于 确保脱氧过程中产生的 能够尽可能从钢水中上浮)选择合适的保护渣 保护渣的性能直接决定了铸坯的质量根据 钢种性质选择合适的保护渣保护渣的用量和黏度既要保证减浅振痕又要防止坯壳黏结 钢种选用碱度约.降低结晶器内坯壳传热量.措施实施后的效果采用上述制定的四条改进措施并在多次试验摸索后最终确定合适的生产工艺铸坯表面质量得到显著提升 对不同批次生产的 张钢板进行跟踪其表面整洁上、下表检验后未发现任何裂纹缺陷具体见表 表 不同批次钢板明细批号厚度宽度长度表面等级合格合格合格合格合格合格合格合格 结语 属于典型包晶钢受标准及性能要求的限制成分无法更改若要减少钢板表面裂纹需通过防止铸坯裂纹来解决 主要措施是降低结晶器弯月面热流保持结晶器弯月面热流的均匀和稳定以及控制影响坯壳生长均匀性的工艺因素如保护渣性能、结晶器液面波动、结晶器锥度等并加强对坯料表面检查清理避免钢板出现裂纹参考文献倪有金 庞炜光 孙彦辉 等.包晶钢板坯表面纵裂纹的形成与防止.连铸():.高大伟 陈俊奇 刘印子 等.钢板表面裂纹调查与分析.宽厚板 ():.收稿日期: