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冷鐓鋼盤條冷鐓不合格的原因分析-金相顯微鏡
摘要：分析了冷鐓鋼盤條冷鐓不合格的原因，提出了改進措施。措施實施后冷鐓合格率大幅度提高。
關鍵詞：冷鐓鋼；盤條；裂紋
1概述
高線廠在試軋冷鐓鋼盤條初期，部分批次盤條冷鐓合格率較低，究其原因主要是由于盤條表面裂紋造成的。為了弄清盤條表面裂紋產生的原因，對不同規(guī)格的成品及對應的軋制過程圓鋼進行了低倍和高倍檢驗，并結合冷鐓鋼的冶煉和軋制工藝，對盤條表面裂紋的形成機理進行了初步分析，并提出了改進措施。
2試驗方案
為了弄清盤條表面裂紋產生原因，分鋼種對共262支Φ70、Φ23、Φ20mm的圓鋼進行了低倍酸洗和金相檢驗，金相檢驗樣取自圓鋼樣上有裂紋處，缺陷檢驗面為圓鋼樣橫截面。
3試驗結果及分析
圓鋼低倍酸洗結果見表1。根據(jù)酸洗后試樣表面形貌，把缺陷分為平行通長裂紋、一條通長裂紋、斷續(xù)紋三種類型，三類缺陷中平行通長裂紋zui多，斷續(xù)裂紋zui少，一條通長裂紋其次。
3.1試樣表面有平行通長裂紋情況
3.1.1試驗結果
(1)低倍檢驗及分析
從酸洗結果來看，有兩條平行通長裂紋的較多，在Φ70mm、Φ23mm圓鋼以及成品上均有。無論是8A、還是35K，其形貌基本一樣。但不同試樣兩條平行通長裂紋之間的間距大小略有不同，Φ70mm圓鋼在8.6～11.4mm之間，Φ23mm圓鋼在3.0～5.0mm之間，Φ20mm在3.0mm左右。Φ70mm圓鋼的兩條平行通長裂紋均位于其天地面，對稱面沒有裂紋。
(2)金相檢驗分析
取酸洗后試樣表面有平行通長裂紋的Φ70、Φ23圓鋼試樣進行金相分析，金相取樣部位在通長裂紋處，金相檢驗結果見圖1。由圖1可見，裂縫處脫碳不明顯，尾部圓鈍，和盤條表面成銳角，且該形貌裂紋產生的部位均在軋件的天地面。
3.1.2結果分析
根據(jù)以上低倍、金相檢驗結果，初步認為該類缺陷是由以下原因引起的。
(1)軋制中心線調整不當，導致軋件中心偏離軋制中心線，造成軋件上的單側耳子(見圖2)。耳子在后續(xù)道次軋制之后，在成品上形成折疊，影響線材產品的冷鐓性能。冷頂鍛檢驗時缺陷表現(xiàn)為單側通長縱向裂紋。
(2)導衛(wèi)裝置安裝位置與孔型中心線若發(fā)生相對偏差，在導衛(wèi)對軋件的夾持作用下，導衛(wèi)使軋件偏離軋件中心線，在孔型中發(fā)生如下圖2所示單側耳子現(xiàn)象。
圖2軋件單側耳子示意圖
(3)軋機的軸向定位精度得不到保證或調整不當，軋輥發(fā)生錯輥現(xiàn)象，造成軋件上的錯輥缺陷，在后續(xù)道次軋制后，在成品上形成折疊，影響線材產品的冷鐓性能。
3.2試樣表面有一條通長裂紋情況
3.2.1試驗結果
(1)低倍檢驗分析
Φ70mm、Φ23mm圓鋼及成品上產生一條通長裂紋的情況也較多，該形貌裂紋一般在軋件的天地面或在軋件輥縫處，其形貌見圖3。
圖3一條通長裂紋低倍酸洗后形貌(8A，Φ20mm成品)
(2)金相檢驗分析
取表面有一條通長裂紋的試樣進行了金相檢驗(見圖4)。由金相檢驗結果知，大多裂紋處脫碳不明顯，尾部圓鈍，和盤條表面成銳角。并且裂紋形貌基本相同。酸洗的試樣其裂紋被腐蝕變寬、變深。
為了進行對比，取外購GCr15鑄坯軋制的盤條進行了檢驗，發(fā)現(xiàn)其表面也有裂紋，GCr15盤條表面裂紋形貌見圖5，其裂紋處脫碳不明顯，尾部圓鈍，和盤條表面成銳角，和冷鐓鋼系列盤條表面裂紋形貌基本相同。
3.2.2結果分析
經分析，產品上產生一條通長裂紋的情況主要是由以下原因造成的。
(1)在軋制過程中由于單側耳子造成的平行通長裂紋，一條較深，另一條較淺，淺的裂紋經變形延伸消失而深裂紋經軋制延伸后不能消除，從而表現(xiàn)為一條通長裂紋，該形貌裂紋一般在其一邊有不明顯的與其平行的印痕。
(2)在軋制過程中，在道槽、導衛(wèi)等某一處有一凸點，嚴重劃傷了軋件，經軋制后不能消除而形成一條通長劃痕，酸洗后表現(xiàn)為一條通長裂紋，該形貌裂紋可發(fā)生在軋件的四周任一位置。
3.3試樣表面有斷續(xù)裂紋情況
3.3.1試驗結果
(1)低倍檢驗分析
在軋件上無通長裂紋，四周有斷續(xù)裂紋這種缺陷也較多。該形態(tài)裂紋表現(xiàn)為無規(guī)則的小裂紋，一般Φ70mm圓鋼上每條裂紋長約15mm，在Φ23mm圓鋼及成品上相對較短、較淺，一般軋件四周均有，兩旁相對較多，天地相對較少。
(2)金相檢驗分析
取酸洗后表面無通長裂紋，四周有斷續(xù)裂紋的Φ70進行金相分析(見圖6)發(fā)現(xiàn)，其裂紋兩旁有脫碳或輕微脫碳現(xiàn)象，并且有向試樣內部延伸的趨勢。圖6(a)裂縫兩邊脫碳明顯，圖6(b)裂縫附近有氧化質點且脫碳，圖6(c)、6(d)在酸的腐蝕下變寬、變深的裂紋的末端，有向基體延伸的小裂紋。
3.3.2結果分析
根據(jù)以上低倍、金相檢驗結果分析，認為產品表面有斷續(xù)裂紋主要是由于鑄坯近表面缺陷(主要為內部角裂)在軋制過程中暴露，造成軋件前期出現(xiàn)裂紋缺陷，該缺陷如果較深，則成材后還存在，將造成冷鐓開裂；深度較淺，則成材后不再存在，冷鐓不開裂。其影響因素主要有：
(1)中間包水口位置對內部角裂的影響
冷鐓鋼連鑄采用全保護澆注，浸入式水口對中情況對小方坯角部內裂有一定影響。浸入式水口不對中，特別是水口鋼流偏向結晶器角部時，更易產生內部角裂。這主要是角部是二維傳熱，凝固較快，zui早形成氣隙，不均勻傳熱程度較大，當鋼流偏向銅管某一角部區(qū)域時，由于注流偏斜及局部沖刷凝殼，容易使該角部凝固殼相對減薄，從而導致坯殼的強度和剛度降低，裂紋敏感性增強。
(2)中包鋼水過熱度對內部角裂的影響
當中包鋼水過熱度較大、拉速偏高時，容易引起結晶器水縫中水的間斷沸騰和坯殼變形，并使坯殼平均厚度減薄，因而坯殼的強度和剛度降低，容易在不均衡力作用下使初生坯殼產生拉裂。但低過熱度、慢拉速內部角裂仍然存在，說明僅從鋼水過熱度和拉速控制內部角裂的發(fā)生是不夠的，還必須從設備入手，消除鑄坯冷卻不均的因素。
(3)結晶器設備因素對內部角裂的影響
各種造成結晶器內凝殼不均勻的原因也是產生小方坯內部角裂的主要原因。在結晶器使用后期，方坯內部角裂發(fā)生率較高。這是因為隨著結晶器使用次數(shù)的增加，結晶器的磨損、變形和內表面不平整度也增加，結晶器錐度減小，甚至可能出現(xiàn)結晶器銅管的菱形變形，這些都會導致方坯內部角裂的產生。
(4)二次冷卻設備及工藝對內部角裂的影響
二次冷卻不均勻會加劇方坯內部角裂的產生，特別對高拉速鑄機而言，二次冷卻系統(tǒng)是影響鑄坯內部質量zui敏感的地方。造成二次冷卻不均勻的因素有：1)個別噴嘴安裝不對中；2)四側的水量不均勻；3)噴嘴噴射角度過大或過小，造成角部過冷或冷卻不足。
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