承鋼800mw熱軋卷板翹皮缺陷原因分析

承鋼800mw熱軋卷板翹皮缺陷原因分析

自2009年6月正式生產(chǎn)以來(lái)，熱壓板表面的“彎曲皮”缺陷嚴(yán)重影響了承受鋼1780線的正常生產(chǎn)，降低了熱壓板的批量升配，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。本文以C500微合金高強(qiáng)鋼為例對(duì)表面翹皮的產(chǎn)生原因進(jìn)行深入的研究和探討,有針對(duì)性地制定了措施,解決了長(zhǎng)期困擾卷板生產(chǎn)和質(zhì)量的“翹皮”問(wèn)題,打破了長(zhǎng)期以來(lái)制約產(chǎn)品質(zhì)量的瓶頸,大幅提高了產(chǎn)品合格率。1生產(chǎn)過(guò)程和涂層表面的質(zhì)量1.1板坯連鑄機(jī)生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝流程如下:高爐鐵水→單吹顆粒鎂預(yù)脫硫→150t提釩轉(zhuǎn)爐→150t煉鋼轉(zhuǎn)爐→LF精煉爐→兩機(jī)兩流板坯連鑄機(jī)→1780生產(chǎn)線板坯加熱→高壓水除鱗→粗軋→精軋→層流冷卻→卷取→檢驗(yàn)→包裝入庫(kù)。1.2平均翹皮比例高,影響了規(guī)模的正常生產(chǎn)2010年1-8月,鋼卷翹皮缺陷產(chǎn)生量巨大,平均翹皮比例高達(dá)1.20%,最高月份達(dá)到1.41%,導(dǎo)致批量降級(jí)改判,嚴(yán)重制約了1780軋制的正常生產(chǎn),造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。1.3同一鋼件上試樣冷彎試驗(yàn)鋼卷表面“翹皮”形貌見(jiàn)圖1,從圖1中可以看出,鋼卷在冷彎變形部位出現(xiàn)大量沿縱向分布的、淺淺的一層翹皮現(xiàn)象,宏觀觀察裂開(kāi)部位并未向基體擴(kuò)展。在同一鋼件的其他部位取樣進(jìn)行d=a冷彎試驗(yàn),約40%的試樣也出現(xiàn)了冷彎翹皮現(xiàn)象,在鋼件上取樣進(jìn)行內(nèi)、外冷彎?rùn)z驗(yàn),內(nèi)彎全部合格,而外彎出現(xiàn)翹皮現(xiàn)象。這一結(jié)果表明,鋼卷上下表面、上表面不同部位呈現(xiàn)出不同的表面狀態(tài)。2“掉進(jìn)水里”的原因和分析2.1表1和表2缺陷鋼卷化學(xué)成分、氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析和力學(xué)性能見(jiàn)表1和表2。從表中可以看出,鋼卷綜合力學(xué)性能較好,鋼質(zhì)純凈度較高,氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低,初步排除了因鑄坯皮下氣泡造成在軋制過(guò)程中出現(xiàn)表面翹皮現(xiàn)象。2.2類似基線從缺陷樣宏觀形貌來(lái)看,表面沿縱向存在大量的黑色缺陷(類似黑線)。在黑線處進(jìn)行冷彎試驗(yàn),出現(xiàn)了翹皮現(xiàn)象,而在表面良好的部位進(jìn)行冷彎,未出現(xiàn)裂紋,證明翹皮的出現(xiàn)和鋼板表面存在的黑色缺陷有關(guān),見(jiàn)圖2。2.3表面清潔針對(duì)黑色缺陷部位冷彎出現(xiàn)翹皮現(xiàn)象,對(duì)缺陷鋼板表面進(jìn)行酸洗,發(fā)現(xiàn)鋼板表面沿縱向存在大量肉眼可見(jiàn)的表面裂紋,形貌見(jiàn)圖3。2.4翹皮部分邊部變形在顯微鏡下觀察鋼基體以及翹皮部位,見(jiàn)圖4。可以看出翹起部位晶粒沒(méi)有發(fā)生明顯變形,且翹皮部分邊部與內(nèi)部晶粒尺寸存在明顯差異,說(shuō)明在軋制過(guò)程中翹起部位并未和基體一起變形,即在軋制前翹起部分已與基體分離,也就是說(shuō)裂紋在軋制前已經(jīng)存在。從而基本確定了造成翹皮的主要原因是板坯表面存在裂紋。2.5去氧化鐵皮后板坯表面形貌根據(jù)顯微分析結(jié)果,為追溯板坯表面質(zhì)量情況,在相同爐次板坯上沿橫向1/2板寬在上下表面各取1/4、2/4板寬試樣共4塊進(jìn)行表面“扒皮”處理,取樣示意圖見(jiàn)圖5。沿鑄坯表面去除氧化鐵皮再向下扒除3mm后板坯表面形貌見(jiàn)圖6。從圖6可以看出,1號(hào)、2號(hào)、4號(hào)試樣板坯表面質(zhì)量情況良好,所對(duì)應(yīng)的卷板下表面以及板寬1/4處表面質(zhì)量良好。3號(hào)樣表面沿橫向出現(xiàn)大量裂紋,且裂紋分布規(guī)律性較強(qiáng),即裂紋間距與板坯振痕相吻合,針對(duì)扒除3mm后出現(xiàn)大量裂紋的3號(hào)試樣繼續(xù)向下扒除3mm,裂紋基本消除,即裂紋深度可達(dá)皮下3～6mm。而在板坯2/4處出現(xiàn)的裂紋與在實(shí)物鋼卷上出現(xiàn)“翹皮”的部位(板寬2/4、3/4處)基本對(duì)應(yīng),見(jiàn)圖7。從而證實(shí)了造成卷板表面“翹皮”的主要原因是板坯表面橫裂紋。3確定合理的二次冷卻強(qiáng)度對(duì)于板坯橫裂紋的形成機(jī)制,行業(yè)內(nèi)已進(jìn)行了很多研究,其結(jié)論主要集中在3個(gè)方面:①二冷制度不合理,導(dǎo)致矯直溫度處于鑄坯第Ⅲ脆性區(qū)溫度范圍內(nèi)。②在振痕較深時(shí),振痕的波谷處通常伴隨表面橫裂紋的產(chǎn)生。③鋼種化學(xué)成分的影響。針對(duì)以上因素,結(jié)合承鋼150t煉鋼系統(tǒng)板坯連鑄機(jī)現(xiàn)狀,因鋼水銜接緊張,鑄機(jī)長(zhǎng)期處于低拉速狀態(tài),且拉速波動(dòng)較大,雖然二次冷卻水采用最小水量控制,但相對(duì)于過(guò)低的拉速來(lái)說(shuō),鑄坯冷卻強(qiáng)度仍然較大,現(xiàn)場(chǎng)觀察板坯出拉矯機(jī)后邊角部發(fā)黑,測(cè)量邊角部溫度約為630～670℃,因邊角部與板坯中部溫差在60～100℃,可以推測(cè)鑄坯表面心部剛好落在700～900℃,也就是第Ⅲ脆性區(qū)溫度范圍內(nèi),這也是導(dǎo)致板坯中心出現(xiàn)橫裂紋的主要原因。特別是對(duì)于添加Nb、V、Ti等微合金化元素的微合金鋼,因Nb、V、Ti的碳、氮化物的析出進(jìn)一步惡化了鑄坯的塑性,因此,必須確定合理的二次冷卻強(qiáng)度,以保證鑄坯矯直溫度避開(kāi)脆性溫度區(qū)間,來(lái)防止橫裂紋的產(chǎn)生。同時(shí),因拉速較低,保護(hù)渣性能與低拉速不匹配,導(dǎo)致振痕較深,也是產(chǎn)生橫裂紋的原因之一。4降低鑄坯表面缺陷率,確保結(jié)晶器均勻運(yùn)行根據(jù)以上分析,認(rèn)為應(yīng)采取以下措施來(lái)防止板坯表面裂紋的產(chǎn)生:1)強(qiáng)化生產(chǎn)組織,提高鑄機(jī)拉速,并實(shí)現(xiàn)拉速的穩(wěn)定控制。針對(duì)不同斷面寬度規(guī)定拉速的下限,并剛性執(zhí)行。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),連鑄拉速由0.85m/min提高到1.0m/min以上時(shí),鑄坯表面(縱裂、橫裂、結(jié)疤等)缺陷率由2.51%降低到0.45%,鑄坯表面質(zhì)量大幅改善。2)針對(duì)承鋼150t煉鋼系統(tǒng)實(shí)際情況,優(yōu)化二冷配水工藝,將二冷比水量由0.8L/kg降低到0.6L/kg,確保鑄坯矯直溫度在900℃以上,以避開(kāi)第Ⅲ脆性溫度區(qū),減少表面橫裂紋的產(chǎn)生。3)針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中存在的拉速偏低現(xiàn)象以及微合金化方式的不同,重新優(yōu)化保護(hù)渣性能,滿足不同鋼種生產(chǎn)需要。4)對(duì)結(jié)晶器銅板結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,改善結(jié)晶器傳熱,確保鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)冷卻均勻。按照以上措施,從2010年10月生產(chǎn)至今,卷板翹皮比例由原來(lái)的1.2%降低到0.18%,卷板表面質(zhì)量得到明顯改善,取得了較好的效果。5矯直溫度的影響1)