低合金结构钢板边部开裂原因分析及改进措施

樊建刚 徐筱芗 李娜 张玉芹

(安阳钢铁股份有限公司)

低合金结构钢板边部开裂原因分析及改进措施

樊建刚 徐筱芗 李娜 张玉芹

(安阳钢铁股份有限公司)

分析了低合金结构钢板的边部开裂的主要原因，指出由于层流冷却的侧喷漏水使钢板边部急冷，导致形成了马氏体的异常组织，该组织的出现使钢板在冷矫过程中边部开裂。通过加强生产线的水系统管理，以及规范生产操作等改进措施，解决了钢板边部开裂的质量问题。

低合金 钢板 边裂 原因

0 前言

安钢炉卷轧机生产线投产于2005年10月，产品规格为4.5 mm～60mm×1600mm～3250mm×6000mm～18000mm。该生产线采用卷取炉轧制技术，为保证产品头尾性能提供技术支撑，所以其产品因具有宽、薄、长等特点能很好满足用户特殊要求。该生产线过程控制要求较高，在设备配置和自动化控制水平上采用多种先进技术，为品种开发和稳定质量奠定基础。该机组已批量生产 X70、AH70DB、AH 80DB等高强度、高附加值产品，产品质量稳步提升。

1 1产品质量缺陷

炉卷轧机生产线生产 Q345系列产品的质量等级主要是 C、D、E级，采用 T MCP轧制工艺，完全满足用户对产品的低温冲击韧性要求，适应使用环境较严格的各种机械结构和机械加工要求，因该低合金系列的生产量较大，其冶炼成分控制、加热温度、轧制过程工艺参数等过程控制技术都已成熟，产品质量较稳定，但近期该生产线部分Q345E低合金结构钢板出现了边部裂纹缺陷，如图1所示。

图1 Q345E边裂缺陷

2 原因分析

针对Q345E钢板出现的质量缺陷，首先分析其金相组织，然后根据其检测结果，分析讨论、查找出生产线上存在的问题，彻底查清、解决，保证产品质量稳定提高。为此，对钢板边部开裂原因进行核查、分析：

对该批产品的每块钢板进行检查，发现有边裂缺陷产品，没有在同一块母板 (即一块坯料轧成的称呼)上出现，不属于周期性缺陷，由此可以排除轧机及其轧前设备隐患，应该是轧后某一环节造成的。同时对缺陷处的钢板表面进行宏观检查，发现此处钢板的颜色与其他部位的颜色不同，即此处有淬火现象。

对钢板边部开裂部位和正常部位分别取样进行微观组织观察。正常部位的微观组织如图2所示，其组织结构为铁素体 +珠光体；同时对边部开裂部位观察，其微观组织如图3所示，其组织为铁素体 +马氏体。研究认为该组织是由于轧后钢板不合理的冷却方式造成的，且在整个生产线上造成“激冷”的因素应该是水，肯定是某一部分的冷却水造成了轧后的钢板边部冷却速度过快。

图2 Q345E正常部位的金相组织(F+P)

图3 Q345E异常金相组织(F+M)

根据以上分析结果，对轧后冷却水进行核查，发现层流冷却装置的侧喷有一组电磁阀门关闭不严，造成出水量失控，导致冷却速度过大，此处应该是造成钢板边部"激冷"的重要因素。但是在生产此批订单过程中，不是每块钢板都出现此缺陷。因此在正常生产情况下，不会由于此处的常流水而造成非正常组织，还存在其它的因素。为此又对生产过程控制系统进行核查，发现在生产缺陷产品母板时，热矫直机出现跟踪信号异常，造成矫直机前的辊道无法正常工作。在处理故障时，部分钢板在层流冷却装置下长时间停留，侧喷 "漏水"对钢板边部加速冷却，出现了部分与其它部位颜色不一的现象，形成马氏体组织。

由于钢板边部出现了马氏体异常组织，影响了板型质量，因此需要冷矫直机对板型进行矫正。在冷矫直机工序生产过程中，钢板经过反复弯曲，尤其是边部异常的马氏体组织，与其它正常组织相比，因其强度高，韧性差，反复弯曲就会导致开裂，造成了产品缺陷。

3 改进措施及效果

根据查找的原因，及时采取有效措施进行整改，具体改进措施如下：

1)更换电磁阀。检查轧后所有控制水冷却系统的电磁阀，保证阀门能正常开启和关闭，并摸索其响应时间，针对响应时间慢的电磁阀，进行控制区域调整，安装在层流水系统的后半部分，在控制程序上进行重新设定，保证整个水系统的冷却效果均匀、有效；

2)对轧机以后的辊道冷却水进行检查，对磨损严重的喷嘴进行更换，保证能准确冷却辊道的辊身长度，避免冷却水乱喷而冷却到钢板边部，使钢板冷却不均，产生应力而影响板形；

3)进一步规范操作，对于轧机机后设备 (主要指热矫直机和冷床)出现故障或跟踪信号出现异常时，应迅速进行人工干预，由自动控制模式改为手动操作模式，将轧后钢板手动操作运送到冷床进行冷却。若热矫直机无法正常工作或热矫直机及其机后辊道出现异常，无法正常运转时，操作工手动操作将层流水关闭，并使钢板在轧机后的辊道上进行摆动，处于自然降温状态。等一切信号正常后，将钢板送到精整区域；

4)生产中若再出现跟踪信号丢失、矫直机无法正常咬入的情况，热矫直机操作工立即将此类钢板的信息通报给钢板表面质量检查岗位人员，使其对钢板表面做认真检查，若出现异常部分，应及时将非正常部分切除，不为下道工序留下任何隐患，保证剪切后的钢板不会出现冷矫断裂现象。同样也要求加强钢板表面检查力度，对钢板表面有局部明显冷却水印的，要加以标识，引起下道工序注意。

经过以上措施的实施，消除了钢板边部开裂的质量缺陷。经过近半年多的生产运行，低合金结构钢的产品质量又保持生产正常、过程顺行、质量稳定、指标先进的状态。

4 结语

在炉卷轧机生产线上，经过生产实践证明，不仅冶炼成分控制、轧钢过程参数控制等对产品质量有影响，轧后生产工序中的冷却水也对产品质量也有很大的影响，特别是对于低合金系列、高强度结构钢系列及其它采用 T MCP工艺生产的系列产品，保证生产线上冷却水能正常使用和有效控制，对轧后产品"进行相变阶段"的区域冷却水更应加强管理，避免出现整体钢板组织不均而产生的质量缺陷。此次低合金钢板边部开裂质量缺陷，不仅为安钢其他板带生产线总结了经验教训，同时也可为国内同类企业提供借鉴经验。

[1]崔风平，孙玮，刘彦春.等著.中厚板生产与质量控制.北京：冶金工业出版社，2008：390-396.

[2]张景进，李阳，杨振东.等著.中厚板生产.北京：冶金工业出版社，2005：75-81.

REASONS ANALYSIS AND COUNTERM EASURES FOR EDGE CRACK O F LOW-ALLOY STRUCTURAL STEEL

Fan Jiangang Xu X iaoxiang L iNa Zhang Vuqin (A nyang Iron and Steel Stock Co.，L td，)

This paper analyzes themain reasons of edge crack of low-alloy structural steel p late，it states that edge rap id coo ling of steel p late which is form ed by side sp raying leakage of lam inar flow coo ling p roduces defo rmedmartensite structure which leads to edge crack during cold straightening.It can be reso lved by imp rovingwater systemmanagem ent in p roduction line and standardizing p roduction operation ect.

low-alloy steel p late edge crack reason

＊联系人：徐筱芗，高级工程师，河南.安阳(455004)，安阳钢铁集团有限责任公司技术中心；

2010—4—16