REGT1低碳薄钢板加工油桶穿孔渗漏原因分析

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(日照钢铁有限公司, 日照 276806)

REGT1低碳薄钢板加工油桶穿孔渗漏原因分析

王刚,林柱,金伟,薛俊峰,王立涛

(日照钢铁有限公司, 日照 276806)

某公司使用规格为1.0 mm×1 000 mm的REGT1低碳薄钢板加工镀锌油桶，不同批次产品均多次出现表面穿孔渗漏问题。采用宏观分析、金相检验、扫描电镜以及能谱分析等方法对油桶穿孔渗漏原因进行了分析。结果表明：穿孔内部存在肉眼可见的大颗粒夹杂物，油桶穿孔渗漏是由于复合夹杂物部位在油桶加工过程中引起应力集中从而产生裂纹，裂纹扩展并导致穿孔渗漏失效。根据分析结果对炼钢和连铸工艺进行针对性的调整后，极大地减少了类似油桶穿孔渗漏失效的发生。

低碳薄钢板; 油桶; 穿孔; 渗漏; 夹杂物

低碳薄钢板以较好的综合性能以及良好的表面质量在各个领域均被广泛应用。但是由于其生产工序多、精度要求高、厚度薄等因素，低碳薄钢板非常容易出现孔洞、裂纹、起皮、压入类等缺陷。其中孔洞是薄板缺陷中危害最大的缺陷之一，由于孔洞部位必须切除，因此降低了钢板的成材率，同时导致下游客户生产效率降低，严重时甚至导致严重的质量异议[1]。某公司使用规格为1.0 mm×1 000 mm的REGT1薄钢板加工油桶，多个批次出现油桶渗漏现象。笔者通过对缺陷部位进行宏观分析、金相检验、扫描电镜及能谱分析，找出了油桶穿孔渗漏的原因，并提出了有效的改进措施和建议，可为该类问题的解决提供参考。

1 理化检验

1.1 宏观分析

图1a)为油桶穿孔处宏观形貌，可见裂纹呈中间宽、两头窄形貌，缺陷部位附近无明显的机械擦伤，属于张力作用下拉裂形成的孔洞。对穿孔部位折弯后发现孔洞内有大块异物，如图1b)所示。

1.2 金相检验

对缺陷部位取样进行金相检验，可以发现穿孔内有大块疑似夹渣的黑色异物，同时附近基体还内嵌有多个小块异物,见图2。用4%(体积分数)硝酸酒精溶液侵蚀后未发现组织异常，见图2和图3。

图1 失效件宏观形貌Fig.1 Macro morphology of the failure part:a) morphology of the cracks; b) morphology of the large foreign body

图2 穿孔处截面抛光态形貌Fig.2 Polishing state morphology of section of thepreformation location

图3 穿孔处截面显微组织形貌Fig.3 Microstructure morphology of section of theperformation location

1.3 扫描电镜分析

为了进一步确定异物的组成，将穿孔部位折弯撕开后对暴露的断面进行扫描电镜(SEM)观察，并对异物使用能谱仪(EDS)进行分析，确定其组成成分。

扫描电镜下可以看到穿孔部位断面上内嵌许多大小不一的颗粒物，颗粒物带角，多为不易变形的脆性夹杂物；夹杂类孔洞的微观特征是, 在孔洞的断口上有大型脆性夹杂物，或聚集状夹杂物和分层等缺陷，见图4。孔洞缺陷板卷对应的连铸坯中大型夹杂物含量明显高于正常工艺条件生产的连铸坯的[2]。对颗粒物进行能谱分析，结果显示其主要含有氧、钙、铝、碳、锌、磷、硫等元素，见图5。

图4 穿孔处压弯后断口SEM形貌Fig.4 SEM morphology of fracture of the performation locationafter bending

图5 断口表面异物能谱分析结果Fig.5 EDS analysis results of foreign body on the fracture surface

2 分析与讨论

扫描电镜能谱分析结果显示油桶穿孔部位的异物主要为钙、铝复合氧化物夹杂，因夹杂物尺寸较大，达到肉眼可见级别，主要考虑炼钢→连铸过程中产生的大型夹杂物。铝主要来源于脱氧产物，钙主要来源于喂钙线和精炼石灰，这些复合夹杂物在精炼过程中聚集长大，在浇铸过程中被卷入中间包,最终被卷入铸坯内；少量的镁主要来源是耐火材料;而锌元素是镀锌过程引入的，可以不予考虑。由于这些非金属夹杂物的存在，钢在变形时其基体的连续性被破坏，其工艺性能就会降低[3]。一方面在进行加工变形时夹杂物容易从基体上断裂脱落，形成孔洞；另一方面在凝固时夹杂物与基体的线膨胀系数不同而形成内应力，在夹杂物周围产生应力，使夹杂物与基体的界面极易产生微裂纹，微裂纹在后续加工过程中受到拉应力或切应力的作用发生扩展导致开裂。在油桶加工过程中，由于复合型夹杂物与基体变形量不同，导致夹杂物与基体之间产生微裂纹，在外力的作用下，裂纹扩展，最终导致形成砂眼，造成穿孔渗漏。薄板厚度仅为1.0 mm，冷轧产品的规格越薄则夹杂物的危害性越大，基板产生孔洞的概率就越大,在轧制力的作用下严重的会形成穿孔。因此，控制好炼钢过程中的夹杂物含量是解决该类问题的关键[4-5]。

3 结论及建议

REGTI低碳薄板加工成油桶后发生穿孔渗漏是由钢材浇铸过程中卷入复合夹杂物导致的。这些大型夹杂物一般通过浇包挡渣和在中间包中上浮去除，其进入铸坯主要是由中间包液面波动形成汇流漩涡导致的。另外对该钢种其他几个批次的穿孔渗漏缺陷进行分析得出的结论基本一致。

在生产中一方面要避免敞浇时间过长,中间包温度过低和生产节奏过快都会使孔洞缺陷率增加；其次，控制包内铁液的过热度，保证钢液中夹杂物的聚集长大、上浮，同时给夹杂物适当时间上浮；最后，生产过程中减小拉速的变化，防止中间包水口堵塞，避免结晶器液位波动引起的卷渣和其他夹杂物，并在浇铸中避免换渣、冲棒等异常操作行为。实施以上措施后，油桶的穿孔渗漏失效得到了有效的控制。

[1] 陈连生,杨栋,宋进英,等. 冷轧板孔洞类缺陷成因分析及研究[J]. 钢铁钒钛,2014,35(2):118-124.

[2] 方淑芳. 冷轧板中夹杂类孔洞缺陷的形成原因[J]. 理化检验-物理分册,2003,38(10):504-508.

[3] 吕建刚,肖李鹏. 钢中非金属夹杂物及其金相检验[J]. 理化检验-物理分册,2015,51(4):229-233.

[4] 陈培敦,马正伟,陈茂敬,等. 冷轧板孔洞、翘皮原因分析[J]. 中国重型装备,2011(4):33-36.

[5] 王健,吴汉科,房锦超. 冷轧板孔洞缺陷成因分析[C]∥2014年全国轧钢生产技术会议论文集. 无锡:[出版者不详],2014:243-248.

CauseAnalysisonPerforationandLeakageofOilDrumsMadeofREGT1LowCarbonSteelSheet

WANGGang,LINZhu,JINWei,XUEJunfeng,WANGLitao

(Rizhao Steel Co., Ltd., Rizhao 276806, China)

REGT1 low carbon steel sheets with specification of 1 mm×1 000 mm were used to make oil drums in a company, and surface perforation and leakage appeared in several batches of products. The reasons for the perforation and leakage were analyzed by means of macro analysis, metallographic examination, and scanning electron microscope and energy spectrum analysis. The results show that there were several visible large particles in the material at the perforation location. The perforation and leakage of the oil drums was because of the composite inclusions which caused stress concentration and cracks around them during the machining of the oil drums. The cracks continuously propagated and resulted in the leakage failure. According to the analysis results, the steel making and continuous casting technology was adjusted, which greatly reduced the occurrence of similar perforation and leakage failure of the oil drums.

low carbon steel sheet; oil drum; perforation; leakage; inclusion

2016-12-16

王 刚(1982-),男,工程师,学士，主要从事钢铁产品物理性能检测，252317018@qq.com

10.11973/lhjy-wl201712014

TG142.1; TG115

B

1001-4012(2017)12-0909-03