特厚钢板热处理后头尾分层控制研究

2020-06-11殷延涛

山西冶金 2020年1期

殷延涛

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司宽厚板事业部，山东莱芜 271104）

随着中厚板生产技术的逐渐发展，用户对钢板质量要求越来越高。特厚中厚板作为一种高附加值产品广泛用于矿山机械、海工平台等领域，由于使用环境较为恶劣，对其性能要求较高。钢板分层是一种常见的板材缺陷，严重时导致整张钢板开裂分层，造成厚度方向性能急剧恶化，此种情况，生产过程中往往判废处理，造成重大损失的同时，也影响了钢厂产品形象。

莱钢4 300 mm 宽厚板生产线，可批量生产6～100 mm 规格，70 mm 及以上规格为保证性能均匀性需进行热处理，在生产过程中发现此规格钢板热处理后头尾出现分层，数量较多，严重影响了合同交付，针对此类缺陷，技术人员通过组织分析，工艺排查，确定了缺陷主要原因，制定了专项控制措施，缺陷率明显下降。

1 分层原因分析

1.1 组织分析

选取头尾分层缺陷发生几率较大的牌号：Q345D，规格：75 mm×2 500 mm（其成分如表1），截取试样缺陷部位进行金相分析，如图1 图2。

表1 75 mmQ345D 成分组成 %

图1 低倍组织形貌

图2 裂纹处组织形貌

由图1 可以看出，经过酸洗后，钢板分层明显，可见一条黑线，向两侧宽度方向延伸，裂纹深度较大，可使产品丧失使用功能，属于严重缺陷；从图2可以看出，分层部位中心偏析十分严重，带状组织明显。连铸过程中，由于铸坯组织中的柱状晶均匀向中心发展，中心最后凝固的钢水富含C、Mn、Si、S 等低熔点溶质元素，此类元素形成的硫化物、硅锰氧化物等与钢基体热膨胀系数不同，热处理完毕，冷却过程中的收缩应力不一致，使得部分长条状硫化物的尖端与基体界面处出现微小孔洞，随着应力增大，钢板上下部分沿缺陷部位开裂形成分层[1]。莱钢70 mm及以上钢板大部分采用单坯组板，连铸坯头尾由于处于开浇及浇完处，钢液温度较高，容易氧化，且易卷渣，夹杂物比其他部位多，更容易产生分层缺陷。

1.2 工艺分析

1）轧制压缩比过小。轧制过程中，如果轧制压缩比较大，大变形量条件下，有利于连铸坯内部的疏松、缩孔、夹杂等缺陷焊合，莱钢宽厚板最后供料坯型为300 mm，轧制70 mm 钢板压缩比仅有4.3 左右，压缩比过小，内部缺陷不易焊合。

2）连铸坯在炉时间不足。连铸坯在炉时间充分，经过加热，一方面可以起到高温退火[2]作用，有利于铸坯内部氢、夹杂物等有害物质的扩散，减少中心偏析影响；另一方面，可以提高铸坯芯部温度，减小芯部与表面温度差，降低热应力影响。

3）剪切方式不当。莱钢宽厚板生产线，热处理钢板一般需先切割后，再进行热处理，由于热处理过程中，缺陷部位夹杂物由于热膨胀系数与基体不同，在应力作用下开裂分层。

此外如果周围环境温度过低，火焰切割过程中预热不充分，缺陷部位在热应力的作用下也较易出现裂纹。

4）缓冷时间不足。连铸坯、钢板经过充分缓冷可以有效促进氢、偏析组织扩散。对于低合金钢来说，C、Mn 偏析较为严重，铸坯缓冷时间充足可以最大程度降低C、Mn 微观偏析，进而降低钢板中心偏析。钢板经过矫直下线及时缓冷，可以促进氢元素扩散，降低中心偏析影响。

1.2 探伤分析

按照国标要求，调节为底波50%波高加10DB，对缺陷钢板进行探伤，经过探伤发现缺陷集中分布在钢板厚度中心位置左右，缺陷波高度20%以下约91%，波高20%～50%约7%，波高50%以上约3%。缺陷为点状密集型或离散型，大部分为离散型，单个缺陷面积为直径15 mm 左右，可以判定钢板存在偏析或者疏松缺陷。