控冷钢板出现拱形和凹形缺陷的分析

李新宇，宋 欣，李 伟，王 川，李文刚，张军冬

（五矿营口中板有限责任公司，辽宁 营口115000）

随着新一代超快冷技术的广泛应用，设备冷却能力得到了极大提升。但随着冷却能力的提升，控冷钢板在宽度方向上更容易产生拱形或凹形瓢曲。本文结合实际生产情况，进行大量实验和分析，找到了问题产生的原因并采取了对应措施，并取得了良好的效果。

1 板形缺陷示意图（见图1和图2）

图1 拱形

图2 凹形

2 板形缺陷原理分析与验证

2.1 原理分析

选取了一块水冷后出现拱形的钢板进行金相分析（Q355B，规格60 mm×2 400 mm，终冷温度630℃，下表水比/上表水比为1.6），图3为钢板的整体形貌。图4为钢板的上近表组织（“黑点”上方为上近表）。可见，“黑点”上方的晶粒更加细小（为上近表，晶粒度9.5级），“黑点”下方的组织相对粗大（晶粒度8级）。从钢板的上近表到黑点的厚度为8.5 mm。为了方便称呼，暂将这8.5 mm的组织称为“激冷层”。经测量，下表的“激冷层”厚度为4.5 mm。

可见，此片出现拱形的钢板的上激冷层厚度大于下激冷层厚度。激冷层内珠光体相对细小，而珠光体的结构为铁素体薄层和渗碳体薄层相互交替的层状复相物。珠光体相对细小，则意味着铁素体薄层和渗碳体薄层的层间距更加接近。但由于铁素体和渗碳体的晶格并不一致，片层间距越小则单位体积内的晶格畸变越多。晶格畸变增多，则会导致体积增大。由于此片钢板的上激冷层厚度大于下激冷层厚度，所以理论上，上激冷层体积应大于下激冷层体积，相变结束后钢板应产生拱形瓢曲[1]。

另外，对于控冷过程中产生的其他组织的单位体积大小，根据理论应为：马氏体体积＞贝氏体体积＞托氏体体积＞索氏体＞珠光体[2]。

图3 出现拱形的钢板

图4 过渡层（X25）

图5 近表激冷层组织（晶粒度9.5级）

图6 正常组织（晶粒度8级）

2.2 原理验证

为了验证水比对板形的影响，进行了系列水比试验。试验钢板牌号为Q355B，规格为40 mm×2 600 mm，终冷温度为650℃，冷速为10℃/s，水比试验范围为1.4～2.6之间（下表水量/上表水量），总水量保持一致。钢板下线36 h后，测量钢板的横瓢程度（见表

1），水比与钢板横向瓢曲的关系见图7。

表1 钢板的横瓢程度

图7 水比与钢板横向瓢曲的关系

可见，水比在2.2以上时，上激冷层厚度＜下激冷层厚度，钢板产生凹形横瓢；水水比在1.9～2.1之间时，上下激冷层厚度基本等同，钢板板形基本平整；水比在1.8以下时，上激冷层厚度＞下激冷层厚度，则钢板产生拱形横瓢，试验结果与推测一致。

3 改善措施和效果

根据试验结果，后续将水比根据钢板的宽度和水温等因素在1.9～2.1之间进行调整，批量生产的数据显示：钢板的瓢曲率从33.2%下降至5.1%，效果显著。

4 结论

造成中厚板在控冷过程中，钢板宽度方向上产生拱形或凹形瓢曲缺陷的主要原因是厚度方向上冷却不均。导致上下“激冷层”厚度不同，激冷层内组织细小，晶格畸变较多，导致组织膨胀。“激冷层”较厚的一侧膨胀程度＞较薄的一侧，导致“激冷层”较厚的一侧向较薄的一侧发生弯曲。对应措施为根据板形调整水比。