产生钢坯表面缺陷因素综合分析

产生钢坯表面缺陷因素综合分析

裂纹形态不同，应该说形成原因肯定是不同的。但分析证明，通常是几种因素共同作用的结果。另外，经常发现在一个钢坯表面上几种缺陷共存，由此可见，形成原因就更加复杂了。综合分析，产生钢坯表面缺陷有四种可能的因素或环节，一是钢锭质量，包括冶炼质量和钢锭表面质量；二是钢锭热送时间长短的影响；三是加热温度、升温速度、保温时间和炉温均匀程度的影响；四是轧制方法的影响。

钢锭质量是钢坯表面缺陷最主要的影响因素，而钢锭中气体含量的影响尤为重要。原材料干燥不良，或者雨季炼钢是造成钢中气体含量较高的直接原因，CO和O2在浇注中从钢液逸出滞留在钢锭的表面或浅表面，形成气泡，钢锭在加热中气泡被烧穿，轧制后产生裂纹，钢坯上常见的细、密、短、浅“束状”裂纹，通常称为发裂或发纹，就属此种缺陷。在所有种类的表面缺陷中发纹最多，最常见。氢也是钢坯、锻件表面质量或内部质量的最大威胁，超级白点导致的异常脆性断裂主要是氢含量超标造成的。氢含量达到一定值时，在一定温度下或放置一定时间，由于钢中氢的聚集产生氢脆导致钢锭纵裂，锻件内产生白点缺陷。

夹杂物和夹渣的影响。分析证明，夹杂物是产生钢坯热裂纹的主要内在因素，由于大颗粒夹杂物破坏了金属的热塑性，导致“结疤”缺陷的实例也是常见的。如果在浇注中因浇注速度不均，或钢液有翻花现象，将保护渣卷入钢液并凝结在钢锭的浅表面，就会在轧制时产生“结疤”表面缺陷。检验中，在“结疤”壁上发现了保护渣的主要成分：FeO·SiO2，CaO·Al2O3，Cr2O3·MnO·K2O是最有力的证明。

钢锭模表面质量对钢锭表面影响也不容忽视，模壁清理不干净、钢锭粘模、钢锭模使用末期可能使钢锭表面产生麻坑、折叠等缺陷。较深的麻坑在钢锭加热时不能完全变成氧化铁皮脱掉，也会产生发裂表面缺陷。首钢特殊钢厂在钢锭上进行钻孔实验，以确定钢锭表面凹坑深度、形状、位置与钢坯发裂间的关系，证明了压缩比对麻坑产生裂纹的影响起着较大作用。

钢锭热送后可能要发生如下两种不利情况，其一，钢锭热送到轧钢车间后恰好在两相区装炉加热，这样在粗大奥氏体晶界上会析出AlN、MnS，使晶界脆化，因此使高温变形能力恶化；其二，如果高温热送，加热后使钢的晶粒尺寸比相变后再加热的钢晶粒粗大10倍，大大降低了高温塑性。在执行钢锭热送轧制工艺中，由于热送在两相区停留时间长产生裂纹和混晶的实例就有三个炉号。因此，对于热送的钢锭必须确保即不在高温区装炉，也不在两相区装炉，测量这个最佳热传搁送时间是很有实际意义的(浇注完毕到开始装炉的间隔时间，也叫钢锭的传搁时间)。统计383炉小于2h拔模和162炉正常拔模(≥2h)及不同传搁时间的钢锭轧成钢坯后的表面废品率得出，以90min脱模，传搁时间≥4h效果最好。

加热温度也是值得重视的一个参数。检验中发现的内部过烧、轴承钢的“研磨裂纹”均与加热温度过高有关。GCr15钢加热温度降为1230℃，有效地控制了过热过烧缺陷的产生。与过热过烧相反，在生产中也发现了低温出炉轧制而产生表面缺陷的实例。均热炉和加热炉相比最大特点是钢锭温差小，不如加热炉阴阳面那么大。但是，目前均热炉采用的单侧烧嘴使整个炉膛温度分布不均匀，炉子温差大是先天不足，个别烧嘴火焰太强所导致的局部过烧也时有发生。

钢锭升温速度也是不可忽视的影响因素。快速加热高效工艺能明显降低能耗，提高劳动生产率，并对细化晶粒也有好处。但是，由于快速加热不可避免地要使热应力增大，因此会有出现加热裂纹的危险，检验也发现了有些轧制裂纹是由加热速度过快，钢锭在炉中就产生了裂纹而形成的。升温过快也可能导致表面局部过烧。解决提高效率和避免出现加热裂纹之间矛盾的前提是认识快速加热所产生的应力大小。理论计算指出，为了实现快速加热高效工艺，加热前钢锭中的残余应力应尽可能小，钢锭心部轴向切应力与径向应力之差大于屈服点σs时，会改善加热的安全性。

轧制方法的影响。压下制度是决定钢坯表面质量的重要因素，变形不合理也能在钢锭表面产生过大的拉应力而形成表面裂纹。轧大扁法(工厂习惯性说法)和按压下规程轧制对比试验结果表明，轧大扁法能促使一些缺陷生成，但是轧大扁法不是产生钢坯表面缺陷的主要原因。轧大扁法是不均匀变形，容易产生钢坯折皱缺陷，增加清理量，清理不净就带到成材上，直接影响钢材表面质量，如果钢锭表面质量不好或加热不良，弊多利少，不应采用轧大扁法轧制。

钢坯表面的某些缺陷，如气泡裂纹、过烧、有害元素引起的龟裂、低温轧制裂纹、超级白点脆断都是比较清楚的，通过检验分析可以给出确切的结论；而有些缺陷，虽然表面形态特征相同，可是产生原因并不相同，或者是由几种影响因素共同作用的结果，因此，还要具体问题具体分析。值得着重指出的是，上述钢坯表面缺陷，与生产中工艺纪律和工艺规程没有很好贯彻执行有很大关系，所以，加强工艺纪律，强化工序质量，采取综合治理的方针，就可有效防止钢坯表面缺陷的产生，提高企业的经济效益。