导致高速线材轧制劈裂的钢坯原因浅析

导致高速线材轧制劈裂的钢坯原因浅析

一、前言

山东石横特钢集团有限公司高线生产线（以下简称高线）于2004年9月投产，年设计产量50万吨，设计最小保证速度112m/s，产品规格范围为φ5～φ22mm。石横高线由马鞍山钢铁设计总院设计，采用全套最新设备，关键设备由美国摩根制造，生产工艺、设备水平和控制技术代表了当代高速线材轧机的国际领先水平。

高线主要采用二炼钢生产的钢坯轧制螺纹钢，每月均有因钢坯缺陷导致的轧制劈裂、堆钢的质量异议发生。本文通过对异议试样金相组织的检验，简单分析了轧制过程中产生轧制劈裂、堆钢的原因。

二、各类缺陷原因分类

1.轧制过程中拉断

正常生产轧制过程中因钢坯前端劈裂（张口）导致轧制堆钢，试样如图1-1所示：

图1-1 原始试样

金相检测结果：试样多处出现裂纹，裂纹内都存在高温氧化物，裂纹两侧脱碳，裂纹附近组织为铁素体+珠光体+贝氏体；试样内出现两处孔洞（图1-2）

图1-2 试样内孔洞（100x）

原因分析：从试样外观宏观分析，劈裂从钢坯的端部正中心向两边均匀开裂，并且出现劈裂的位置处于轧钢的初轧阶段，钢坯的缺陷对正常轧制影响较大。另外从金相检验的结果可以看出试样内多处裂纹，并且存在高温氧化物，因此断定此缺陷由钢坯的缩孔、中心裂纹缺陷造成。

钢坯在加热炉加热过程中导致缩孔、中心裂纹内部氧化，在此后的轧制过程中无法焊合，只能以裂纹的形式表现出来。试样内的两处孔洞进一步证明了缩孔的存在，并且缩孔十分严重。

2.轧制碎断样

轧制过程中肉眼观察到试样表面掉块缺陷，直接碎断的试样，如图2-1所示：

金相检测结果：高倍下观察试样横截面，可看到裂纹内高温氧化物，裂纹附近有大量非金属夹杂物（图2-2）。组织为：铁素体+珠光体。

原因分析：肉眼观察碎断试样表面发现有凹坑状缺陷，凹坑内表面不平整，凹坑内有少量粉末状物质。并且金相检验结果显示试样裂纹附近有大量非金属夹杂物，因此认为此缺陷由连铸坯夹渣造成。

钢坯在连铸过程中拉速较快，夹杂物上浮到钢坯上表面形成富集，轧制过程中夹渣物质掉落造成钢坯表面坑洞。轧制过程中以裂纹的形式表现出来。

图2-1 1#飞剪碎断样

图2-2 裂纹处高温氧化物及夹杂物（50X）

3.大型夹杂碎断

轧制过程中肉眼观察到钢坯中有大型夹杂，十分严重，碎断，试样如图3-1所示：

图3-1 1#飞剪碎断试样

金相检测结果：1#试样碎断处横截面碎裂处有许多小裂纹向内延伸，而且裂纹内及延伸处均有高温氧化物，试样经2%～4%硝酸酒精腐蚀后（如图3-2）观察所夹物质显微组织与基体不同，基体显微组织为铁素体+珠光体，而且试样裂纹两侧均脱碳。图3-2中A处（所夹物质）组织照片（如图3-3），B处（所夹物质）组织照片（如图3-4）。

原因分析：从宏观看，夹杂的尺寸很大，并且能从1#试样看到类似有导纹的夹杂，基本断定夹杂系外来金属物质。经金相检测可以看到其显微组织与基体截然不同，而且A、B两类夹杂为不同的物质，从金相组织判断为高合金化合物与铸铁件。因此判定外来夹杂系轧制过程中挤入。

三、结语

造成石横特钢高线出现轧制质量异议的原因80%属于钢坯原因造成，主要与连铸坯生产过程中拉速较快，换套管卷渣，配水不当造成内部裂纹等因素有关。其余20%属于轧钢生产过程中，调整不当、生产组织不力等因素造成。