355 MPa级别低合金钢板边部裂纹的原因与改进措施.pdf
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1、第45 卷第5 期2023年10 月NAAAAAAAAAS生产技术下355MPa级别低合金钢板边部裂纹的原因与改进措施陈萌,孙乾”,程欣丽”,员强鹏,孟倩,王治中!(1南京钢铁股份有限公司,江苏南京2 10 0 3 5;2 山东钢铁股份有限公司莱芜分公司,山东济南2 7 110 4;3莱钢集团蓝天商旅车业有限公司,山东济南2 7 110 4)摘要:针对3 5 5 MPa级别低合金钢板边部出现微裂纹问题,采用金相组织分析及扫描电镜检验等技术手段,对其裂纹成因进行研究分析。结果表明,钢基体组织为珠光体+铁素体,晶粒度约9.5 级,成分、组织均符合标准要求;裂纹深度3 0 7 0um,裂纹周边晶粒明
2、显长大,存在氧化铁皮及Si-Mn氧化物析出。综合分析认为连铸坏的角部存在原始横裂纹,经加热炉二次加热,造成表面脱碳及氧化物析出,是诱发终端钢板产品边角裂纹的主要原因。实际生产中,严控钢水浇筑过热度,合理控制拉坏速率,采用结晶器非正弦有序振动,并对出现问题的连铸坏及时下线缓冷精整,强化铸坏边角处氧化铁皮等杂质及缺陷吹扫清理质量,可有效避免该类问题。关键词:3 5 5 MPa级别低合金钢;边部裂纹;氧化物;过热度中图分类号:TG142.1山东冶金Shandong Metallurgy文献标识码:BVol.45 No.5October 2023文章编号:10 0 4-46 2 0(2 0 2 3)0
3、 5-0 0 15-0 3炼一转炉/电炉炼钢一LF精炼一RH精炼一连铸一1 前 言坏料堆冷坏料加热一轧制取样检验判定低合金钢是在传统碳钢基础上,添加微量合金或提高原有硅锰含量,达到性能优化的目的。随着经济的高速发展,低合金钢优越的力学性能与较高的性价比,使其在工程机械、船舶、桥梁、压力容器、车辆工程、各类结构钢件等领域得到广泛应用-。伴随着低合金钢服役范畴的不断扩大,对其性能与交货状态更加细化,随之而来的质量问题层出不穷,钢板表面边部微裂纹就是常见问题之一 3 ,本研究以3 0 mm厚度规格3 5 5 MPa级别低合金钢板边部出现微裂纹为研究对象,通过对其进行力学性能检验、布氏硬度检验,结合金
4、相分析、扫描电镜观察对其边角微小裂纹形成原因进行分析。2生产工艺流程与质量要求355MPa级别低合金钢生产工艺流程:铁水冶试样届服强度/抗拉强度/断后伸长率/夏比V型缺口纵向冲击吸收能量(-2 0,尺寸5 5 10 10)/编号MPa试样1426试样2431试样3417为保证钢板表面质量,按照EN10163-1-2004相关部分要求,对产品钢板表面进行外观检验,对存在一定深度或角锐度,以及可能影响钢板使用的轧痕、划伤、沟槽、毛刺、裂纹等不连续缺陷均应进收稿日期:2 0 2 3-0 7-2 0作者简介:陈萌,男,19 8 4年生,现为南钢集团板材事业部生产处合同执行室副主任、工程师,从事生产组织
5、、产品过程控制和品种开发等工作。入库一储运发货。355MPa级别低合金钢板化学成分要求及光谱成分如表1所示。光谱成分采用德国斯派克SPECTROLAB直读光谱仪对其检验所得,取样位置沿钢板宽度方向均匀取3 块样进行光谱成分分析,即为试样1 3,成分均满足标准要求。采用UTM-1432电子式万能试验机进行拉伸试验,采用金建JJ-TEST落锤冲击试验机进行冲击试验,检验试样均为横向拉伸,共3 块,沿钢板宽度方向均匀取样,力学性能统计于见表2,力学性能满足标准要求。表1化学成分(质量分数)%试样编号CSiMn标准0.240.551.600.035试样10.0740.251.290.0110.005试
6、样20.0730.231.30.010.006试样30.0710.261.320.0090.008表2 力学性能MPa%51825.052624.552125.5P0.035冲击功1冲击功2冲击功3111125117130126118行修理。可接受等级:Class A,s u b-c l a s s 3,即缺陷的修磨面积与修磨后的剩余厚度必须小于相应偏差规定的最小厚度,并且对深度范围未超过表3 所述要求值,不连续缺陷可认为是生产过程中必然产生的,无论数量规格都允许存在。经对原始钢板现场通体检验,钢板表面边部微裂纹不连续,厚度3 0 mm,满足表3 缺陷最大允许深15SNb TiCrNi0.30
7、0.30适量,符合标准要求冲击功平均值127121.00132126.33133125.672023年10 月表3 产品缺陷可允许的最大深度钢板公称厚度t缺陷最大允许深度3t80.28t250.325t400.440t800.580t2500.7250长40 01.3度 7 0 0);(2)需要保第45 卷+谱图1+谱图2510keV图4裂纹处成分元素能谱图25m基体组织谱图2402001505kev1015陈萌,等220边部200MH/母18016014002461012试验位置图5 石硬度分布温足够长的时间,促进碳原子扩散,与空气中氧元素充分反应,才能诱发钢板表面脱碳。钢板裂纹氧化,且缝隙
8、周围存在脱碳及点状氧化物,说明连铸坏存在原始微裂纹,经过加热炉二次加热时,由于加热较高(保温段约118 0 12 3 0),保温时间较长(在炉时间约18 0 min,均热时间 40 min),极易导致铸坏表面原始裂纹与炉中氧气发生反应,造成氧化、脱碳,并促使Si-Mn氧化物析出及周边晶粒长大。国内学者杨义文等 4 研究发现当钢板中Si含量为0.0 5%时,即可诱发内氧化反应,达到0.2 5%时内氧化极为强烈,试验用钢Si含量为0.2 3%、0.25%、0.2 6%,连铸坏热装人炉,炉内均热温度可达1200,并且保温时间较长,已达到氧化反应条件,更加促进Fe、Si、M n 等元素的氧化,形成(F
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