中厚板延伸率不合原因分析5

中厚板延伸率不合原因分析·1·中厚板延伸率不合原因分析彭洪宇潘咏忠廖明肖彪张夫恩黄光东（重庆钢铁股份公司钢研所,重庆400084）摘要针对中厚板生产中出现的延伸率不合的问题，采用低倍检验、金相分析、扫描电镜检验等对中厚板金相组织和缺陷形貌进行研究。结果表明：钢中偏析带中的硫化物夹杂是这一类型中厚板延伸不合的主要原因。关键词延伸率硫化物夹杂轧制压缩比TheReasonAnalysisonIncompetentElongationofMediumPlatePengHongyuPanYongzhongLiaoMingXiaoBiaoZhangFuenHuangGuangdong(IronandSteelResearchInstituteofChongqingIronandSteelCo.,Ltd.,Chongqing,400084)AbstractAgainstontheproblemoflowelongationmediumplate,studyonmacrostructure,macrostructureandfracturepatternofsteelplateandslabwasperformed.Theeffectoftheslabintermediatecracklowpowerratingandrollingcompressionratiotothesteelpropertiesandtheinspectionresultshadbeenanalyzed.Keywordsincompetentelongation,sulfideinclusion,rollingcompressionratio1前言延伸率是反映钢材塑性的重要性能指标，某钢厂生产的中厚钢板有时会出现因延伸不合造成判废或改判的现象。对此，将出现延伸不合格的中厚钢板进行低倍及探伤检验，并将探伤不合格处进行准确定位。采用金相分析、刨削试验和扫描电镜检验等手段对延伸不合的中厚板探伤缺陷处的组织和成分偏析进行系统分析和研究，找出了影响这一类型的中厚板延伸不合原因。2试验结果试验材料为出现延伸不合格的中厚钢板，化学成份见表1。表1试验钢板化学成分(%)CSiMnPSAlsNiCrCuC+1/4MnMn/S0.160.20.50.0170.0170.020.010.020.030.2429.42.1力学性能试验钢板的力学性能如表2。三个厚度钢板的屈服强度、抗拉强度和冲击值均合格。其中16mm厚钢板延伸率合格，25mm厚钢板初彭洪宇，男，助理工程师，[e-mail]·2·第九届中国钢铁年会论文集试不合但复试合格，30mm厚钢板初试、复试均不合格。对试验钢板进行探伤检验并将探伤不合缺陷处定位并取样，对试样探伤缺陷处和非缺陷处分别进行力学性能检验如下表。表2钢板力学性能厚度/mm轧制压缩比屈服强度/mm2抗拉强度/N·mm2延伸率/%断口冲击值/J1615.6合格合格初试合格无异常合格2510合格合格初试不合复试合格无异常合格308.3合格合格初试不合复试不合无异常合格表3试样钢板探伤缺陷处的对比性能检验结果钢板厚度位置屈服抗拉延伸冷弯常温冲击缺陷处34747634.5完好57596416mm非缺陷处35147829完好64606730044932.5完好605853缺陷处30445323.5完好57606225mm非缺陷处30144932.5完好64565329645132完好585956缺陷处30045128.5完好54577830mm非缺陷处29845030.5完好585669注：延伸率合格标准为≥27%，如表4。由表可知，16mm和30mm厚钢板的屈服强度、抗拉强度、延伸率、冷弯和常温冲击值缺陷处和非缺陷处相差不大且都合格。25mm厚钢板屈服强度、抗拉强度、冷弯和常温冲击值缺陷处和非缺陷处都合格，但延伸率缺陷处不合格而非缺陷处合格。表4Q235B力学性能标准（GB-T700-2006碳素结构钢）厚度/mmRel/N·mm–2Rm/N·mm–2A/%AKV(纵向)/J16~40≥225370~500b≥26≥272.2钢板低倍钢板低倍检验表明，钢板断面1/4~1/2处均有波浪弯曲状黑线，如图1所示。图1试验钢板低倍黑线2.3金相分析在钢板断面黑线处取样，经金相分析，缺陷（黑线）处有明显的偏析带，且该处有硫化物夹杂，组织为中厚板延伸率不合原因分析·3·F+P。如图2、图3所示。图2硫化物夹杂物(×100)图3偏析、硫化物夹杂物及组织(×50)在延伸不合钢板探伤不合缺陷处取样做金相分析，该处有较多的硫化物夹杂，也存在偏析，组织正常，为F+P，见图4。图4缺陷处的硫化物夹杂、偏析及组织(×200)2.4刨削试验在试验钢板探伤缺陷处进行刨削试验，在钢板厚度方向的1/6至1/2处均发现缺陷。如图5所示。图516mm和25mm钢板刨削后形貌在刨削波浪状缺陷处取样，缺陷处有较多的硫化物夹杂，且存在偏析，组织为F+P，见图6、图7。·4·第九届中国钢铁年会论文集图6缺陷处的夹杂X200图7缺陷处的夹杂、偏析及组织X2002.5电镜能谱分析在延伸不合钢板探伤缺陷处对硫化物夹杂和偏析处取样做电镜能谱分析，结果如下。图8硫化物夹杂的能谱分析图9偏析处能谱分析电镜能谱结果显示试样硫化物夹杂处硫13.86%，铁66.06%，锰16.37%。主要为FeS夹杂，另有MnS夹杂。偏析处硫为3.87%，铁为92.64%，锰为1.55%。碳、硫、锰含量存在较大的成分偏析。3分析3.1硫化物钢的中心偏析通常发生在凝固末端的固液两相区内，是由于溶质元素富集区的浓化液相流动造成的。锰、硫、碳等元素的偏析、富集增加了MnS、FeS等硫化物的析出。大量的硫化物夹杂会降低钢的塑性和韧性，中厚板延伸率不合原因分析·5·一方面在其变形过程中已被拉长的硫化物夹杂，受力后发生破裂，断成若干小段，同时由于硫化物夹杂与基体界面的分离而起到“内部细颈”的作用，降低了钢的塑性。另一方面硫化物夹杂与基体金属之间有不同的弹性和塑性性能，破坏了基体的连续性，当试样受到应力作用时，应力在基体与夹杂中传递的方式不同，这样使得夹杂物与基体交界处成为强度最弱区。在外力作用下，夹杂物周围产生应力集中，而引起塑性变形，于是在夹杂物周围产生大量位错环[2]。大量位错环的扩展和聚合，形成微裂纹。在外力作用下，裂纹沿硫化物边沿发展，使钢板的延伸降低。3.2钢中硫对延伸率的影响钢中硫含量对钢板延伸合格率的影响如图10所示。图10钢中硫含量对钢板延伸率的影响出现延伸不合钢板的硫含量较延伸合格钢板高0.005%。3.3轧制压缩比对钢板延伸的影响试验钢板轧制压缩比与延伸关系如图11所示。图11试验钢板轧制压缩比与延伸关系图由图可知，当试验钢板轧制压缩比≤10时，钢板会出现延伸率不合的情况；当钢板轧制压缩比≥15.6时，延伸性能合格。4改进措施(1)严格控制钢中硫等杂质元素含量，提高钢水纯净度。(2)稳定连铸工艺参数、保证铸机状态，包括增加电磁搅拌、动态轻压下、优化二冷水等措施，以减轻铸坯中硫等元素的成分偏析。(3)轧制时，适当增加压缩比有利于减少钢板延伸不合的发生。·6·第九届中国钢铁年会论文集5结语(1)钢中偏析带中的硫化物夹杂是某钢厂这一类型的中厚板延伸不合的主要原因。(2)从低倍检验结果可以看出，这一类型延伸不合钢板探伤缺陷处断面1/4～1/2处均有波浪弯曲状黑线，而对黑线处金相分析表明，黑线处有明显的偏析带，且该处有硫化物夹杂，组织为F+P。刨削试验和电镜能谱分析同样表明缺陷处有较多的硫化物夹杂，且存在严重锰、硫偏析。(3)从试验钢板的性能检验结果看，这一类型的中厚板延伸不合与钢板轧制压缩比和钢中硫含量有一定关系。即在同等条件下轧制压缩比越大、硫含量越低，钢板出现延伸不合的概率越低。参考文献[1]蔡开科,程士富.连续铸钢原理与工艺[m].北京：冶金工业出版社,2008.[2]罗森,张风武.Q345R容器板延伸不合的影响因素分析[J].宽厚板,2010,10(5).