钢板表面裂纹原因分析及控制措施
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钢板表面裂纹原因分析及控制措施
摘要：本文针对某单位钢板表面出现裂纹的问题，通过对缺陷钢板取试样进行金相检测分析，造成钢板表面裂纹的主要原因是结晶器液面波动大铸坯振痕深，Nb的氮化物和碳化物从铸坯晶界析出，铸坯矫直时表面温度在脆性温度区容易产生裂纹，冬季铸坯热送冷却过强造成裂纹扩大。并制定了控制结晶器液面波动范围、优化合金、改善铸坯冷却和铸坯缓冷的措施，降低铸坯表面裂纹发生的概率。
关键词：钢板；表面裂纹；铸坯冷却
1 前言
钢板表面裂纹是最常见的中厚板缺陷之一，不仅影响其物理性能，而且在使用过程中钢板裂纹缺陷延伸，给客户带来较大的麻烦。表面裂纹有表面星状裂纹、边部裂纹、纵向裂纹和横向裂纹等，产生原因除了轧制控制不当外，还有铸坯材质自带裂纹缺陷，在轧制过程中遗留到钢板上。国内外许多冶金工作者对钢板表面裂纹做了大量研究工作，也取得了很多效果[1-3]。
本文以某公司生产的中厚板表面裂纹为研究对象，通过对裂纹部位取样金相检验和铸坯扒皮检查，分析出了产生裂纹的原因，并制定了对应的措施。该公司钢板的生产流程是钢水从转炉到精炼炉，从精炼炉到连铸机浇注成铸坯，铸坯送到中厚板进行轧制成一定规格的钢板。
2 试验过程
2.1 宏观检测
检测牌号Q355B厚度200mm的钢板，在距边部200mm-300mm处分有多出裂纹缺陷，取样酸洗后缺陷较明显，呈多个舌头状，根部与钢板基体相连。宏观形貌见图1。
图1 试样宏观形貌
2.2 金相检验
取与轧制垂直截面 (与裂纹方向垂直) 试样进行分析，裂纹由表面向钢板内部延伸 210um，后沿与表面平行继续延伸，裂纹缺陷附件可见大量二次氧化颗粒。内部组织为铁素体和珠光体，晶粒度8.5级，缺陷处组织铁素体、珠光体和部分贝氏体，裂纹缺陷处空间明显脱碳。见图2、图3、图4所示。
图2 试样组织照片（50X） 图3 试样组织照片（100X）
图4 试样组织照片（500X）
2.3铸坯扒皮分析
对裂纹钢板对应铸坯表面扒皮，扒皮深度2mm-5mm处有表面横向微裂纹，铸坯宽度方向四分之一位置较多。横向微裂纹形貌见图5。
图5 铸坯横向微裂纹图
3 原因分析和控制措施
3.1 原因分析
经宏观、金相检测分析，试样截面上有多出裂纹缺陷，裂纹缺陷深处可见大量二次氧化颗粒。缺陷处组织铁素体、珠光体和部分贝氏体，裂纹缺陷处空间明显脱碳，对应铸坯扒皮下面有横向微裂纹。说明铸坯在进入加热炉前有裂纹存在，在加热炉加热过程中裂纹处被氧化脱碳。铸坯产生裂纹原因如下：
（1）结晶器液面波动大，铸坯振痕深，振痕深处产生裂纹；
（2）Nb的氮化物和碳化物从铸坯晶界析出，铸坯矫直时表面温度在脆性温度区容易产生裂纹；
（3）冬季铸坯热送冷却过强造成裂纹扩大。
3.2 控制措施
（1）控制结晶器液面波动范围≤10mm，异常铸坯表面扒皮处理。
（2）用Ti代替Nb合金进行强化，冷却水进行弱冷，降低裂纹发生的概率。
（3）环境温度低于0℃停止铸坯热送，缓冷48小时后送工序轧制。
4 结论
（1）铸坯表面裂纹跟结晶器液面波动、合金元素和铸坯冷却有关。
（2）通过控制结晶器控制结晶器液面波动范围、优化合金、改善铸坯冷却和铸坯缓冷降低铸坯表面裂纹发生的概率。 参考文献
[1]肖寄光，王福明，程慧静．残余元素铜砷锡对钢板表面微裂纹形成的影响[J]．金属热处理，2010，35 ( 12)：102．
[2]吴巍，王春怀，干勇．含铌、钛船板钢中板表面微裂纹研究[J]．钢铁，2002，37( 7) ：42．
[3] 何宇明，朱 斌，陈文满，等．中厚板表面微裂纹及影响因素研究[J]．钢铁，2006，41( 1) : 36．
郭鹏，男，本科学历，工程师，主要从事钢铁冶金工作。
