硼微合金化热轧卷板A36边部重皮缺陷成因分析

第５期总第２０７期　２　０　１　３年１０月　冶金丛刊　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ　ＣＯＬＬＥＣ　Ⅱ０ＮＳ　Ｓｕｍ．２０７　Ｎｏ．５　Ｏｃｔｏｂｅｒ　２　０　１　３　

硼微合金化热轧卷板Ａ３６边部重皮缺陷成因分析　

王健房锦超　

（河北钢铁集团唐钢技术中心，河北唐山０６３００９）　

摘要针对唐钢某热轧生产线生产的含硼钢Ａ３６出现了边部重皮缺陷（部分较严重的存在裂纹）问题，系统地分　析了缺陷产生的原因。指出通过采取控制钢中［Ｎ］、［Ｂ］、［Ａ１］的含量，适当添加［Ｔｉ］，减少板坯连铸二冷水量及优　化热轧工艺等措施，可显著地减少边部重皮缺陷的发生。　关键词硼微合金化；重皮缺陷；立辊负荷；晶间断裂　中图分类号：ＴＧ３３５．５　５；ＴＧ１１５．２１文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１—３８１８（２０１３）０５—０００４—０３　

ＣＡＵＳＥ　ＡＮＡＬＹＳＩＳ　ＯＦ　ＥＤＧＥ　ＳＵＲＦＡＣＥ　ＰＥＥＬＩＮＧ　ＤＥＦＥＣＴ　ＦｏＲ　

ＢｏＲｏＮ　ＭＩＣＲｏ．ＡＬＬｏＹＥＤ　ＨｏＴ．ＲｏＬＬＥＤ　ＣｏＩＬ　Ａ３６　

Ｗａｎｇ　Ｊｉａｎ　Ｆａｎｇ　Ｊｉｎｃｈａｏ　

（Ｔａｎｇｇａｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｈｅｂｅｉ　Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ　Ｇｒｏｕｐ，Ｔａｎｇｓｈａｎ　０６３００９，Ｈｅｂｅｉ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ａｉｍｉｎｇ　ａｔ　ｔｈｅ　ｅｄｇｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｐｅｅｌｉｎｇ　ｄｅｆｅｃｔ（ｓｅｒｉｏｕｓ　ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ　ｃｒａｃｋ　ｄｅｆｅｃｔ）ｔｈａｔ　ｏｃｃｕｒｒｅｄ　ｉｎ　ｂｏｒｏｎ　ｓｔｅｅｌ　Ａ３６　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ａ　ｈｏｔ　ｒｏｌｌｉｎｇ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｌｉｎｅ　ｉｎ　Ｔａｎｇｓｈａｎ　Ｓｔｅｅｌ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ　ａｎ—　

ａｌｙｚｅｄ　ｉｔｓ　ｃａｕｓｅｓ，ａｎｄ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ　ｔｈａｔ　ｂｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ［Ｎ］ｉｎ　ｓｔｅｅｌ，［Ｂ］，［Ａ１］，ａｄｄｉｎｇ　［Ｔｉ］，ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｅｃｏｎｄ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｖｏｌｕｍｅ　ｏｆ　ｓｌａｂ　ｃａｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　ｈｏｔ—ｒｏｌｌｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅ　

ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ　ｏｆ　ｅｄｇｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｐｅｅｌｉｎｇ　ｄｅｆｅｃｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｇｒｅａｔｌｙ　ｒｅｄｕｃｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｂｏｒｏｎ　ｍｉｃｒｏ—ａｌｌｏｙｅｄ；ｓｕｒｆａｃｅ　ｐｅｅｌｉｎｇ　ｄｅｆｅｃｔ；ｌｏａｄ　ｏｆ　ｅｄｇｅ　ｒｏｌｌ；ｉｎｔｅｒ—ｃｒｙｓｔａｌ　ｒｕｐｔｕｒｅ　

钢中加入微量硼能显著提高淬透性，节省贵重　

资源，同时可以获得优良的机械性能。我国铬、镍资　源紧缺，而硼资源丰富，因此国家鼓励开发含硼钢，　

在出口退税政策上给予一定优惠。笔者对　唐钢热轧卷板Ａ３６出现的边部重皮缺陷形成的原　因进行了分析，并提出了一系列相应的控制方法，取　

得了一定的效果　。　１含硼钢Ａ３６主要化学成分及生产　

工艺流程　

表１是Ａ３６钢主要化学成分要求。　

表１　Ａ３６钢主要化学成分要求　％　

Ａ３６钢生产工艺流程为：铁水一１００　ｔ顶底复吹　

转炉一ＬＦ精炼一板坯连铸一加热炉一炉后除鳞一　粗轧前除鳞一粗轧机一热卷箱一飞剪一精轧机前除　

鳞一精轧机组一层流冷却一卷取机。　２　Ａ３６钢边部重皮缺陷形貌特征　

Ａ３６热轧卷板的边部重皮缺陷形貌特征如图１　所示。由图１可见，在热轧卷板的边部出现了大块　

的起皮或裂纹现象，缺陷沿轧制方向呈条状断续分　

作者简介：王健（１９８４一），男，助理工程师，大学本科，２０

０８年毕业于河北理工大学　・６・　冶金丛刊　总第２０７期　

辊负荷（尤其是粗轧５道次负荷值），对边部重皮，　

尤其是边部裂纹缺陷的减轻有较明显的效果。　

造成这种现象的主要原因可能是：连铸坯料在　

加热和轧制过程中，轻微的角部裂纹在较大的轧制　

压力下随着轧件延伸而被焊合。如果出现边裂的热　

轧卷尺寸偏厚，相对严重的角部裂纹在加热和轧制　过程中，裂纹扩大并暴露于表面形成边裂，并在轧制　

的压力下，裂纹向纵深方向扩展而不能焊合，从而造　

成成品卷的边部裂纹。为此查看了铸坯的表面质量　

情况，发现部分重皮缺陷严重的板坯存在边角横裂　

纹，沿铸坯边角断续分布，长度约１～３　ｃｍ。铸坯边　

角横裂纹缺陷形貌如图５所示。　

一一　

图５铸坯边角裂纹缺陷形貌　

３．４化学成分对边部重皮的影响　

唐钢生产Ａ３６钢中Ｂ硼含量一般为（９～３０）×　

１０～，当钢中的硼、氮含量较高时，硼和氮容易结合　

生成ＢＮ，并在晶界沉淀。含硼钢的ＢＮ晶界析出物　很细小，连续钉扎在奥氏体和基体变形处，降低了晶　

界的流动性，使再结晶温度提高。由于再结晶受阻，　

晶界不能迁移，应力在晶界处集中而不能消除，从而　

引起晶界的脆化，使钢的裂纹敏感性增加。　

在Ｃ—Ｂ钢中，当氮含量从１１　Ｘ　１０　提高到４９　

Ｘ　１０　时，优先在原始奥氏体晶界出现大量细小ＢＮ　

沉淀，这种沉淀在　晶界上颗粒间空隙十分细小的　ＢＮ有效地锁住晶界，阻碍原生　晶界滑动引起晶　

粒间断裂，从而降低钢的热塑性　。　

钢中的铝主要作用是使钢水脱氧。对于板坯连　

铸的生产，要求钢水是完全脱氧的镇静钢。铝在钢　

水凝固过程中可以起到细化晶粒的作用，但过多的　

硼会与钢中的氮结合成部分氮化物，铸坯在铸机拉　坯力的作用下易产生横向裂纹。随着钢中铝、氮的　

增加以及Ａ１Ｎ质点在奥氏体晶界的析出，降低了晶　

界内聚力，增加了　一ｄ转变的脆性，使９００～７００　℃钢的延展性显著降低，裂纹敏感性增强。因此，铸　

坯在矫直前应避开高温塑性较低的温度区域，否则　就会在铸坯表面的波谷处产生横裂纹，而钢中铝、氮　的增加以及Ａ１Ｎ质点在奥氏体晶界的析出会加剧　

铸坯表面横裂纹的严重程度。　另外，加入钢中，由于硼在奥氏体晶界的偏聚抑　

制了铁素体的形核，降低了铁素体形核率，粗大ＢＮ　

颗粒及其复合析出物在高温奥氏体中的优先析出，　

抑制了细小Ａ１Ｎ的析出，增大了晶粒尺寸，降低了　热轧钢带屈服强度。研究结果表明　Ｊ：当铸坯表面　

温度低于９００　ｏＣ时，随着温度的降低铸坯换热系数　

成倍增加，冷却效果被加强，导致裂纹的扩大化，所　

以铸坯温度降低是边裂形成的内因，变形是边裂形　成的驱动力，在连铸生产中合理控制铸坯边部温度　

是解决铸坯边裂的重要措施。　

综合以上分析，认为造成含硼钢边部缺陷的原　因是钢中粗大的ＢＮ、Ａ１Ｎ优先析出导致板坯塑性降　

低，在连铸拉矫变形过程中由于边部温度低产生边　

角裂纹，在轧制过程中经平一立辊轧制后产生重皮　

缺陷，因此，解决含硼钢边部重皮缺陷首先需解决连　

铸坯边角微裂纹缺陷　‘。　。　

４　改进措施　

（１）降低钢中氮含量。由于硼和氮结合生成　

ＢＮ，是引起裂纹的主要原因，减少钢中氮含量可以　

减少裂纹的发生。　

（２）利用钛与氮反应析出ＴｉＮ的温度高于硼与　氮反应温度的机理，加钛固氮，减少氮和硼的结合。　

（３）调整连铸冷却制度，减小二次冷却区冷却　

速率，促进粗大ＢＮ沉淀析出，从而减少原始奥氏体　

晶界处细小ＢＮ的析出，减轻钢的裂纹敏感性。　

（４）根据铸坯及成品宽度尺寸合理调整立辊负　

荷值，同时采用卷箱直通模式，最大限度地改善含硼　

钢热轧卷板边部缺陷。　

５　结　语　

造成含硼钢边部缺陷的原因是钢中粗大的ＢＮ、　

Ａ１Ｎ优先析出导致板坯塑性降低，在连铸拉矫变形　

过程中由于边部温度低产生边角裂纹，轧制后造成　重皮缺陷。通过降低钢中氮含量，加入一定量的钛，　

调整连铸冷却制度，减小二次冷却区冷却速率，优化　

粗轧立辊负荷值、采用卷箱直通模式等改进措施，边　

部重皮缺陷得到了明显改善。　（下转第２３页）

　第５期　田海涛等：１７８０　ｍｍ热连轧ＨＰ２９５焊瓶钢开发工艺及其组织性能的研究　・２３・　

后段冷却工艺通过提高钢中铁素体含量降低屈服强　

度；通过强化弥散分布的珠光体相提高抗拉强度，可　

在铁素体晶粒无明显粗化的情况下降低屈强比；此　

外，两段冷却过程使铁素体晶粒等轴、均匀分布，还　

对提高钢材的应变硬化指数和塑性应变比产生积极　影响。　

３．２．３卷曲温度对性能的影响。　

随卷取温度的降低，铁素体晶粒逐渐变细，针状　

铁素体的数量逐渐增多，同时珠光体的片层间距也　

逐渐减小。但对提高成形性来说，则不希望卷取温　

度太低。在ＨＰ２９５焊瓶钢变形奥氏体连续冷却过　

程中，冷速小于５￣Ｃ／ｓ时转变产物为铁素体加珠光　

体；冷速大于５℃／ｓ后转变产物中有贝氏体出现，　

且组织中的贝氏体随冷速的进一步增大而不断增　多　Ｊ。为避免出现贝氏体组织（开始出现的最高温　

度在６４０℃左右），应使钢连续冷却的相变结束温　

度在６４０℃以上。作为焊瓶钢，要求钢的组织为铁　

素体加珠光体，且Ｒ。。与Ｒ　之比不大于０．８。因此，　

晶粒不应过于细小，可适当提高卷取温度。　

实践发现，当卷取温度由６６０℃提高至６７０℃　

时，屈强比能有效降低，但是强度指标也会降低。提　高卷取温度铁素体含量略为增加，晶粒尺寸会变大，　

强度指标降低，屈强比降低。　

４　工艺改进　

（１）对卷取温度进行微调，由６６０　ｏＣ调整为６７０　ｏＣ。　

（２）对层流冷却方式进行调整，由原来的后段　冷却调整为两段式冷却，以降低带钢的冷却速率，降　

低强度提高伸长率。　

（３）减少夹送辊冷却水，避免卷取过程对带钢　

造成附加冷却形成异常组织，造成伸长率不合格。　

５　结论　

通过ＨＰ２９５焊瓶钢的生产实践，研究冷却工艺　对ＨＰ２９６焊瓶钢板伸长率和屈强比的影响规律，得　

出了以下结论：　

（１）采用低硅、适当碳锰、低磷硫的成分设计可　

完全满足ＧＢ６６５３的各项性能要求。　

（２）适当提高卷取温度，并采用两段式冷却方　

式可以获得良好的组织状态和综合力学性能。　

（３）采用改进后的冷却工艺制度，性能优级品　

率１００％，综合力学性能指标达到国内同类产品的　

先进水平。　

参考文献　

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（上接第６页）　

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