宁波热轧H型钢头部开裂分析及解决措施

1 检测与分析
1.1 缺陷部位宏观形貌
热轧 H 型钢头部开裂是指在轧制过程中头部或（和）尾部在腹板上沿纵向呈“V”字型撕裂开（见下图）。


光学显微镜观察开裂试样，发现其腹板面靠近上下表面位置有多处裂缝，沿轧制方向由表面向内部延伸，裂缝内有大量的氧化铁，裂缝两侧存在严重脱碳和高温氧化质点，在主裂纹尖端处出现裂纹分支及裂纹延伸，其周围正常组织为铁素体+珠光体。


扫描电镜及能谱观察开裂试样，其裂缝内鳞状型物质主要为铁的氧化物，结合金相，推断它是由铸坯裂纹经在加热炉中加热被氧化而产生的。同时，裂纹断口处也表现了大量的凹凸悬浮状物质，附近轧制面上的裂纹处有大量与基体明显不同的颗粒状物质。能谱分析 , 裂纹处的颗粒状物质含 Si、Ca、O、Al、Na、Mg、K、F等元素，其主要来于保护渣或者钢渣，可推断此类裂纹在结晶器中形成。


为验证轧钢用铸坯是否存在易引起型钢生产过程中该缺陷，随机抽取了对应炉号低倍检验情况，发现了中心裂纹、中间裂纹、角部裂纹等 , 最高级别大于3.0级。


2 缺陷成因
根据腹板头部开裂处裂纹分布的宏观形态、裂纹处显微相貌、电镜和能谱分析以及铸坯低倍的检测结果，综合分析认为该类缺陷主要是由连铸坯存在中间裂纹、中心裂纹和严重的夹杂所致。钢坯在加热炉中加热时，暴露的裂纹周边受到高温氧化气氛的侵蚀，并向其内部传递、扩散，发生二次氧化，出现了脱碳层及氧化圆点；裂纹断口处存在复合夹杂物，部分含保护渣成分，其主要是结晶器保护渣卷入钢水及水口耐材侵蚀剥落所致。这些夹杂物不但破坏了基体金属连续性，而且延伸性很差。当高温轧件在延伸和断面不均匀的变形过程中，铸坯内部分原始裂纹不能被压合，而成为裂纹源。同时，由于金属内部裂纹处周围聚集分布的大量延展性较差的夹杂物，这将导致受压应力最大且最薄弱的轧件头部腹板处因拉延而开裂，并随着多道次的轧制而被暴露和扩展。


3 控制措施
（1）钢的冶炼要降低硫、磷含量，且Mn/S不小于15。
（2）提高水质并优化二冷区配水，确保铸坯的冷却强度均匀合理。
（3）选用高质量半浸入式水口，以避免卷渣。
（4）规范脱氧剂制度和吹氩时间，确保钢水脱氧充分，并促进生成的夹杂物充分上浮。
（5）根据钢种和铸坯断面尺寸选用适合的保护渣，规范加保护渣操作。
（6）加强炼钢原料的管理和烘烤效果。
（7）控制钢液过热度以稳定拉速，避免其大幅度波动。


4 结语
通过相应的工艺改进措施，铸坯质量得到了显著提升，因热轧H型钢头部开裂造成的堆钢事故率降至10%以内，经济效益明显。