中厚板轧材探伤不合的原理分析与措施

肖强

（莱钢型钢炼钢厂，山东 莱芜 271126）

1 概述

莱钢生产的Q345GJC钢板，厚度为30mm，用户在部分钢板横切面发现断口有一条不连续线条状分离层，并且使用测厚仪测量钢板厚度时出现多处测不透的情况。

2 炼钢工序影响轧材探伤不合的原因

对探伤不合的钢板取样做检验分析如下：

图1 铣床加工后照片图

图2 磁粉探伤照片

因铸坯内部质量原因造成轧材探伤不合的原因主要有四个，分别是氢致裂纹，铸坯内部的中心偏析与裂纹，铸坯内部的夹杂物和铸坯内部的带状组织发达。

2.1 氢致裂纹

当轧材的TS≤690的时候，要求铸坯内部的氢含量小于2PPM，当轧材的TS≧690的时候，要求铸坯内部的氢含量小于1PPM。氢喜欢聚集在铸坯中心偏析处，因此我们要解决好铸坯的中心偏析。

对于探伤，我们可以根据探伤的波形来分析铸坯的内部缺陷，若铸坯内部有氢裂纹，在探伤时，当射线从铸坯上表面射下来碰到铸坯内部的氢裂纹的上表面时，会向上反射，碰到氢裂的下表面时，也会向上反射，我们会在接收到的波形上得到这样类似于小山一样的波形，通过对波形的判断，我们可以推断出铸坯内部的缺陷在铸坯中的位置。

2.2 铸坯的中心偏析

板坯普遍存在的问题是中心质量较差，而后续工艺也无法使在凝固过程中形成的中心缺陷得到较大的改善。绝大部分连铸坯受到现有冶炼设备及工艺的限制，其化学成分不稳定，导致连铸坯内部偏析、疏松、缩孔等缺陷严重，对产品强度、韧性等指标有很大影响。中心偏析的等级如果超过B级，就会对轧材的探伤性能造成影响。

2.3 铸坯内部夹杂物

铸坯凝固时，在三角区的上部，是夹杂物容易聚集的位置，在铸坯的内弧1/4处易产生夹杂物的聚集，因此我们必须先要做坯样，通过热盐酸酸洗来看坯样的低倍，做到预防为主，避免造成大量的废品。酸洗时用50%浓度的盐酸，加热到71～91度，加热时间15～30分钟。

2.4 铸坯中心带状组织发达

铸坯的中心偏析很难控制，如某钢种C:17，Mn：120，在铸坯中心偏析处，C有可能达到25，Mn有可能达到180，产生的原因是冷却速率不一样。解决中心偏析有五个措施：

2.4.1 平均浇注过热度小于20度，最好是10～20度。

2.4.2 水温：结晶器水和二冷水的温度要小于30度。冷却水温升高，会导致凝固前沿变的更长。有时我们会发现，冬天时中心偏析轻一些，夏天要重一些。

2.4.3 辊缝：扇形段的辊缝精度高时，会减弱中心偏析。

2.4.4 拉速过快：拉速过快也会导致凝固前沿变的更长，会加重中心偏析。

2.4.5 采用动态轻压下：采用动态轻压下可以明显改善铸坯的中心偏析，但各个钢铁厂各自的工艺条件不一样，必须要对轻压下的压下区间和压下量进行优化，要针对不同的钢种和不同的断面进行试验，找到最佳的控制模型。

3 轧钢工序导致轧材探伤不合的原因

3.1 轧材的氢致裂纹导致探伤不合

不管是连铸坯还是轧材都要解决氢致裂纹的问题，解决这个问题的关键是实行缓冷，下面是对连铸坯和轧材的缓冷的措施：对连铸坯和轧材，只有当温度在200～600度时，铸坯中的氢才会溢出，若温度低于200度，就没有作用了。根据经验：

200 mm厚度的铸坯，要缓冷48小时；

300 mm厚度的铸坯，要缓冷72小时。

对于轧材：同样要进行缓冷：

35 mm厚度的轧材，在300～600度时，要缓冷4小时。

50 mm厚度的轧材，在300～600度时，要缓冷6～8小时。

75 ～100 mm厚度的轧材，在300～600度时，要缓冷12小时。

35 mm的板材探伤是一个界限，超过35mm后，探伤合格率会下降。

而且，只要按上面的要求对轧材进行缓冷，即使连铸坯内部的氢含量超标，轧材也能顺利的通过探伤检测，也就是说只要轧钢工序的缓冷控制得当的话，可以忽略炼钢工序氢致裂纹的影响。但我们为了保险起见，还是要对铸坯的氢含量进行控制，对连铸坯和轧材分别进行缓冷，确保探伤能达到较高的合格率。

3.2 探伤与轧制压下量的关系

探伤不只和铸坯的中心质量有关，还和轧材的压下量有关。而且压下量的大小能改善中心偏析，关键是看哪一道轧制道次的压下力能穿透铸坯截面，能把铸坯的中心裂纹捏合。

以250mm厚度为例，我们可以轧制5个道次

第一道次：轧到220mm；

第二道次：轧到180mm;

第三道次:轧到150mm

第四道次:轧到130mm

第五道次：轧到100mm

在初轧时，当轧制的压下量大于50%的时候，压下力才可以穿透整个截面，捏合铸坯的中心缺陷。但要保证每次的压下量大于15%，而且下一次的压下量要大于上一次的压下量，最后一个道次要更高一些。每次压下量很小，采用增加轧制道次是没有效果的。采用逐步增强的压下量这种方式进行轧制，可以使探伤的合格率大大提高。轧制道次越少越好，这取决于扭矩，3～4个道次最好，特别是最后两个道次更关键。

关于精轧，根据轧材的最终尺寸，精轧时是厚度至少是最终轧材的两倍厚，所以我们在设计初轧时，虽然要求每个道次的压下量要大于15%，但也不能太大，还要保证精轧时的厚度是成品的两倍厚，否则，保证不了轧材的力学性能，因此，初轧重点控制分层，精轧重点控制性能，两方面都要选择合适的合适的轧制工艺，才能把探伤和性能都保住。

结语

综上所述，在轧钢工序要想提高探伤合格率，重点要做好以下五个方面的工作：

3.1 连铸坯下线后一定要按要求进行缓冷；

3.2 连铸工序要实行低过热度浇注；

3.3 轧制道次越少越好，每道次压下量要越来越大；

3.4 每道轧制道次的压下量要大于15%，特别是最后两个轧制道次更重要；

3.5 对初轧和精轧的压下量要合理分配。对于轧制需要展宽的坯子，不能用较薄的坯子来轧，用合适厚度的铸坯来轧制合适厚度的板材，即满足探伤，又满足性能。

[1]李凤格.板坯连铸新工艺、新技术与质量控制实用手册，北京冶金出版社，2005.

[2]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，1999.