一种中厚板边部炸裂裂纹产生原因的判断方法
阅读说明：本技术 一种中厚板边部炸裂裂纹产生原因的判断方法 (Method for judging cause of edge cracking crack of medium plate ) 是由 李文双 孟宪成 俞飞 徐洪庆 乔志明 于 2020-12-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种中厚板边部炸裂裂纹产生原因的判断方法。该方法通过在中厚板、中间坯、连铸坯环节取样进行宏观形貌、微观金相、断口形貌等检测分析,根据中厚板边部炸裂裂纹的检验结果以及生产环节的各项工艺参数,进而判断其边部炸裂裂纹的产生原因。通过消除连铸坯角部横向裂纹,中厚板的边部炸裂裂纹得到明显改善。本发明通过分析总结各项检测结果,明确了中厚板边部炸裂裂纹的产生原因,提高了产品质量,创造了效益。(The invention discloses a method for judging the reason of the edge cracking crack of a medium plate. According to the method, the detection and analysis of macro morphology, micro metallographic phase, fracture morphology and the like are carried out by sampling in the links of the medium plate, the intermediate billet and the continuous casting billet, and the generation reason of the edge cracking crack of the medium plate is judged according to the detection result of the edge cracking crack of the medium plate and various process parameters of the production link. By eliminating transverse cracks at the corners of the continuous casting billet, the edge cracking cracks of the medium plate are obviously improved. According to the invention, various detection results are analyzed and summarized, the generation reason of the edge cracking crack of the medium plate is determined, the product quality is improved, and the benefit is created.)
技术领域
本发明涉及中厚板生产领域，特别是涉及一种中厚板边部炸裂裂纹产生原因的判断方法。
背景技术
中厚板的质量控制分为内部质量控制和表面质量控制，表面质量控制作为整体质量控制的重要一环对中厚板产品来说非常重要，其中边部缺陷对中厚板的使用有重要影响，在边部缺陷中尤其以边部炸裂裂纹缺陷危害最大，主要体现在裂纹开口大，深度深，即使能够进行切边处理，也会有切不净的现象，再后续的焊接的过程中不能稳定有效焊合，造成巨大的质量风险。因此总结判断中厚板边部炸裂裂纹的产生原因，对提高中厚板质量具有十分重要的意义。
需要说明的是，现有技术公开一种卷板边部直裂纹产生原因的判断方法，其中国专利号CN102323388 A，申请日期为2011.05.18，热轧卷板和中厚板属于两个不同领域，而且现有技术是针对卷板边部直裂产生的原因进行判断，同时现有技术专利权已经终止；而本申请属于热轧中厚板领域，边部炸裂缺陷与直裂缺陷完全不同，按照现有技术并不能判断边部炸裂裂纹的产生原因，因此如何设计出一种更科学的，更加高效的中厚板边部炸裂裂纹缺陷判断方法是本发明需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种中厚板边部炸裂裂纹产生原因的判断方法。通过分析总结各项检测结果，明确了中厚板边部炸裂裂纹的产生原因，为此类缺陷的产生机理提供了科学的解释，提高了产品质量，创造了效益。，
本发明是这样实现的，一种中厚板边部炸裂裂纹产生原因的判断方法，其特征在于：包括以下几步骤：1)中厚板原始裂纹缺陷宏观形貌观察；2)裂纹试样金相观测；3)连铸坯切角后酸洗观察及裂纹断口形貌观察；具体为：
中厚板原始裂纹缺陷宏观形貌观察：观察并记录中厚板边部炸裂裂纹到边部的距离，中厚板边部炸裂裂纹距离边部5～70mm，分布在中厚板两侧，经过翻板发现炸裂裂纹缺陷只存在于中厚板上表面，而中厚板的下表面没有发现缺陷，裂纹沿着中厚板板边分布，整张钢板都存在；
裂纹试样金相观测：在原始裂纹缺陷处取金相试样进行观察，试样大小为15×15mm，通过中厚板试样裂纹界面观察裂纹附近一般能够观察到如下现象：裂纹与钢板表面成一定角度深入钢板表层以下100～500μm，裂纹尾部圆滑没有向基体扩展，裂纹附近有较明显的纤维流线特征，裂纹周围存在明显脱碳，裂纹周围存在明显氧化圆点，脱碳需要有900℃以上的温度，并在900℃以上温度下停留一段时间；碳原子由内向外发生扩散，与空气中氧形成CO或CO2气体跑掉，导致裂纹周围脱碳；裂纹末端附近的氧化圆点的产生是内氧化的结果；通过扩散进入钢中的氧与强氧化性元素硅、锰结合形成富集硅、锰的氧化物颗粒；形成氧化圆点需要更高的温度和更长时间，温度要达到950～1200℃，时间至少0.5h以上；裂纹末端尖锐一般来源于铸坯缺陷，裂纹末端圆润一般来源于轧制缺陷；根据金相试样的裂纹附近的观测可以进行产生原因的基本判断；对应以上几种现象，分析如下：1)裂纹附近存在明显脱碳，且存在大量氧化圆点，裂纹根部尖锐，这种缺陷是由于原始缺陷在加热炉中时间温度比较高，且时间比较长才会产生的现象，观察到这种现象可以判断为铸坯存在原始缺陷，轧制后进一步延展；2)裂纹附近存在脱碳，无大量氧化圆点，裂纹根部圆润，说明缺陷在高温段时间并不长，缺陷一般来自于轧钢；
连铸坯切角后酸洗观察及裂纹断口形貌观察：铸坯切角进行酸洗观察发现会发现两种现象：1)铸坯角部完好，没有明显的横裂或纵裂缺陷，这种情况证明铸坯角部不存在质量问题，2)铸坯角部存在裂纹缺陷，横裂一般出现在铸坯振痕波谷处；如果铸坯角部存在裂纹，对裂纹断口进行分析会发现有的断口内部没有碳氮化物存在，说明不存在碳氮化物扩大材料第三脆性区的现象，有的断口存在大量的碳氮化物，说明碳氮化物在晶界析出，弱化了晶界，扩大了第三脆性区，容易在矫直过程出现裂纹。
本发明的有益效果为：
本发明提供了一种中厚板边部炸裂裂纹产生原因的判断方法。通过分析总结各项检测结果，明确了中厚板边部炸裂裂纹的产生原因，为此类缺陷的产生机理提供了科学的解释，提高了产品质量，创造了效益。
附图说明
图1为边部炸裂裂纹示意图；
图2为裂纹金相组织图；
图3为裂纹金相组织图(未腐蚀)；
图4为轧制中间坯裂纹示意图；
图5为铸坯角部酸洗形貌示意图；
图6为铸坯角部横裂断口形貌。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种中厚板边部炸裂裂纹产生原因的判断方法，包括以下几步骤：1)中厚板原始裂纹缺陷宏观形貌观察；2)裂纹试样金相观测；3)连铸坯切角后酸洗观察及裂纹断口形貌观察；具体为：
中厚板原始裂纹缺陷宏观形貌观察：中厚板边部炸裂裂纹距离边部5～70mm，分布在中厚板两侧，经过翻板发现炸裂裂纹缺陷只存在于钢板上表面(对应铸坯的内弧)，而下表面(对应铸坯外弧)没有发现缺陷，裂纹沿着中厚板板边分布，整张钢板都存在。
裂纹试样金相观测：在原始裂纹缺陷处取金相试样进行观察，试样大小为15×15mm，通过中厚板试样裂纹界面观察裂纹附近一般能够观察到如下现象：裂纹与钢板表面成一定角度深入钢板表层以下100～500μm，裂纹尾部圆滑没有向基体扩展，裂纹附近有较明显的纤维流线特征，裂纹周围存在明显脱碳，裂纹周围存在明显氧化圆点，一般脱碳需要有较高温度(900℃以上)，并在较高温度下停留一段时间。碳原子由内向外发生扩散，与空气中氧形成CO或CO2气体跑掉，导致裂纹周围脱碳。裂纹末端附近的氧化圆点的产生是内氧化的结果。通过扩散进入钢中的氧与强氧化性元素硅、锰结合形成富集硅、锰的氧化物颗粒。一般形成氧化圆点需要更高的温度和更长时间，温度要达到950～1200℃，时间至少0.5h以上；裂纹末端尖锐一般来源于铸坯缺陷，裂纹末端圆润一般来源于轧制缺陷。
根据金相试样的裂纹附近的观测可以进行产生原因的基本判断。对应以上几种现象，总结如下：1)裂纹附近存在明显脱碳，且存在大量氧化圆点，裂纹根部尖锐，这种缺陷是由于原始缺陷在加热炉中时间温度比较高，且时间比较厂才会产生的现象，一般观察到这种现象可以判断为铸坯存在原始缺陷轧制后进一步延展；2)裂纹附近存在脱碳，无大量氧化圆点，裂纹根部圆润，说明缺陷在高温段时间并不长，缺陷一般来自于轧钢。
边部炸裂金相形貌为：裂纹周围存在明显脱碳，存在大量氧化圆点，且裂纹根部呈尖锐状，说明在轧制之前裂纹已经存在，这种形貌是铸坯遗传裂纹的典型特征，由此判断铸坯连铸环节出现问题。
连铸坯切角后酸洗观察及裂纹断口形貌观察：铸坯切角进行酸洗观察发现会发现两种现象：1)铸坯角部完好，没有明显的横裂或纵裂缺陷，这种情况证明铸坯角部不存在质量问题，2)铸坯角部存在裂纹缺陷，横裂一般出现在铸坯振痕波谷处。
如果铸坯角部存在裂纹，对裂纹断口进行分析会发现有的断口内部没有碳氮化物存在，说明不存在碳氮化物扩大材料第三脆性区的现象，有的断口存在大量的碳氮化物，说明碳氮化物在晶界析出，弱化了晶界，扩大了第三脆性区，容易在矫直过程出现裂纹。
综上，中厚板边部炸裂裂纹判断主要经历1、原始缺陷宏观形貌观察，2、裂纹试样金相观测，3、连铸坯切角后酸洗观察及裂纹断口形貌观察共3个过程。其典型的特征就是宏观观察到裂纹分布在钢板两侧距离边部5～70mm的位置，只存在上表面，下表面没有，金相观察到裂纹附近存在明显脱碳和氧化圆点，且裂纹根部呈尖锐状，由此判断缺陷来自于铸坯，最终通过铸坯切角观察及断口分析发现铸坯角部存在横裂，且断口处存在大量碳氮化物，据此判断中厚板边部炸裂裂纹缺陷产生的原因是：钢中存在碳氮化物，扩大了材料的第三脆性区，在铸坯矫直过程中于内弧产生拉应力，造成铸坯内弧角部横裂纹，在后续的轧制过程中，裂纹未被焊合所致。
在实施例中，本发明实际应用情况：某公司生产Q245R容器板期间出现1万余吨的边部缺陷问题，造成严重质量损失，边部炸裂裂纹缺陷占缺陷总量95％。通过中厚板、中间坯多环节的检测发现铸坯内弧角部存在横裂纹是造成缺陷的主要原因，通过针对性改善铸坯角部质量，最终消除了中厚板边部炸裂裂纹缺陷。
参照附图1，通过裂纹原始缺陷宏观形貌观察，裂纹分布边部炸裂裂纹距离边部50mm左右，分布在中厚板两侧，经过翻板发现炸裂裂纹缺陷只存在于钢板上表面(对应铸坯内弧)，而下表面(对应铸坯外弧)没有发现缺陷，裂纹沿着中厚板板边分布，整张钢板都存在。
参照附图2和附图3，在原始裂纹缺陷处取金相试样进行观察，观察到如下现象：裂纹与钢板表面成一定角度深入钢板表层以下300μm，裂纹附近有较明显的纤维流线特征，裂纹周围存在明显脱碳，裂纹周围存在明显氧化圆点，这种缺陷是由于原始缺陷在加热炉中时间温度比较高，且时间比较厂才会产生的现象，说明在轧制之前裂纹已经存在，这种形貌是铸坯遗传裂纹的典型特征，由此判断铸坯连铸环节出现问题。
参照附图4和附图5，连铸坯切角后酸洗观察及裂纹断口形貌观察发现铸坯角部存在裂纹缺陷，横裂一般出现在铸坯振痕波谷处，说明铸坯存在原始横裂缺陷。参照附图6，对裂纹断口进行分析会发现断口存在大量的碳氮化物，说明碳氮化物在晶界析出，弱化了晶界，扩大了第三脆性区，容易在矫直过程出现裂纹。
从以上分析，铸坯角部存在原始横裂是造成本次中厚板边部炸裂裂纹缺陷的主要原因。
连铸坯内弧角部横裂产生的原因：内弧角部受力位置主要在连铸坯矫直阶段，钢铁材料一般在600℃～熔点之间存在3个脆性区，矫直温度区间属于材料的第三脆性区，由于第三脆性区的存在以及碳氮化物在晶界的析出进一步扩大了第三脆性区，矫直过程中铸坯内弧受到拉应力，材料的高温应变超过塑性极限，就会发生角部横裂。
控制连铸坯角部横裂措施及实施效果：降低二冷强度，改善二次冷却均匀性，提高铸坯在矫直区温度；降低钢水中的氮含量，以减少碳氮化物的析出；提高设备精度，消除铸坯在连铸过程中行走应力；提高钢水质量，保证软吹时间，保证夹杂物上浮完全。
Q245R容器板出现边部炸裂裂纹缺陷，通过使用本方法判断主要原因为铸坯角部横裂引起的。通过对连铸工装和工艺进行调整，最终消除了连铸坯的角部横裂缺陷，中厚板的边部炸裂裂纹缺陷得到有效控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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