微合金钢宽厚板坯角部横裂纹及控制

摘要

微合金钢是广泛用于各个工业部门的高性能钢材产品之一，是现代钢铁工业中的主力产品。但是在微合金钢连铸坯生产过程中角部横裂纹一直是各大钢厂普遍存在的问题。分析研究角部横裂纹形成机理，并提出消除角部横裂纹的措施，对提高产品质量，提升企业效益有重大意义。本文以国内某钢铁企业生产的微合金钢宽厚板连铸坯为研究对象，对有角部横裂纹的连铸坯进行现场取样，研究角部横裂纹形成机理并针对形成机理，提出消除连铸坯角部横的措施。
　　采用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、以及能谱仪（EDS）等对角部横裂纹的形貌特征、微观组织及析出物的分布进行分析和研究。得出微合金钢宽厚板连铸坯角部横裂纹产生的原因为：连铸坯在二冷区缓慢的冷却速率，使连铸坯在奥氏体向铁素体转化过程中产生枝晶状铁素体和膜状先共析铁素体，以及在奥氏体晶界上产生大量链状析出物。铁素体相相对较软且膜状先共析铁素体的强度只有奥氏体强度的四分之一，而在弯曲矫直时连铸坯角部温度不可避免的落在奥氏体铁素体两相共存温度区；因此在受到弯曲矫直应力时应力主要集中在强度较小的枝晶状铁素体和膜状先共析铁素体上，当应力大于铁素体所能承受的极限应力时就会产生微孔；同时在应力作用下奥氏体晶界上的析出物会与晶界脱离形成微孔，这些微孔不断聚合最终形成裂纹并不断延伸。
　　针对微合金钢宽厚板连铸坯角部横裂纹的形成原因，提出通过控制连铸坯表面微观组织来预防角部横裂纹的产生，并根据连铸坯表面微观组织控制(SSC)的工艺路线为指导思想，对SSC工艺进行研究并结合国内某钢厂实际生产的微合金钢成分，得出最佳的工艺参数。
　　通过Gleeble-3800热模拟机模拟连铸坯二冷过程，基于SSC冷却工艺思想使试样分别在不同的冷却速率、冷却温度、回温速率、回温温度条件下进行热拉伸实验，当回温温度到达指定温度后，以0.4℃/s的冷却速率冷却至连铸坯热延展性最低温度点，随后以ε′=1×10-4s-1的应变速率进行拉伸，拉断后使试样以0.4℃/s的冷却速率冷却至室温测量断口尺寸计算断面收缩率，对试样的断口进行宏观和微观分析，借助金相显微镜（OM）观察微观组织，进行微观分析。最终得出连铸坯最佳二冷工艺参数：冷却速率为10℃/s；冷却温度为650℃；回温速率为3℃/s；回温温度为930℃。在最佳二冷工艺参数下试样断面收缩率在700~900℃之间整体大于60％，并且微观组织细小均匀，没有枝晶状铁素体、膜状先共析铁素体以及奥氏体晶界上的第二相粒子析出物的存在。说明连铸坯在最佳冷却工艺参数下弯曲矫直时不会产生角部横裂纹。