钢板边部黑线裂纹分析

赵孝伦

（济钢中厚板厂，山东 济南 250101）

0 前言

中厚板钢板在轧制过程中会出现了各种各样的表面缺陷，其中表面裂纹是表面缺陷中最出现多的一种， 按形态主要分为有纵裂纹、横裂纹、网裂、星裂。 近期济钢在4300mm 轧机调试过程中出现了一种新的裂纹形态——边部黑线裂纹，造成钢板的改判率增加、成材率降低。为找出产生边部黑线裂纹的原因，我厂组织攻关，采取了大量对比试验、数据统计、电镜扫描等方式进行分析研究，通过采取有效措施，有效控制了该类缺陷。

1 裂纹成因分析

1.1 裂纹形态

边部黑线裂纹形态如图1 所示，钢板的边部黑线裂纹，通常分布在据钢板两边部，沿轧制方向，平行于钢板边部，缺陷体较尖锐、细小。距边部20-40mm 左右。

图1 钢板边部黑线裂纹

1.2 金相分析

图2 金相照片

图3 尖端组织照片

割取裂纹对应试样，抛光后用光学显微镜观察其裂纹形貌如图2所示，裂纹从边部开裂，向纵、横向中心延伸，与钢板表面呈一定角度夹角，裂纹长度可达9mm 以上。

用4%硝酸酒精腐蚀，观察裂纹金相组织如图3 所示，在裂纹两侧晶粒完整，无明显晶粒长大、变形，无明显氧化原点及严重脱碳层。

1.3 电镜扫描分析

裂纹的尖端电镜扫描照片及对应能谱分析如图4 所示。裂纹尖端形成了微孔状富Si、Mn 区，电镜扫描未见保护渣成分。

图4 电镜扫描照片

表1 各点元素含量

1.4 钢板规格对应轧制试验

轧制后钢板显示，钢板轧制厚度不同，黑线与边部的距离也存在差异，由300mm 厚铸坯轧制成不同规格钢板时，边部黑线裂纹对应位置如表2 所示。

表2 边部黑线裂纹对应位置

用不同厚度的铸坯，来轧制相同厚度的钢板，其边部黑线裂纹对应位置也有差别，现场缺陷表明，铸坯厚度越小，边部黑线缺陷离边部越远，铸坯厚度越大，缺陷距离也边部越近。

在一定时期内，济钢3 台大断面板坯连铸机生产的不同厚度铸坯供4300 轧机轧制，因边部黑线而造成的改判也不同，如表3 所示：

表3 边部黑线改判率

2 边部黑线裂纹形成原因探讨

铸坯在轧制的过程中，其变形形状和轧制压下量有关，当压下量足够大时，轧制力直接渗透到铸坯芯部，因芯部温度较高，最容易发生变形，铸坯中间变形量大于上下表变形量，窄边中间向外突出，称为单鼓变形，如图5 所示。

图5 单鼓变形

当轧制压下量偏小时，轧制力不能有效渗透到铸坯芯部，造成铸坯上下表变形量大于铸坯中间，铸坯上下表相对于中间向外鼓，称为双鼓变形如图6 所示。

图6 双鼓变形

铸坯边角部金属属于二维传热， 在轧制过程中始终处于低温状态,韧塑性差。 发生单鼓变形时，边角部金属被压平到钢板上表面，形成有别于附近的组织形态，导致轧件边部沿长度方向产生“黑线裂纹”缺陷[1]。

合理地优化轧机压下量，可减轻或消除边部黑线裂纹缺陷。

3 结论

1）边部黑线裂纹主要和轧机压下量过大有关，铸坯发生单鼓变形，边角部金属被压平到钢板上下表面，形成边部黑线裂纹。

2）合理优化轧机压下量可减轻或消除钢板边部黑线裂纹。

［1］王晓南,邸洪双,等.热连轧粗轧调宽轧制过程边角部金属流动三维数值模拟[J].物理学报,2009,58(专刊)：84-87.