50MnA钢种冷轧边裂原因分析

张明楠，凌志新*

（河北天柱钢铁集团有限公司炼钢厂，河北 唐山 064000）

河北天柱钢铁集团有限公司中宽带生产线于2016年3月5日建成投产，以中小型矩形坯为轧制原材料，轧制带钢所用钢坯钢种种类涉及普碳钢、优质碳素结构钢、低合金钢，主要牌号有Q195、Q195L、Q235B、Q355B、40Mn、45Mn、50Mn、50MnA（其中40MnA～50MnA钢种为近一年新开发的钢种），轧制宽度为352mm～525mm，2020年5月始，50MnA钢种开发后，该钢种在发往下游客户冷轧过程中出现了批量的边裂情况，给公司的生产和经营造成了一定的困难和损失。本着提高产品质量，解决生产问题，维护公司及市场信誉的需求，炼钢厂技术管理团队对该钢种冷轧过程中出现的边裂产生原因进行详细、认真的讨论、分析，查找到了因炼钢问题50MnA钢种冷轧边裂产生的原因。

1 50MnA钢种冷轧后边裂形貌及特征

50MnA钢种钢坯经热轧后未出现边部裂纹情况，发往冷轧厂后经冷轧至1.0～1.2厚度时边部出现较多裂纹，经测量裂纹深度在3mm～10mm不等，如图1和图2所示，边裂分布密集，带钢两侧均有分布。

图1 50MnA钢种冷轧带钢边裂形貌

图2 50MnA钢种冷轧带钢边裂形貌

2 50MnA钢种冷轧边裂原因分析

2.1 热带缓冷时间不足问题

因中高碳钢碳含量控制较高，冷却敏感性较强，因冷却时间不足，装运发往冷轧厂，在运输过程中受环境影响出现骤冷现象，边部晶粒生长、分布不均匀，再受到同等轧制力的情况下，边部出现裂纹。

经技术人员到成品库核查，缓冷时间均在规定的90小时以上，因此该因素可以排除。

2.2 热带吊运过程存在磕碰

热带在吊运过程中出现磕碰现象，导致热带边部存在裂口，在冷轧过程中裂口延伸开裂，导致冷轧边裂的缺陷的产生。

经技术管理团队讨论分析，磕碰所产生边裂缺口比较集中，并不会出现通卷边裂的情况，与冷轧厂现场所出边裂形貌不符，因此该因素可以排除。

2.3 热轧带钢厚度不均

受轧辊导卫辊工作状态及轧制力影响，轧辊中部与边部存在较大偏差，出现边部偏薄的现象，出现热带中部、边部厚度不一的情况，在冷轧过程中受同样的轧制力作用下，边部偏薄，承载力变低，出现轧制边裂。

现场技术人员及带钢质检人员对带钢边部、中部进行实际测量，其标准差范围满足要求（标准差控制图如下：标准要求厚度偏差应≦0.1mm），因此排除该类因素。（如表1所示）。

表1 带钢（含Q195、Q235B、50MnA钢种）（mm）

图3 带钢厚度变化图

2.4 脆性夹杂物含量高

钢水S成份偏高时，将导致钢坯内硫化物含量增加，尤其是FeS，其存在于晶界之间，导致钢材在轧制时开裂，形成裂纹缺陷，针对此原因，对出现边裂的钢带取样化验，用金相砂纸对1#-1、1#-2、2#-1、3#-1、3#-2五个试样进行粗磨，细磨（5道砂纸）并经后续抛光，用体积分数为4% 的硝酸酒精对3#-2试样腐蚀，利用莱卡金相显微镜观察试样形貌。分析硫化物夹杂物等级，以及组织类型。如图4、图5、图6、所示。

图4 200X，正常部位晶粒变形P+F

图5 200X，裂纹部位晶粒变形P+F

金相结果显示，正常部位与开裂部位组织均为珠光体和铁素体，分布与正常部位没有明显差异。

如表2所示，所统计的带钢各部位晶粒度生长、分布均匀，硫化物含量符合标准要求，因此排除该类因素对带钢边裂的影响。

表2 带钢各部位开裂位置及硫化物含量

2.5 连铸坯角裂问题

连铸坯角部存在细小裂纹，在铸坯裂纹部位氧化形成FeO，在轧制中无法焊合，造成热带边部出现细小裂纹，冷轧过程中裂纹扩展形成边裂。针对此原因，在生产该钢种期间过程中随机抽取任意炉次钢坯进行取样，送往技术中心物理室进行低倍检验，并截取带钢裂纹试样进行电镜检验（如图6～9所示）。

图6 低倍检验铸坯角裂

图7 该铸坯所轧制后带钢边部

图8 电镜下裂纹形貌

图9 电镜能谱

试样缺陷处的电镜照片和能谱可知，裂纹边部及裂纹壁上存在着大量的颗粒状物质，进一步放大发现这些颗粒状物质呈毛刺型球状颗粒，颗粒状物质为氧化铁，相互粘结在一起，缺陷位置有裂纹形貌。

2.6 热轧带钢加热、冷却不均问题

带钢加热或冷却不均匀将造成铸坯内部晶粒生产不均匀，晶粒度偏差较大，晶粒粗大部位在收到同等轧制力同时更容易开裂，形成裂纹缺陷。经对加热炉加热温度曲线调查及冷却设备运行情况查看，加热温度均匀，温度波动不大且轧机未存在漏水点位，轧制过程中冷却均匀，且对轧制结束后的带钢取样，进行边部及中间部位晶相分析，发现边部、中部晶粒度等级无较大差别，为9.0±0.5级，排除了该类因素对边裂的影响。

3 冷轧边裂原因确认

3.1 否定热带缓冷时间不足

经技术人员到成品库核查，缓冷时间均在规定的90小时以上，排除该因素。

3.2 否定热带吊运过程存在磕碰

经技术管理团队讨论分析，磕碰所产生边裂缺口比较集中，并不会出现通卷边裂的情况，与冷轧厂现场所出边裂形貌不符，因此该因素可以排除。

3.3 否定热轧带钢厚度不均

现场技术人员及带钢质检人员对带钢边部、中部进行实际测量，其标准差范围满足要求。

3.4 否定脆性夹杂物含量高

对边裂带钢进行取样分析，成品S含量均≦0.020%，且硫化物等级符合标准要求，排除该类因素。

3.5 否定热轧带钢加热、冷却不均问题

技术人员对带钢加热炉加热温度、轧机冷却设备进行检查、确认，发现加热曲线均衡、加热时间满足规程规定要求，轧机冷却均匀，不存在堵塞及漏水点位，所以否定了该类因素对边裂的影响。

3.6 肯定连铸坯角裂是造成带钢冷轧边裂问题产生的主要原因

通过低倍、晶相、电镜检验分析，连铸坯角部裂纹缺陷是造成带钢轧制产生边裂的根源所在，角部存在裂纹，裂纹部位与空气中的氧发生氧化反应，在裂纹位置产生FeO，经反复热轧后，不能使裂纹部位压合、焊合或压合不牢固，热轧带钢经进一步冷轧，由于该部位金属间基体集合不牢固，在受到同样的冷轧作用力的情况下，该部位裂纹显露并进一步扩展形成边裂缺陷。

4 结语

经全面的调查分析，确定了连铸坯角部裂纹是造成50MnA带钢冷轧边部缺陷产生的主要原因。我们从连铸机二冷水配比、保护渣优化、结晶器水质优化、严控钢水过热度、规范连铸机浇钢制度等方面对铸坯角裂进行攻关、管控，铸坯角部裂纹缺陷得到明显改善，该断面铸坯质量提升，热轧带钢、冷轧带钢质量得到进一步提高，自2020年7月各项管控措施落实至今，轧制质量稳定。