带钢窄边裂纹缺陷的成因及对策

 

1.1问题的发现

　　带钢厂改造后，时有用户反映带钢冷轧后窄边有明显裂纹，裁边后有的仍不能完全去除，影响了用户的使用。经对有缺陷母材取样观察，发现在成品的钢带窄边表面，部分区域存在着长度方向与轧制基本平行的裂纹，局部区域还出现小块剥落的凹坑。据此判定带钢冷轧后出现的裂纹为母材原因造成。

1.2缺陷分析

1.2.1金相观察

　　在母材上截取金相试样。外圆弧状部分为带钢轧制时自由变形的非轧制面。可看出：三个试样的金相组织均是由铁素体与珠光体组成，但其相对量明显不同：金相组织基本全为铁索体；金相组织大部分也为铁素体，仅在远离表层区域的组织中存在珠光体：从表层到内部的组织中均有珠光体存在。由此可知：弧形区域有脱碳层存在；脱碳层形状。同时从金相组织图中还可以看出：下部的晶粒明显比上部晶粒大，即脱碳层处的晶粒较为粗大；而晶粒粗大和脱碳层的产生主要与加热缺陷有关。

1.2.2扫描电镜观察和能谱分析

　　为了确定带钢窄边裂纹究竟在哪道工序中产生，有必要对裂纹缺陷的表面形状和黏附物的组成成分进行检测分析；同时，也需要对横向剪切面上靠近裂纹缺陷的表层形貌及远离表面的断口形貌进行观察，根据其形貌判断其性质和形成原因。沿母材横向剪切，在扫描电镜上观察钢带横截面断口处形貌。形状不规则的小裂纹和凹坑，而且靠近非轧制面有一条自上而下较大、较深的裂纹，这说明裂纹缺陷不仅明显表现在非轧制面上，而且也出现在非轧制区与轧制区之间的过渡区域；可以看到表面存在大量的颗粒物。能谱分析表明，这些颗粒物为氧与铁及微量锰等构成的氧化物；在高压除鳞和反复轧制后，带钢窄边缺陷处仍存在着大量的氧化物，这说明钢坯在加热时存在着温度较高或加热时间较长的现象。

　　为了更仔细地进一步看清剪切面上靠近缺陷处的断口形貌和远离缺陷处的表层断口形貌的区别，分别在放大1500倍和150倍情况下对其进行观察。靠近缺陷表面处的表层形貌，可以看出其形貌呈河流状花样，这是典型的脆性解理断口，说明此处断裂为脆性断裂；其原因是由该处表层晶粒粗大及氧化物含量增加使基体韧性下降、脆性增加所致，而造成晶粒粗大的原因则主要是加热温度过高或加热时间过长。远离非轧制面处内表层的断口形貌，可见在该处存在着大量的韧窝，为典型的韧性断口，它是在塑性变形到超出其变形能力后而出现的韧性断裂。

　　根据以上的观察和分析，再由钢在加热过程中，晶粒的形成和长大理论知：晶粒的大小是与钢的加热温度和加热时间成正比例关系的。因此，可以得出带钢窄边裂纹缺陷的形成原因是钢坯在加热过程中加热温度过高或加热时间过长。同时，加热温度过高或加热时间过长，还将导致钢坯表面脱碳层加深并发生氧化。非轧制面因在随后的中精轧轧制过程中不与轧辊接触，其表面为自由表面，其表层变形以拉伸为主，这样，缺陷表面的部分氧化物和脱碳层得以保留下来，并因表层晶粒粗大及氧化，塑、韧性差而产生缺陷，而远离缺陷处的轧制面(钢带宽面)表层因与轧辊接触，钢带表面氧化层不断脱落，脱碳层不断减薄，这样在钢带成品宽面观察不到脱碳(或脱碳层很薄)及氧化物。

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