摘　要：采用宏觀分析、化學(xué)成分分析、金相檢驗(yàn)以及能譜分析等方法，對(duì)某鋼鐵公司生產(chǎn)的Q235B鋼熱軋板帶中部孔洞和邊裂缺陷的成因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：該類熱軋鋼板的中部孔洞和邊裂缺陷是由于連鑄工藝出現(xiàn)異常，造成連鑄板坯邊部產(chǎn)生表層氣孔以及中部產(chǎn)生較嚴(yán)重的硫偏析，從而使鋼板中部生成了大量的條帶狀硫化物，特別是低熔點(diǎn)ＦｅＳ的生成導(dǎo)致了中部孔洞缺陷的產(chǎn)生；而連鑄板坯邊部的表層氣孔在軋制過(guò)程中導(dǎo)致了邊裂缺陷的產(chǎn)生。
??? 常規(guī)流程生產(chǎn)熱軋板帶，通常是以連鑄板坯作為坯料，通過(guò)加熱、除磷、粗軋、精軋以及層流冷卻等工藝流程得到熱軋板卷。某公司生產(chǎn)的一批Q235B鋼熱軋板帶在開卷過(guò)程中發(fā)現(xiàn)板帶中部孔洞和板帶邊部縱裂紋缺陷，導(dǎo)致該批板卷報(bào)廢，給公司造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。導(dǎo)致熱軋板帶產(chǎn)生孔洞缺陷的原因有很多，例如板坯夾雜物［１－２］、板坯氣泡和氣孔［３－４］、板坯中間裂紋以及板坯中心疏松［５］等。為查明該批Q235B鋼熱軋板帶中部孔洞和邊部縱裂缺陷產(chǎn)生的原因，以便采取措施避免類似缺陷的再產(chǎn)生，筆者對(duì)其進(jìn)行了檢驗(yàn)和分析。
1　理化檢驗(yàn)
1.1　宏觀分析
在Q235B鋼熱軋板帶開卷過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，每隔一段距離板帶中部就會(huì)有一個(gè)孔洞缺陷，有些孔洞己經(jīng)完全穿孔，有些孔洞則還有一點(diǎn)未穿透，如圖１所示。另熱軋板帶的兩邊還存在邊部縱裂紋缺陷，裂紋方向基本與軋制方向平行，如圖２所示。
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1.2　化學(xué)成分分析
分別在Q235B鋼熱軋板帶中部孔洞缺陷和邊部縱裂紋缺陷附近取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果見表１?？梢娫摕彳埌鍘У母髟睾烤贕B/T700-2006《碳素結(jié)構(gòu)鋼》對(duì)Q235B鋼成分的技術(shù)要求范圍內(nèi)，所以該Q235B鋼熱軋板帶的化學(xué)成分合格。

1.3　金相檢驗(yàn)及能譜分析
??? 分別在Q235B鋼熱軋板帶中部孔洞缺陷和邊部縱裂紋缺陷處取縱向和橫向試樣，磨制、拋光和化學(xué)侵蝕后在光學(xué)顯微鏡下觀察。
1.3.1中部孔洞缺陷
Q235B鋼熱軋板帶中部孔洞缺陷周邊裂紋處的顯微組織形貌如圖3所示，可見缺陷周邊存在許多條帶狀組織，條帶狀組織內(nèi)存在許多長(zhǎng)條狀的非金屬夾雜物，且長(zhǎng)條狀的非金屬夾雜物幾乎與軋制方向無(wú)關(guān)，而是圍繞著孔洞中心向板寬方向延伸。由圖3還可見，缺陷兩側(cè)有一定的氧化脫碳現(xiàn)象?！?br/> ?
對(duì)條帶狀組織內(nèi)的長(zhǎng)條狀?yuàn)A雜物進(jìn)行能譜（ＥＤＳ）分析，共分析了６處。結(jié)果表明，該長(zhǎng)條狀?yuàn)A雜物為硫化物，且其中有４處出現(xiàn)了硫的原子分?jǐn)?shù)大于錳的原子分?jǐn)?shù)的情況，說(shuō)明除ＭｎＳ外還生成了低熔點(diǎn)的非金屬化合物ＦｅＳ，如表２和圖５所示。
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??? 進(jìn)一步對(duì)Q235B鋼熱軋板帶中部孔洞缺陷周邊的顯微組織進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)除了存在硫化物類夾雜物呈長(zhǎng)條狀圍繞著裂紋周邊分布以及向基體內(nèi)延伸以外，其余部位的顯微組織正常，也未發(fā)現(xiàn)有魏氏組織存在。按照GB/T6394-2002《金屬平均晶粒度測(cè)定法》中的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖進(jìn)行晶粒度評(píng)級(jí)，為９～１０級(jí)，可見晶粒正常，未出現(xiàn)粗大組織。因此，在排除粗大組織和魏氏組織的情況下，可以排除板帶中部孔洞缺陷由過(guò)熱或過(guò)燒引起的可能性。
???? 由于錳和硫的親和力大于鐵和硫的親和力，錳可與硫形成高熔點(diǎn)的非金屬化合物ＭｎＳ（熔點(diǎn)為１　６００℃）。根據(jù)能譜分析結(jié)果，由于硫的原子分?jǐn)?shù)大于錳的原子分?jǐn)?shù)，所以除生成ＭｎＳ外，在裂紋周邊還生成了低熔點(diǎn)的ＦｅＳ（α－Ｆｅ和ＦｅＳ共晶的熔化溫度為９８０℃）［６］。ＦｅＳ在孔洞周邊裂紋兩側(cè)都有存在，且其特征十分明顯；因此惡化了該Ｑ２３５Ｂ鋼的熱脆性，導(dǎo)致其熱脆性較大。而在遠(yuǎn)離中部孔洞缺陷處，則沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有低熔點(diǎn)化合物ＦｅＳ存在。
1.3.2 邊部裂紋缺陷
??? 在Q235B鋼熱軋板帶的邊部存在較多平行于軋制方向的邊部縱向裂紋，觀察裂紋的形貌特征，由于其表面不平滑，故可以排除擦劃傷所致。
由圖６可見，Q235B鋼熱軋板帶邊部裂紋的截面形貌特征主要有：①腰部肥大，而兩頭細(xì)小，如圖６（ａ）所示；②上頭粗大，下頭細(xì)尖，而過(guò)渡處不圓滑，且裂紋內(nèi)部氧化物比較多，如圖６（ｂ）所示；③典型的根部圓鈍，且呈現(xiàn)下大上小特征，如圖６（ｃ）所示；④脫碳明顯。圖７為邊部裂紋末端顯微組織形貌，可見也存在一些硫化物夾雜物。依據(jù)這些特征判斷認(rèn)為，該Q235B鋼熱軋板帶的邊部裂紋應(yīng)該為板坯表層氣孔及氣孔附近夾雜物經(jīng)過(guò)后續(xù)加熱氧化和脫碳，再經(jīng)過(guò)隨后軋制而引起的邊部裂紋缺陷。

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２　綜合分析
??? 由以上理化檢驗(yàn)結(jié)果可知，Q235B鋼熱軋板帶中部孔洞缺陷周圍存在大量呈條帶狀分布的硫化夾雜物，其中部分硫化物為低熔點(diǎn)的ＦｅＳ非金屬化合物。軋制加熱過(guò)程中低熔點(diǎn)化合物ＦｅＳ先熔化，然后受到后續(xù)的相變應(yīng)力和熱應(yīng)力雙重應(yīng)力作用以及軋制力作用，導(dǎo)致了熱軋板帶開裂。由于低熔點(diǎn)化合物ＦｅＳ富集成一團(tuán)，一旦交叉分布時(shí)，就在后續(xù)軋制過(guò)程中形成孔洞缺陷。
??? 針對(duì)Q235B鋼熱軋板帶在熱連軋制過(guò)程中出現(xiàn)的邊裂缺陷，進(jìn)行裂紋微觀形貌和組織分析發(fā)現(xiàn)，裂紋形貌與普通的沿晶界開裂的裂紋形貌不一致，呈現(xiàn)出根部圓鈍、腰部肥大、脫碳明顯等特征。根據(jù)裂紋的這些特征，認(rèn)為該Q235B鋼熱軋板帶邊裂應(yīng)是板坯表層氣孔經(jīng)過(guò)后續(xù)軋制而引起的，即在Q235B鋼板坯近表層處存在表層氣孔而導(dǎo)致了熱軋板帶邊裂的發(fā)生。
??? 綜上所述，由于該Q235B鋼的連鑄工藝出現(xiàn)異常，導(dǎo)致了連鑄板坯邊部存在表層氣孔以及中部存在較嚴(yán)重的硫偏析；硫偏析嚴(yán)重引起板坯中部出現(xiàn)了大量的條帶狀硫化物非金屬夾雜物，尤其是出現(xiàn)了低熔點(diǎn)的ＦｅＳ，從而導(dǎo)致板坯熱軋后在熱軋板帶中部出現(xiàn)孔洞缺陷；而板坯邊部的表層氣孔導(dǎo)致板坯在熱軋后產(chǎn)生邊部縱裂紋缺陷。綜合上述兩點(diǎn)，水口吹氬量過(guò)大或水口插入過(guò)深，引起板坯表層氣孔產(chǎn)生過(guò)多［７－８］，并且連鑄拉速、一冷和二冷等連鑄工藝參數(shù)控制欠佳［９］，引起板坯硫偏析嚴(yán)重而導(dǎo)致了熱軋板帶孔洞和邊裂缺陷的產(chǎn)生。
3　結(jié)論
（１）Q235B鋼連鑄板坯中部大量硫化夾雜物，特別是低熔點(diǎn)非金屬化合物ＦｅＳ的生成，導(dǎo)致了熱軋板帶中部孔洞缺陷的產(chǎn)生。（２）由于Q235B鋼連鑄板坯邊部存在表層氣孔，從而導(dǎo)致了熱軋板帶邊部縱裂紋缺陷的產(chǎn)生。
（３）由于水口吹氬量過(guò)大或水口插入過(guò)深，引起連鑄板坯凝固過(guò)程中捕獲氣泡過(guò)多產(chǎn)生表層氣孔，并且連鑄拉速、一冷和二冷等連鑄工藝參數(shù)控制欠佳，引起連鑄板坯中部硫偏析嚴(yán)重而導(dǎo)致了熱軋板帶邊部裂紋和中部孔洞缺陷的產(chǎn)生。
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