提高Q345B钢板探伤合格率的生产实践.docVIP

摘要:为找出20～40 mm Q345B钢板探伤不合格的原因，在探伤检测不合格部位取样，采用金相等分析方法，对试样的金相组织和化学成分进行了分析，认为锰元素偏析和轧后钢板冷却速度过快是探伤不合格的原因。对此问题，采取提高钢水纯净度、加强连铸保护浇铸、改善铸坯中心偏析等措施后，该规格Q345B钢板探伤合格率由72．6%提高到94．8%，取得了显著效果。 1前言 河北敬业集团前期生产的20～40 mm低合金高强度Q345B钢中厚板的超声波探伤合格率很低，仅有70%左右，严重影响了合同的履约率和正常的生产组织。为此，河北敬业集团技术中心和各分厂联合组成了探伤攻关小组，进行技术攻关，对造成Q345B钢板超声波检测不合格的原因进行分析，并提出合理的工艺控制及改进措施。经过一段时间的努力，该规格Q345B钢板的无损检测合格率超过了90%，取得了良好效果，获得了较好的经济效益。 2 试验材料及方法 2．1试验材料 试验材料取自生产中探伤不合格的20～40 mmQ345B钢板，钢板的化学成分见表1。 2．2 试验方法 采用超声波探伤仪对20～40 mm Q345钢板进行探伤检测，根据国家标准和用户要求对钢板进行评级与判定;取钢板缺陷部位试样用金相显微镜等设备进行检验，综合分析产生缺陷的主要原因，从钢水冶炼、浇铸、连铸坯轧制等工艺确定控制措施。 2.3 缺陷检测与分析 2.3.1 取样及检测方法 为确定超声波探伤检测不合格的原因，选取了部分具有代表性的钢板进行工艺分析;同时也为了确保分析的准确性，利用超声波无损检测仪对钢板的无损检测缺陷进行准确定位，并按要求对超声波探伤不合格部位取钢板试样进行金相和成分分析等检验［1］。 2.3.2 超声波探伤波形特征. 图1是38 mm Q345B钢板探伤不合格部位超声波探伤波形图，超声波波形图表明:缺陷部位距上表面厚度方向20 mm处、大约处于钢板中心部位，表现形式主要为微裂纹、夹杂物和面积缺陷。 2.3.3 高倍组织检测与分析 在钢板探伤不合格的部位取金相试样进行分析，钢板内部的组织及夹杂物见表2。图2显示探伤不合格试样部位内部有异常组织———粒状贝氏体组织，贝氏体组织内部有条状MnS等夹杂物。从表2可以看出，被检测试样非金属夹杂物级别并不是很高，但存在严重的带状组织及少量贝氏体组织;其金相组织为F+P+B(少量)，同时存在着偏析带，且大部分偏析带中有MnS，有的偏析带中还存在明显的微裂纹(表3);带状组织级别普遍比较高，达到2．0～3．0级。 3分析与讨论 试样心部存在裂纹、MnS夹杂是导致钢板探伤不合格的主要原因，而钢板中异常组织的出现是裂纹产生的主要原因之一。钢板厚度中心存在锰元素偏析，锰含量较高，容易引起钢板厚度中心区域CCT曲线向右移动，在相同形变奥氏体冷却过程中，中心部位形成过冷组织和异常组织，在应力作用下产生裂纹［2］。钢板基体组织是铁素体—珠光体，偏析区在冷却时组织转变与正常组织不同，贝氏体组织不仅使材料脆性增加，而且与MnS共同作用在应力集中的情况下产生裂纹。 条状MnS可以作为氢陷阱，当氢含量不高时，氢陷阱处积聚氢可防止氢的危害;当氢含量较高时，氢陷阱处积聚氢则易产生氢致裂纹。当铸坯堆放时间不足或轧后钢板冷却较快时，钢中的氢来不及扩散，氢原子会在铸坯中心偏析区和非金属夹杂物(如MnS)附近积聚析出氢气。随着氢气浓度的增大，当氢气浓度超过该钢种的聚氢极限时，会导致铸坯氢致裂纹的产生。 4采取措施 4．1控制钢中非金属夹杂物和气体含量 在生产有探伤要求的钢板时，一方面应采用铁水预处理深脱硫，加强原辅材料的管理和钢包的烘烤管理，防止水分带入钢水中;另一方面必须从强化冶炼入手，提高终点控制水平，减少点吹次数，防止钢水过度氧化，降低钢水中氢含量。此外，钢水经LF精炼，进一步降低钢中硫含量和夹杂物总量。 4．2加硅钙线对夹杂物进行变性处理 为了减少MnS等非金属夹杂物对钢板质量产生影响，需控制钢水中的硫含量，并通过加硅钙线进行钙处理改变硫化物的形态，减少条状MnS夹杂物的危害。 4．3改善铸坯内部质量 改善铸坯内部质量，在连铸方面主要采取以下措施:加强保护浇铸，防止钢水二次氧化和增氮;加强中包烘烤，确保中包内衬温度达到1 000℃;严格控制中包钢水过热度≤20℃;稳定操作，严格执行拉速与中包钢水温度的匹配标准;加强电磁搅拌的正常运行;优化二冷工艺，适当加大比水量，降低锰元素的偏析程度;加强铸机状况的检查与维护，确保辊缝和弧度在标准范围内及二冷系统的正常运行。 4．4 铸坯堆冷 对探伤钢板所用铸坯进行堆垛缓冷18～24 h处理，消除铸坯的热应力和组织应力，同时使钢中的氢得到充分扩散，防止内部裂纹的产生。 4．5优化