降低中小H型钢边裂的对策分析

韩小强   郭小山   李升   魏玉巍

（河北钢铁集团股份有限公司科技中心  河北  唐山  064302）

摘  要：针对中小H型钢的边裂问题，通过低倍检验、金相分析、轧材半成品低倍分析、化学成分试验等方法，分析了工艺过程控制参数，研究了中小H型钢边裂产生的原因，提出了实践改进措施，并取得了显著的效果。

关键词：边裂，金相，控制参数

热轧中小H型钢边裂是型钢生产中最主要的质量缺陷之一，直接影响了型钢生产成材率。津西中小H型钢自2008年投产以来，产品质量相对比较稳定，边裂率逐年降低，但也出现了几次波动，尤其是夏季。2010年边裂率0.3%左右，为了进一步降本增效适应市场的需要，津西从设备管理、技术改进入手，在铸坯、型钢上取样分析原因并采取相应的措施，致使2011年全年边裂率降到了0.1%以下。

1、边裂形貌与实验分析

1.1边裂的形貌与分布

 2010年8月8日中小H生产以来最大的一次波动，中小H共生产2525吨，产生边裂278.5吨，边裂率为11%。其中250*125边裂率为10.1%；200*100边裂率为11.9%。最高班次为22.36%。数据显示边裂的产生与规格无明显对应关系。多数边裂如图a所示、极少数烂边如图b所示，均分布在中小H型钢的翼缘上。

                                    图a 边裂                       图b 烂边 

1.2边裂金相分析

取型钢翼缘边裂分析，边裂两侧有明显的脱碳层和晶粒长大现象，如图c、图d

图c                         图d

取轧制过程中的半成品试样可以发现大量的小裂纹如图e、，在轧材的断面上发现大量的皮下气泡如图f。

图e                  图f

由以上实验分析可也判定产生边裂的主要原因是铸坯的皮下气泡，但整个轧制边裂过程中未发现产生（图b 尺寸50mm*50mm锯齿状）烂边的迹象。烂边的尺寸太大，而且分布有一定的规律性，铸坯振痕间距为10mm左右，而轧材上锯齿的间距为100mm左右，（轧制为10倍尺轧制）发生烂边的位置基本上全在铸坯的振痕处，另外加热炉的意外（图g）可以断定此烂边由于铸坯过烧所致。

图g

1.3低倍试样分析

对铸坯低倍36抽检个低倍试样，其中有3个试样有零星的皮下气泡（如图h），4个试样有轻微的中心疏松，其余试样没有明显的缺陷。

图h

1.4成分对比分析

对2010年11月8日中小H这次波动进行了成分对比分析如表1，结果表明此次质量波动与工艺脱氧关系不大，取样化验气体结果氢含量严重超标。

表1

2、过程控制分析

从整年的边裂来看80%以上产生在雨季，一般情况在雨后1-2天内容易出现，而且比较集中甚至会整炉出现。雨季时物料运输时不免会有部分受潮，在备料的过程中受潮物料往往都会集中在一起，生产中受烘烤时间和烘烤设备的限制，受潮物料很难在生产过程中烘烤完全，而使用时往往也会集中使用，所以增大了铸坯产生气泡的可能性。

雨季时空气湿度很大，冶金过程使用的所有物料的生产环境都有利于水分的增加，正常生产情况下，钢中检测氢含量就能达到4ppm左右，而百吨钢水中增加1ppm的氢只需要0.9Kg左右的水，而一炉钢要加入7000Kg左右的炉料和1000Kg左右的合金，这些物料和合金在水分含量都达标时（水分≤0.5%），还含有40Kg的水分，如果完全转化为氢气能是钢水中增加40ppm，在氢含量几乎接近临界值时，如果生产中控制稍有问题就会造成气泡的产生。

在雨季抽检物料水分最高可达到3%之多，物料水分就是铸坯产生气泡的最主要的因素，所以控制好物料水分是解决铸坯气泡最有效的方法。

设备漏水是铸坯产生气泡的另一个原因，烘烤设备漏水会大大降低物料的烘烤效果甚至会使物料增加水分，冶炼设备漏水，特别是氧枪漏水会增加氢的饱和蒸汽压，因而使钢中的氢含量增加，而在整个工艺环节中没有脱气设备，最终造成铸坯气泡的产生；连铸设备漏水，主要是结晶器漏水，钢水在凝固过程中捕捉了未及时上浮的气泡而使铸坯产生气泡。

转炉冶炼过程中严重后吹、下渣会增加钢水的氧化性，在处理下渣不得当脱氧不良时就会使铸坯产生气泡；连铸烧氧、烧水口等也是铸坯产生气泡的因素。

带有皮下气泡的铸坯在加热炉中加热时会产生2mm的氧化铁皮，而使部分皮下气泡裸露出来，在继续加热过程中会使气泡的内腔产生氧化质点，轧制过程中难以焊合而是严重破碎，最终产生边裂。我厂的生产工艺是用大方坯轧制中小H型钢，腹板部位压缩比太大，把腹板位置的气泡焊合，所以边裂只产生在中小H型钢的翼缘边上。

3、采取技术措施

根据产生轧材边裂的主要原因，制定了相应的措施：⑴、规范管理强化物料使用，每个班次对物料抽检一次，水分超标的严禁使用，物料水分控制在0.5%以内。⑵、解决设备露水问题，加强设备维修，提高烘烤设备的使用率。⑶、加强冶炼操作减少后吹杜绝下渣现象。⑷、出现下渣炉次禁止大氩气搅拌，保证吹氩时间大于10min。⑸、对下渣炉次进行钢水和炉渣双重脱氧方式，杜绝因下渣而产生的脱氧不良问题。⑹、连铸减少烧氧频率，避免一次性长时间烧氧。

采取以上的措施以后中小H型钢的边裂率大幅度降低了。

4、结论

⑴、边裂产生的原因主要是铸坯的皮下气泡，而氢含量超标占主要部分，其次是脱氧问题造成的铸坯气泡，在生产过程中控制好增氢的因素，严格脱氧操作是完全可以控制住中小H型钢边裂的。

⑵、烂边的产生是由于加热炉事故造成的，正常生产中避免长时间高温加热，烂边是可以杜绝的。

参考文献

[1]  孙彦辉、赵长亮、菜开科。CSP板卷边部裂纹影响因素分析[J]钢铁研究学报，2007,19（4）：107

[2]  陈伟、苏鹤洲、昆钢热轧板卷边裂成因分析和控制[J]云南冶金，2007,36（2）：107

[3]  葛新建、王启、韩文殿。热轧钢带边裂原因分析[J]中国冶金2008