Q345E-Z25钢探伤不合格原因分析及改进措施

Q345E-Z25钢探伤不合格原因分析及改进措施 刘云峰 （山钢股份莱芜分公司，山东莱芜271104 ） 摘要通过成分分析.低倍.金相、扫描电镜及轧制娄 的分析,找出特厚规格的Q345E-Z25钢超声波探伤不合格的影 响因素有偏析、夹杂物、心部裂纹等。通过加强铁水脱硫、RH脱氢、缓冷钢坯、加大压下率、钢板缓冷等工艺措施，改 善钢板内部质量，特厚Z向钢板的超声波探伤合格率由90.3提升到99.5以上。 关键词Q245E-Z25钢；超声波探伤；金相分析；扫描电镜；内部质量 文章编号1004-4620 2018 03-0042-03 中图分类号TG115.285 ; TG142.1文献标识码A 丄刖B 山钢股份莱芜分公司宽厚板4 300 mm产线 设计年生产能力150万t,产品厚度5 150 mm , 宽度1 500-4 100 mm ,最大成品长度24 m , 最大板重24 t。Z向钢被广泛应用在大型船舶、桥 梁、起重设备、高层建筑等高危环境中⑴。开始生 产Z向钢以来，随着订货量的增大，产品厚度也不 断增加,这对钢板的内部质量控制水平提出了更高 的要求。本研究分析宽厚板生产中岀现的130 mm厚度Q345EZ25钢探伤不合格情况,分析原 因，提岀控制改善措施,取得了很好的效果，为特 厚Z向钢的生产提供了参考。 冷却后,现场检验过程中发现钢板超声波探伤不合 格,探伤时依据GB/T 29702016标准,探伤级 别为二级。在钢板宽度方向两侧距边部500 mm 内厚度中心区域发现缺陷波,内部缺陷呈点状分布 长度宽度无延伸,点状缺陷沿轧制方向分布,缺陷 波高40〜60 ,个别尖锐缺陷波高超100。钢 板经热处理正火后，再次超声波探伤检测，内部缺 陷没有明显改善，判定探伤不合格。随后对本炉生 产的其他同规格探伤检验，超声波探伤情况一致， 整炉判废。为分析钢板探伤不合格原因，取样分析 钢板化学成分,分析轧制工艺参数,同时对钢板低 倍组织及显微组织进行检测分析。 2.1化学成分 2超声波探伤不合格原因分析 2017年5月宽厚板生产Q345E-Z25钢种， 产品规格为 130 mmx2 440 mmx8 000 mmo 轧制完成 对超声波探伤不合格的钢板取样进行成分分析,出，除S含量超Q345E-Z25钢的内控要求外，其 标准及相关要求与分析结果见表1。从表1可以看余成分均正常。 冷却温度 表1特厚钢板探伤不合格钢板的化学成分 偏工艺参 Ti MnNbCEV 标准要求 0.18 0.50 1.70 0.025 0.020 0.07 0.20 0.48 判定标准 0.100丄5 0.25-0.50 数设定的 1.38 - 1.58 0.017 0.005 0.035-0.050 0.010-0.030 0.48 内控标准 0.11 0丄4 0.30 0.45 有出现明 1.40-1.55 0.015 0.003 0.037 - 0.047 0.010 - 0.020 0.40 熔炼成分 0.117 0.31 1.43 0.011 显的异常。 0.004 0.039 0.016 0.36 成品成分 0.13 0.33 1.44 0.012 0.004 0.037 0.015 0.36 2.3轧制道 次分析 查询本批 刘云峰 Q345E-Z25钢探伤不合格原因分析及改进措施 2018年第3期 2.2加热轧制水冷工艺 探伤不合格板坯规格为300 mmx2 200 mmx 4 200 mm ,采用板坯落地缓冷后冷装的装炉方式。 从轧制系统查询探伤不合钢板的加热炉加热、轧制、 水冷、热处理工艺记录，与轧制工艺要求对比，8 批探伤不合格在炉时间为375-389 min ,出炉温 度 1 203 〜1 213 C ;中间坯厚度 181.95 182.01 mm ,精轧开轧温度874 876 C ;精轧终轧温度 790 收稿日期2018-05-08 作者简介刘云峰，男，1983年生,2007年毕业于烟台大学材 料科学与工程专业。现为山钢股份莱芜分公司宽厚板事业部工程 师，从事质量检验技术工作。 42 799 C ,冷却入口温度791 799 C ,冷却出口 温度595〜617 C ,冷却速率4 5 C/s ,均符合 工艺要求。查询缓冷记录,钢板堆冷时间都在48 h以上，符合工艺要求 36 h L从轧制数据分 析，钢板的各项控制都在工艺参数要求范围之内， 次探伤不合的轧制道次与压下率与 探伤合格的厚钢板相对比,探伤不合的钢板轧制道 次增多，但是单道次的压下率减少,尤其是粗轧阶 段大压下量的阶段，这对特厚钢板的心部晶粒的破 碎钢坯内部疏松的压合非常重要⑺。对于板材轧 制,当形状比较小时，车L制变形渗透不到钢板心部 造成心部的枝晶破碎、孔隙压合和夹杂物破碎程度 不足,从而使钢板内部质量达不到要求,并且在心 部附加拉应力,很容易导致钢板产生内部缺陷。随 着形状比的增大,压缩应力区增大,未变形区域减 小。当形状比高于一定数值时,变形渗透到钢板心 部,钢板整个厚度断面都是压缩应力区,压缩应力 更有利于孔洞等缺陷的焊合。在轧醍直径一定的条 件下,增加形状比必须增大道次压下量，采用高温 低速大压下工艺，使轧制力传递至心部,充分破碎 铸坯心部晶粒,焊合中心疏松，使钢板内部晶粒均 匀细化,是保证特厚板探伤合格率的重要 手段 [3-40 2.4低倍分析 在钢板7525017000探伤不合格处与合格处 分别切取了 2块试样逬行低倍检验,包括横向和 纵向试样。检验发现,探伤不合格的纵向和横向 低倍试样心部均有1条较为明显的缺陷带，尤其 明显高于其他部位，因此易于在钢板的中心区域形 成珠光体偏析带。碳、硫元素的偏析会影响钢板超 声波探伤不合格率⑸。 2.5金相分析 对两种低倍试样进行金相分析对比,探伤不合 a近表面处b 1/4厚度处c 1/2厚度处图1探伤不合格钢板金相组织 2.6扫描电镜分析 不合处金相试样做了扫描电镜以及能谱分析。扫为进一步研究钢板探伤不合格的 原因，对探伤 描电镜结果如图2所示。 图2探伤不合格处SEM形貌及能谱分析结果 是纵向试样更为严重。心部缺陷带连续，呈细长 条状,横向试样心部缺陷带略轻，但仍有点状心 部缺陷,部分区域也可见连续的条状缺陷带；而 探伤合格处的横向和纵向试样均未出现明显的心 部缺陷带,这与超声波探伤仪检查时情况完全吻 厶 口 O 连铸板坯中心部位存在大量疏松自由表面,上 有低熔点的MnS富集以及规则排列的类似鱼骨的 锭铁共晶体。由于是最后凝固区域，其碳、硫含量 格试样的金相组织如图1所示。图1表明，沿厚度 方向组织、偏析、夹杂物以及裂纹等情况差异较大, 近表面和1/4厚度处组织为FP