Q235B熱軋鋼卷橫折印缺陷分析

供稿|劉巖松，王旭生，張楠，于立偉 / LIU Yan-song, WANG Xu-sheng, ZHANG Nan, YU Li-wei

內(nèi)容導(dǎo)讀

通過(guò)分析本鋼Q235B熱軋鋼卷橫折印缺陷數(shù)據(jù)，缺陷集中在厚度5.5～6.0 mm的鋼卷，主要由熱軋工藝控制不穩(wěn)定造成，通過(guò)采取改進(jìn)措施，提高組織均勻性和強(qiáng)度，橫折印缺陷有所改善。發(fā)現(xiàn)除了浪形影響橫折印缺陷外，板形中凸度指標(biāo)也是Q235B橫折印缺陷的一個(gè)重要影響因素，凸度大的鋼卷易出現(xiàn)橫折印缺陷。通過(guò)跟蹤對(duì)比開(kāi)卷過(guò)程，凸度大的鋼卷開(kāi)卷時(shí)軋制邊100 mm左右會(huì)出現(xiàn)向內(nèi)翻邊的現(xiàn)象，同時(shí)橫折印出現(xiàn)在板寬中間的位置，距離軋制邊100 mm幾乎不出現(xiàn)橫折印缺陷。因此，控制好凸度有助于避免Q235B橫折印缺陷的產(chǎn)生。

Q235B熱軋鋼卷是應(yīng)用最為廣泛的產(chǎn)品，在制作零件之前需要將鋼卷開(kāi)卷并制成平板再分切使用。Q235B熱軋鋼卷在開(kāi)卷時(shí)易出現(xiàn)橫折印缺陷，影響最終產(chǎn)品的外觀，嚴(yán)重時(shí)影響零件的使用。

周正元[1]研究了冷軋帶鋼的橫折印產(chǎn)生及預(yù)防措施，在板形方面主要研究了浪形引起罩式退火帶鋼層間黏結(jié)，在平整時(shí)產(chǎn)生橫折印缺陷。劉英明等[2]研究了熱軋酸洗卷SPHC橫折印缺陷，主要從材料的屈服現(xiàn)象與開(kāi)卷過(guò)程受力、投入防皺輥和改善拉矯參數(shù)等進(jìn)行詳細(xì)的闡述，并找到了控制橫折印缺陷的有效方法。王丹等[3]研究了熱軋鋼卷橫折印缺陷的機(jī)理，認(rèn)為產(chǎn)生橫折的內(nèi)因是低碳鋼普遍存在屈服平臺(tái)，外因是鋼板的彎曲變形。這些研究表明，橫折印缺陷普遍存在于低碳鋼中，不管是熱軋鋼卷、熱軋酸洗鋼卷還是冷軋鋼卷都會(huì)存在。出現(xiàn)橫折印缺陷鋼卷的共同特征是具有屈服平臺(tái)并且受力發(fā)生變形。

統(tǒng)計(jì)分析Q235B熱軋鋼卷橫折印異議鋼卷數(shù)據(jù)，厚度3.0～6.0 mm的產(chǎn)品易出現(xiàn)橫折印缺陷，凸度大的鋼卷產(chǎn)生橫折印質(zhì)量異議占比36.23%，其中凸度大單獨(dú)影響產(chǎn)生橫折印質(zhì)量異議占比15.22%，因此凸度也是影響橫折印缺陷的重要因素。

橫折印缺陷分析

通過(guò)鋼卷開(kāi)卷過(guò)程跟蹤，不存在橫折印缺陷的鋼卷開(kāi)卷，在板帶與鋼卷分離的時(shí)候出現(xiàn)橫折印缺陷。

橫折印數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中，鋼種不僅有低強(qiáng)度的SPHC，一般強(qiáng)度的Q235B，還有較高強(qiáng)度的Q345B。屈服強(qiáng)度從180 MPa到400 MPa的鋼種都出現(xiàn)過(guò)橫折印缺陷，說(shuō)明屈服強(qiáng)度不是橫折印缺陷產(chǎn)生的決定性能因素。SPHC相對(duì)較多，Q235B較少，Q345B最少，說(shuō)明強(qiáng)度高，有利于減少橫折印缺陷。

Q235B橫折印缺陷鋼卷數(shù)據(jù)分析

分析Q235B橫折印異議熱軋鋼卷，厚度范圍2.75～11.75 mm，寬度范圍1050～2000 mm。

厚度與橫折印的關(guān)系

統(tǒng)計(jì)不同厚度區(qū)間橫折印異議率，如表1所示。厚度≤25.4 mm涵蓋Q235B熱軋鋼卷所有產(chǎn)品厚度，異議率為0.078%；厚度3.0～6.0 mm的產(chǎn)品異議率為0.12%，明顯偏高；厚度5.5～6.0 mm的異議率達(dá)0.65%，是所有產(chǎn)品異議率的8倍多。橫折印異議主要集中在厚度3.0～6.0 mm的鋼卷，尤其集中在厚度5.5～6.0 mm。

表 1 不同厚度區(qū)間橫折印異議率

寬度與橫折印的關(guān)系

統(tǒng)計(jì)不同寬度區(qū)間橫折印異議率，如表2所示。雖然寬度≥1500 mm的橫折印異議鋼卷較多，但這個(gè)寬度區(qū)間的生產(chǎn)量較大，兩個(gè)寬度區(qū)間的異議率相差不大。

表 2 不同寬度區(qū)間橫折印異議率

生產(chǎn)工藝與橫折印缺陷的關(guān)系

根據(jù)Q235B橫折印異議鋼卷的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，查詢(xún)了生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)：終軋溫度、卷取溫度和凸度，出現(xiàn)終軋溫度低、卷取溫度高、凸度大等工藝問(wèn)題的數(shù)據(jù)如表3所示，由于浪形缺陷無(wú)法在生產(chǎn)數(shù)據(jù)中查詢(xún)，無(wú)上述工藝溫度的鋼卷定義為無(wú)顯示工藝問(wèn)題。

Q235B鋼卷橫折印缺陷影響因素分析

Q235B熱軋鋼卷橫折印缺陷是多種因素影響共同作用產(chǎn)生的缺陷，是鋼板受力不均產(chǎn)生局部塑性變形的結(jié)果。與低碳鋼SPHC等產(chǎn)品相比，Q235B強(qiáng)度相對(duì)較高，因此對(duì)于出現(xiàn)橫折印缺陷的影響因素，強(qiáng)度低的問(wèn)題成為了次要因素。板形不良導(dǎo)致鋼板各位置形成的內(nèi)應(yīng)力不一樣，開(kāi)卷時(shí)內(nèi)應(yīng)力將鋼板復(fù)原為板形不良的形貌，浪形缺陷更容易發(fā)現(xiàn)，而凸度問(wèn)題很難發(fā)現(xiàn)。

表 3 出現(xiàn)橫折印缺陷的鋼卷工藝問(wèn)題

厚度5.5～6.0 mm的Q235B熱軋鋼卷的橫折印異議率高，生產(chǎn)工藝查詢(xún)中，發(fā)現(xiàn)此厚度的Q235B產(chǎn)品多作為熱軋開(kāi)軋料和過(guò)渡料，易造成穩(wěn)定控制不佳、板形不良的問(wèn)題。

溫度控制不佳主要表現(xiàn)在終軋溫度低和卷取溫度高。終軋溫度低會(huì)造成軋制面混晶缺陷，軋制邊存在更為嚴(yán)重混晶或纖維狀組織缺陷。實(shí)際檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度低于818 ℃時(shí)，軋制邊20 mm范圍出現(xiàn)了全厚度的纖維狀組織。組織不均勻?qū)е落摪宓膬?nèi)應(yīng)力不均勻，易造成鋼板扭曲變形，出現(xiàn)橫折印缺陷。卷取溫度高會(huì)導(dǎo)致晶粒粗大，強(qiáng)度較低，從而易產(chǎn)生橫折印缺陷。

板形不良最大的問(wèn)題是浪形，浪形是導(dǎo)致鋼板內(nèi)應(yīng)力不均勻的重要缺陷，是橫折印缺陷產(chǎn)生的重要影響因素[4-5]。橫折印缺陷鋼卷生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中，36.23%的鋼卷存在凸度大的問(wèn)題，其中15.22%的橫折印缺陷鋼卷凸度大為惟一影響因素。

生產(chǎn)工藝中凸度大會(huì)造成鋼帶橫斷面中間厚、邊部薄，且厚度差大，在理想狀態(tài)下，卷取后鋼帶寬度中間位置緊密接觸，而軋制邊疏松存在縫隙，帶鋼的凸度越大這種縫隙就越大。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程觀察發(fā)現(xiàn)，受中間緊致的影響，兩個(gè)軋制邊會(huì)向鋼卷圓心方向彎曲，鋼帶的橫斷面形成輕微“U”形，示意圖如圖1所示。鋼卷開(kāi)卷時(shí)，內(nèi)應(yīng)力釋放，微“U”形鋼帶進(jìn)一步“U”形化，板寬中間位置由于卷取緊密導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力大，內(nèi)應(yīng)力釋放時(shí)鋼板伸直，但因?yàn)殇摪迨茏陨碇亓Φ挠绊?，?dǎo)致鋼板彎曲，中間位置受拉應(yīng)力，從而在板寬中間位置出現(xiàn)較為嚴(yán)重的橫折印缺陷，軋制邊只受“U”形效應(yīng)，避開(kāi)了彎曲。鋼卷凸度較大的鋼卷開(kāi)卷如圖2所示。因此軋制邊受力后，以翻邊的形式變形，板寬中間位置受力后，形成橫折印缺陷。

圖 1 凸度大導(dǎo)致鋼板“U”形形貌示意圖

圖 2 凸度大的鋼卷開(kāi)卷時(shí)照片

改進(jìn)措施和效果

改進(jìn)措施

根據(jù)橫折印異議鋼卷的生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，針對(duì)厚度3.0～6.0 mm的Q235B熱軋鋼卷，從三方面制定了改進(jìn)措施：

(1)提高終軋溫度設(shè)定值至870 ℃。提高終軋溫度設(shè)定，能保障實(shí)際生產(chǎn)的終軋溫度控制在較高水平，避免出現(xiàn)較為嚴(yán)重的混晶，提高鋼板的組織均勻性；

(2)優(yōu)化熱軋生產(chǎn)工藝，提高凸度控制水平，將凸度控制在60 μm以下，提高凸度命中率；

(3)降低卷取溫度設(shè)定值至580 ℃，提高屈服強(qiáng)度。

實(shí)施效果

終軋溫度設(shè)定值提高后，終軋溫度最小值由819 ℃提升至830 ℃，卷取溫度平均值由627 ℃降低至594 ℃，產(chǎn)品性能屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度提高10 MPa左右，凸度命中率保持在80%左右。

通過(guò)鋼卷開(kāi)卷檢查，改進(jìn)后的Q235B鋼卷未發(fā)現(xiàn)橫折印缺陷。

結(jié)束語(yǔ)

(1)本鋼Q235B橫折印缺陷集中在厚度5.5～6.0 mm的鋼卷，主要由熱軋工藝控制不穩(wěn)定造成，通過(guò)采取改進(jìn)措施，提高組織均勻性和強(qiáng)度，橫折印缺陷有所改善。

(2)在板形不良的問(wèn)題中，除了浪形影響橫折印缺陷外，凸度也是影響橫折印缺陷的一個(gè)重要因素。

(3)凸度大的鋼卷開(kāi)卷時(shí)，軋制邊向鋼卷圓心方向彎曲，鋼帶橫斷面形成“U”形，橫折印出現(xiàn)在鋼板寬度中間的位置，軋制邊沒(méi)有橫折印缺陷。