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22步江冶金2011年8月第三期

热轧工艺对铸坯冶金缺陷焊合能力的影响

方振麟陈安王炜

(杭州钢铁集团公司技术质量处杭州310022)

摘要：针对中轧线，紫金线圆钢热顶锻完好率存在较大差异的现象，通过生产试验，着重分析了不同轧制工艺对连铸坯内部冶金缺陷焊合能力的影响。

关键词：冶金缺陷；焊合；连轧张力；变形区形状系数；孔型充满度

0前言

通过热轧使连铸坯组织中的气泡、夹杂、缩孔、疏松、裂纹、等冶金缺陷得到压缩式焊合，是热轧工序的任务之一。存在冶金缺陷的圆钢，在后续加工过程中经常发生开裂、断裂等现象，这不仅影响了成材率，增加了生产、检验成本，更严重的是带缺陷产品流入成品工序或被最终装配上终端产品，将造成极大的危害。因此，合理的热轧工艺对消除铸坯冶金缺陷，保证圆钢质量的起着关键作用。

1生产工艺试验

通过对生产过程中中轧线、紫金线圆钢近1000批次热顶锻完好率的统计，发现电炉坯热顶锻完好率中轧线较紫金线高出8%,转炉坯热顶锻完好率中轧线较紫金线高出15%。为了分析不同生产线的圆钢热顶锻完好率存在大幅差距的原因，组织了二次工艺对比试验。每次试验各选20炉未过精炼的200方转炉45钢，每炉钢拆分为二炉，各在中轧线和紫金线轧制同一规格Φ50mm圆钢，其热顶锻试验结果如表1示。

表1热顶锻试验完好率对比情况%

试验

中轧线

紫金线

第一次

98

82

第二次

96

78

从上述结果可看出：相同压缩比的坯料经不同工艺进行轧制，轧后圆钢热顶锻完好率相差非常明显，中轧线热顶锻完好率明显优于紫金线。从工艺试验结果可证实：不同的轧制工艺对连铸坯缺陷的焊合能力有着至关重要的影响。

2轧制工艺的影响因素分析

在钢温保证的前提下，提高铸坯冶金缺陷的焊合能力，关键在于在轧制过程中避免或减少变形区拉应力的影响，增加三向压应力。

2.1温度的影响

在相同的应力状态下，温度的提高有利于提高压缩焊合效果，提高塑性，减少在拉应力状态下的应力集中及产生裂纹的倾向。另外，随着钢的温度从常温升到1200℃,钢中夹杂物的塑性(e?)与钢基体塑性(e?)的比值(φ=e?/e?)从约等于0上升到接近1[1,减轻或消除了因夹杂造成的几何不连续现象，即减少了因夹杂物产生裂纹的倾向。

2.2拉应力状态对几何不连续的影响

连铸坯不可避免的存在一定的冶金缺陷，其空穴、孔隙、裂纹、气泡、夹杂物硬质点的周围均存在几何不连续现象。存在几何不连续时，在不连续处的附近将产生不均匀的应力分布，产生应力集中(如图2所示),同时还会改变局部区域的应力状态的性质，变单向拉应力为双向拉应力或三向拉应力(如图1所示),即“缺口强化”,使材料的加工性能恶化，导致缺陷的进一步扩大，严重者导致裂纹的产生。

孔边上最大应力表示为,其中o作用在平板端部的均匀拉伸应力。因此，对于在垂直于拉伸方向上很窄的孔洞，如一条裂纹，将产生十分高的应力集中，并将导致裂纹扩展。

2.3变形区几何学特征参数(变形区形状系数)的影响

扇形应力场的内应力分布分析：

2011年8月第三期热轧工艺对铸坯冶金缺陷焊合能力的影响23

图1单向加载下的内有圆孔的平板应力状态

图2单向加载下的内有椭圆孔的平板应力状态

图3扇形应力场示意图

PE=Pc-2kθ

Pg=PE-2kθ=Pc-4kθPcPEPc

随着变形区形状系数△=b/h(变形区的宽度和平均高度之比)的减小，Pc压应力减小，拉应力增加。在△较小的变形区内，存在拉伸静应力状态，导致中心线附近(G点附近)产生微孔，内裂的倾向增加。

3中轧线、紫金线轧制工艺对连铸坯缺陷的影响

3.1温度的影响

紫金线采用热连续轧制工艺，轧制温度较中轧要低50～120℃。为了评定温度的影响程度，组织了转炉坯在紫金线以不同温度轧制(开轧温度分别为920℃、970℃)的工艺生产试验，通过100多批次的对比试验结果表明，温度提高50℃,圆钢热顶锻完好率提高10%。

3.2连轧张力

中轧线为无张力轧制，紫金线粗、中轧机组采用微张力控制，而实际生产中，因钢温、钢种、轧辊弹跳、轧件尺寸等均在变化，为了保证连轧的顺利，张力值设定较大，使轧件受到额外较大的纵向拉伸应力，同时张力减少了轧件的宽展，减小了孔型充满度。轧件与孔型接触部分表面层受三向不等压