CN111435121A - 一种热轧钢带边裂缺陷的检测分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于热轧钢带生产技术领域，提供了一种热轧钢带边裂缺陷的检测分析方法，方法步骤包括；边裂现场调研、切制样坯、制样与检测试验、边裂原因分析和分析结果；本发明克服了以往检测的局限性，将生产实际状况与科学实验及理论相结合，通过对边裂现场的实际调研、标准取制样及各相关项的检测及综合分析，全面地再现生产过程各工序存在的问题点，促使各工序对问题点的快速控制，解决边裂问题，使生产得以恢复，其实质是透过表观缺陷，结合实际调研与科学的数据佐证，最后使边裂缺陷得到控制的落地，切实地解决生产中的实际问题的一种可行的方法。

Description

一种热轧钢带边裂缺陷的检测分析方法

技术领域

本发明属于热轧钢带生产技术领域，尤其涉及一种热轧钢带边裂缺陷的检测分析方法。

背景技术

边裂是热轧钢带生产企业普遍存在的生产过程质量缺陷，本技术全面地给出热轧钢带边裂缺陷的检测分析方法，适合热轧钢带生产企业用于边裂缺陷的检测与分析，为质量提升及工艺控制提供准确的检测与分析结果，根据检测与分析的结果能够确定是在哪个工序点出的问题，从而指导相应工序点快速对缺陷问题进行控制，减少质量损失，快速恢复顺产，其解决了热轧钢带边裂缺陷因形成原因较多，仅依靠单一的检测无法准确分析到具体哪个工序需要进行哪些方面的控制的技术难题。

一般热轧宽带与窄带的用户均是按制作工件的宽度与热轧企业确定订货合同的规格，宽度一般是不可更改的，但当生产中出现边裂时，会造成宽向尺寸因边部存在缺陷用户无法使用的问题，造成合同交期延长的问题；同时，生产企业一旦有边裂出现，往往会出现批量的，造成较大的质量损失，快速找到边裂问题点，并进行控制，这是企业面临的问题，但要快速解决问题，需要从众多的影响因素中确定边裂的主要问题点，才能针对性地进行控制。

现在常用的检测分析技术只从某一方面体现了边裂的一些方面的特征，缺乏佐证的科学的数据链，往往会造成片面的分析结论。

以下是各项检测的特点及局限性：

(1)宏观形貌分析；从边裂的表观特征来看，可以对其颜色、数量、缺陷位置进行初步地分析，但无法拿出有说服力的科学数据，无法使不同工序管理人员与技术人员意见达成统一；

(2)金相检测；一般可以通过金相检测观察在边裂处是否存在氧化脱碳，以此来判断是铸坯问题还是轧钢问题，但这种检测结果的局限性在于，一是无法确定引起铸坯裂纹的真正原因；二是在取样不标准、未取到原始最宽向边部金属的缺陷信息时，也会观察不到氧化脱碳现象，这种情况就不能因看不到氧化脱碳而确定一定是轧钢的问题。

(3)低倍组织检测；低倍组织分析只可看到冶炼或连铸过程铸坯内部的质量缺陷，但会缺失轧钢工序的质量信息；

(4)成分检测；化学成分及氧氮分析的检测，可对炼钢工序存在的问题进行分析与判断，对轧钢工序的影响无法检测到。

(5)电镜；可对金相显微组织无法观察到的信息，进行放大观察，且可对 EDS成分进行微区定性定量的分析，是对金相显微组织的进一步补充。

(6)现场调研；可对生产过程不同工序实际操作与工艺执行状况及产品质量情况进行实地考量。

发明内容

本发明提供一种热轧钢带边裂缺陷的检测分析方法，旨在解决轧钢生产企业无金相检测的是只能靠外观目测，以经验来判断；有金相检测的用金相来观察边裂处有无氧化脱碳，以此判断是否铸坯存在问题；因电镜设备成本较高，一些企业较少使用。以上这些单一的检测方法比较片面化，局限性较大，无法准确给出分析结果，更无法有针对性地对生产有问题的工序进行判断与快速的控制，使得质量问题得以持续，造成更大的质量损失的问题。

本发明是这样实现的，一种热轧钢带边裂缺陷的检测分析方；

(1)边裂现场调研：查看边裂基本信息，查看轧钢工序参数，查看炼钢工序参数；

(2)切制样坯：

a选取边裂金相样坯，沿边裂处切取纵向长300mm、宽向30mm的样坯，再从样坯上分别切取纵向与横向的带有边裂的纵向金相试样和横向金相试样2 块；

b切取化学成分样，从边裂卷宽向的1/4-3/4处切取，纵向长20mm*横向 150-200mm的矩形样，打磨掉表面的氧化铁皮层；

c切取氧氮试样，避开边裂，切取氧氮样，再制标准的氧氮球形样；

d切取带有宽向最边部金属的边裂横向试样做电镜、x-ray能谱分析；

(3)制样与检测试验：

a金相制样与检测；对所述金相样坯观察裂纹及夹杂、夹渣，进行显微组织观察，所述纵向金相试样观察裂纹两侧的氧化脱碳及晶粒变化情况；所述横向金相试样观察裂纹深度、扩展方向及裂纹处异常情况，观察氧化脱碳情况，氧化脱碳的深度及晶粒大小方面的情况；

b氧氮及光谱成分分析；将所述氧氮试样通过氧氮仪对氧、氮的含量进行检测；将所述化学成分样通过光谱仪对碳、硅、铝、磷、硫的成分含量进行检测；

c电镜分析；将所述边裂横向试样通过电镜查看裂纹两侧的异常情况，有无气孔、有无高温氧化点、有无夹渣，通过能谱仪对电镜所观察到的异常物质进行X-ray能谱微区成分测定，以判定物质的性质及来源；

d低倍组织分析；对出现边裂同一炉铸坯，查看铸坯内部质量及外观质量，查看有无气泡、铸坯窄面变形、有无变形引起的裂纹；对当期的铸坯的横断面坯，铸坯边部有无引起边裂的外观缺陷；

(4)边裂原因分析；从以上检测结果进行综合分析，构建引起边裂的数据链，互为印证，得出准确的、具有可操作性的分析结果；

(5)分析结果；将检测数据及分析结果及时发给相关管理人员与技术人员。

本发明还提供优选的，所述边裂基本信息包括形貌、颜色、数量、炉卷号和边裂在卷的径向位置信息；所述轧钢工序参数包括该铸坯加热温度和在炉时间；所述炼钢工序参数包括铸坯质量、脱氧合金及铝线加入量和倒炉次数及终点碳的记录数据。

本发明还提供优选的，所述纵向样尺寸为纵向20mm*宽向15-20mm，所述横向样尺寸为宽向20mm*纵向15-20mm。

本发明还提供优选的，所述边裂横向试样尺寸与所述横向金相试样一致。

本发明还提供优选的，所述金相样坯要经过镶嵌、粗磨、细磨、抛光，观察裂纹及夹杂、夹渣，再经4％硝酸酒精溶液腐蚀后进行显微组织观察。

本发明还提供优选的，所述氧氮试样需要将表面氧化铁皮除净。

本发明还提供优选的，所述铸坯的横断面坯纵向热切取尺寸厚度为50± 5mm。

本发明还提供优选的，所述边裂原有分析包括现场调研结果、各项检测结构和边裂图谱对照。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种热轧钢带边裂缺陷的检测分析方法，克服了以往检测的局限性，将生产实际状况与科学实验及理论相结合，通过对边裂现场的实际调研、标准取制样及各相关项的检测及综合分析，全面地再现生产过程各工序存在的问题点，促使各工序对问题点的快速控制，解决边裂问题，使生产得以恢复，其实质是透过表观缺陷，结合实际调研与科学的数据佐证，最后使边裂缺陷得到控制的落地，切实地解决生产中的实际问题的一种可行的方法。

附图说明

图1为本发明的检测与分析时序结构示意图；

图2为本发明中现场调研详细时序结构示意图；

图3为本发明中切制样坯详细时序结构示意图；

图4为本发明中制样与检测试验详细时序结构示意图；

图5为本发明中边裂原有分析详细时序结构示意图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1-5，本发明提供一种热轧钢带边裂缺陷的检测分析方法技术方案：

实施例：(1)边裂现场调研；重点查看边裂形貌、颜色、数量，是否同一炉号或炉号是否相连，卷号是否相连；边裂在卷的径向位置，在一侧还两侧；该批铸坯在炉时长，加热温度是否有异常等，这些都是最终分析判断的基础；轧制设备如导卫、轧辊、辊道等有无异常；同当期的铸坯有无质量问题；必要时对冶炼时的转炉倒炉次数、终点碳等进行查核记录。

(2)切制样坯；

a选边裂金相样坯，沿边裂处切取纵向长300mm、宽向30mm的样坯，再从样坯上分别切取纵向与横向的带有边裂的金相试样2块；纵向样尺寸：纵向20mm*宽向15-20mm，注意该试样一定要带有原宽度的金属，否则会因原宽向金属掉落而丢失重要的信息；横向样尺寸：宽向20mm*纵向15-20mm，注意横向样一定要从边裂的带有原宽向的位置切取，避免最边部金属的原有信息的丢失。

b切取化学成分样；从边裂卷宽向的1/4-3/4处切取，纵向长20mm*横向 150-200mm的矩形样，打磨掉表面的氧化铁皮层。

c切取氧氮试样；避开边裂，切取氧氮样，再制标准的氧氮球形样，重量 1g(根据企业氧氮仪器对试样尺寸的具体要求制取即可)；

d切取带有宽向最边部金属的边裂横向试样(垂直于边裂)做电镜、x-ray 能谱分析，尺寸与金相的横向样一致，在试样受限的情况下，也可用金相检验后的横向样。

(3)制样与检测试验；

a金相制样与检测；切取后的金相样要经过镶嵌、粗磨、细磨、抛光到镜面后，先观察裂纹及夹杂、夹渣等，再经4％硝酸酒精溶液腐蚀，最后进行显微组织观察，纵向样主要观察裂纹两侧的氧化脱碳及晶粒变化情况；横向样主要观察裂纹深度、扩展方向及裂纹处有异常情况，有无氧化脱碳，氧化脱碳的深度及晶粒大小等方面的情况。

b氧氮及光谱成分分析；氧氮试样根据企业氧氮仪要求的尺寸准确加工，注意表面氧化铁皮一定要除净，脱氧较好的全氧含量应在20-50ppm，脱氧不好的全氧含量≥100ppm，尤其是当全氧含量≥150ppm时，易出现铸坯气泡；光谱成分试样尺寸:长150mm*宽30mm，要将钢带表面的氧化铁皮用砂轮完全打磨掉，测试结果重点观察碳、硅、酸溶铝含量，碳含量的高低与转炉终点碳、有无后吹、增碳剂用量、有无脱碳有关；硅、酸溶铝含量反应了脱氧合金程度及钢中的气体含量。

c电镜分析；首先注意要观察的面为垂直边裂缺陷的钢带厚向面；用超声波对电镜试样进行多次清洗，注意清洗时被检测面要放在侧面；清洗干净的试样，要用导电胶带平稳固定在样品台，防止高倍率下电子图像发生位移；然后进行观察，重点观察裂纹两侧及裂纹开口处(这是要取到宽向最边部金属的原因，这里带有裂纹最原始的信息)，查看裂纹两侧的异常情况，有无气孔、有无高温氧化点、有无夹渣，通过能谱仪对电镜所观察到的异常物质进行X-ray 能谱微区成分测定，以判定物质的性质及来源。

d低倍组织分析；为了充分验证，对出现边裂同一炉铸坯或当期的铸坯切取厚50±5mm(纵向尺寸)的横断面坯，加工时必须去除由取样造成的变形和热影响区以及裂缝等加工缺陷，加工后试面(冷酸浸蚀)表面粗糙度Ra≤0.8um，试面不得有油污和加工伤痕，冷酸腐蚀时间5-10min，查看铸坯内部质量及外观质量，重点查看有无气泡、铸坯窄面变形、有无变形引起的裂纹，铸坯边部有无引起边裂的外观缺陷等。

(4)边裂原因分析；从以上检测结果进行综合分析，构建引起边裂的数据链，互为印证，得出准确的、具有可操作性的分析结果。

根据上述方法，通过检测的对照图谱分析边裂；

a气体含量高引起的边裂；多为脱氧不良，也有因浇注系统烘烤不良或合金、保护渣潮湿引起，结晶器渗水也会引起，严重时会在铸坯表面或低倍检测时看到表面气泡、皮下气泡甚或蜂窝气泡；在金相显微检测中会发现裂纹处组织存在明显的氧化脱碳、晶粒度长长现象，较严重的晶粒度会比基体晶粒度大 4.5级左右，达到4-5级；裂纹深多在1-3mm，横向样观察裂纹沿轧向呈30-50°；电镜下，裂纹两侧会有严重的氧化物、密集的高温氧化点及气孔；氧氮分析氧含量会在120-160ppm，高的甚至会到200ppm左右；碳与硅含量比正常生产的会偏低。

b加热炉内温度过高或高温区停留时间过长引起的边裂；这类边裂，卷颜色发暗，氧化严重，边裂在卷的两侧均会分布，边裂在卷的整个径向均会有；在径向上呈现的边裂严重程度会因气含量的多少而变化；这类边裂是所有边裂中外观比较严重的，多呈锯齿形，因受沿轧向的张力与摩擦力影响，多呈V型或Y锯；金相纵向与横向检测脱碳明显，晶粒差异较大。

c铸坯强宽展引起边部变形不均匀开裂；铸坯宽展较大，且在氧氮气体含量比较大时，能看到因宽展变形应力较大引起的边部微裂纹，此种情况的低倍组织检测中一般看不到皮下气泡，铸坯加热温度不均，一侧表面温度高，一侧表面温度低时，在强宽展作用力下，常会呈上表面包裹下表面或下表面包裹上表面的边部缺陷形貌。

d铸坯表面缺陷引起边裂；因铸坯近边部存在外观缺陷，随轧制变形的进行，这类缺陷进一步扩展，进而发展为影响边部质量的缺陷，即边裂。

e导卫或其它轧制设备刮伤引起；导卫刮伤的边裂，在边裂卷的一侧会有边部金属缺损或掉落，有的有突出的金属并重新压连的表观形貌，金相检测中组织无氧化脱碳及晶粒长大现象；铸坯外表会有明显表面缺陷。

f铸坯内部质量缺陷引起的边部缺陷；内部夹渣(含钢渣与保护渣)及内部裂纹、夹杂级别高、带状分层等，均会引起轧制后边部缺陷。

(5)分析结果；将检测数据及分析结果及时发给相关管理人员与技术人员。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种热轧钢带边裂缺陷的检测分析方法，其方法在于：

(1)边裂现场调研：查看边裂基本信息，查看轧钢工序参数，查看炼钢工序参数；

(2)切制样坯：

a选取边裂金相样坯，沿边裂处切取纵向长300mm、宽向30mm的样坯，再从样坯上分别切取纵向与横向的带有边裂的纵向金相试样和横向金相试样2块；

b切取化学成分样，从边裂卷宽向的1/4-3/4处切取，纵向长20mm*横向150-200mm的矩形样，打磨掉表面的氧化铁皮层；

c切取氧氮试样，避开边裂，切取氧氮样，再制标准的氧氮球形样；

d切取带有宽向最边部金属的边裂横向试样做电镜、x-ray能谱分析；

(3)制样与检测试验：

a金相制样与检测；对所述金相样坯观察裂纹及夹杂、夹渣，进行显微组织观察，所述纵向金相试样观察裂纹两侧的氧化脱碳及晶粒变化情况；所述横向金相试样观察裂纹深度、扩展方向及裂纹处异常情况，观察氧化脱碳情况，氧化脱碳的深度及晶粒大小方面的情况；

b氧氮及光谱成分分析；将所述氧氮试样通过氧氮仪对氧、氮的含量进行检测；将所述化学成分样通过光谱仪对碳、硅、铝、磷、硫的成分含量进行检测；

c电镜分析；将所述边裂横向试样通过电镜查看裂纹两侧的异常情况，有无气孔、有无高温氧化点、有无夹渣，通过能谱仪对电镜所观察到的异常物质进行X-ray能谱微区成分测定，以判定物质的性质及来源；

d低倍组织分析；对出现边裂同一炉铸坯，查看铸坯内部质量及外观质量，查看有无气泡、铸坯窄面变形、有无变形引起的裂纹；对当期的铸坯的横断面坯，铸坯边部有无引起边裂的外观缺陷；

(4)边裂原因分析；从以上检测结果进行综合分析，构建引起边裂的数据链，互为印证，得出准确的、具有可操作性的分析结果；

(5)分析结果；将检测数据及分析结果及时发给相关管理人员与技术人员。

2.如权利要求1所述的一种热轧钢带边裂缺陷的检测分析方法，其特征在于：所述边裂基本信息包括形貌、颜色、数量、炉卷号和边裂在卷的径向位置信息；所述轧钢工序参数包括该铸坯加热温度和在炉时间；所述炼钢工序参数包括铸坯质量、脱氧合金及铝线加入量和倒炉次数及终点碳的记录数据。

3.如权利要求2所述的一种热轧钢带边裂缺陷的检测分析方法，其特征在于：所述纵向样尺寸为纵向20mm*宽向15-20mm，所述横向样尺寸为宽向20mm*纵向15-20mm。

4.如权利要求3所述的一种热轧钢带边裂缺陷的检测分析方法，其特征在于：所述氧氮试样重量根据所述氧氮仪的试样尺寸要求制取。

5.如权利要求4所述的一种热轧钢带边裂缺陷的检测分析方法，其特征在于：所述边裂横向试样尺寸与所述横向金相试样一致。

6.如权利要求5所述的一种热轧钢带边裂缺陷的检测分析方法，其特征在于：所述金相样坯要经过镶嵌、粗磨、细磨、抛光，观察裂纹及夹杂、夹渣，再经4％硝酸酒精溶液腐蚀后进行显微组织观察。

7.如权利要求6所述的一种热轧钢带边裂缺陷的检测分析方法，其特征在于：所述氧氮试样需要将表面氧化铁皮除净。

8.如权利要求7所述的一种热轧钢带边裂缺陷的检测分析方法，其特征在于：所述铸坯的横断面坯纵向热切取尺寸厚度为50±5mm。

9.如权利要求8所述的一种热轧钢带边裂缺陷的检测分析方法，其特征在于：所述边裂原有分析包括现场调研结果、各项检测结构和边裂图谱对照。

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