Q355B钢厚板表面裂纹原因分析及改进措施

本文针对某钢厂Q355B钢板表面裂纹问题,通过对裂纹缺陷位置取样做金相检测和对铸坯扒皮检查,分析造成Q355B钢板表面裂纹的主要原因是Nb强化铸坯第Ⅲ脆性温度区间较Ti的高,加之浇注速度降低了0.2 m/min,铸坯矫直时表面温度正好在第Ⅲ脆性温度区容易产生裂纹。铸坯直接热送热装到加热炉,于奥氏体晶界的先共析铁素体和析出的第二相粒子,在加热过程不能充分回溶且轧制过程易产生裂纹。本文采取优化合金、改善铸坯冷却强度、适当提高浇注速度和铸坯下线缓冷等措施降低铸坯表面裂纹发生的概率。

板厚和组织对Q355B热轧板冷弯变形加工开裂的影响

对厚度20,42 mm的热轧Q355B钢板进行冷弯变形加工实验,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)和ASPEX扫描电镜对Q355B热轧板开裂试样的宏微观形貌、组织结构及非金属夹杂物特征进行表征分析,对照GB/T 34474—2017《钢中带状组织的评定》B系列标准,对铁素体(F)、珠光体(P)带状组织进行评级界定,研究板厚和组织结构对Q355B热轧板冷弯变形加工开裂的影响。结果表明:在冷弯变形加工过程中,厚20 mm热轧板下表面开裂,主要是沿轧向分布大于3.5级的F和P带状组织造成的;厚42 mm的热轧板沿轧厚方向几乎完全开裂,这是由于钢板表面断口附近组织主要由贝氏体(B)与马奥岛(M–A)组成,下表面在冷弯过程中承受较大的拉应力,在强拉应力与表面硬组织的共同作用下产生应力集中所致;Q355B钢板厚度方向不同截面组织主要为级别大于3.5的F+P带状组织及B和M–A等硬相,组织特征是钢板冷弯变形加工过程中开裂的内因,尺寸较大的非金属夹杂物是开裂的诱因。

Q355B钢板截面磁粉探伤显示磁痕的原因

磁粉探伤过程中15~18 mm厚Q355B钢板截面出现磁痕。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪及电子探针分析了钢板截面显示磁痕的原因。结果表明:钢板中有大尺寸片状硫化锰夹杂和带状显微组织(贝氏体和马氏体),导致其磁粉探伤时形成浓密磁痕和断续磁痕。因此,应控制原材料钢板的含硫量和磷偏聚以减少和消除硫化锰夹杂物以及避免贝氏体和马氏体的产生。

冷弯变形工艺对Q355B钢板开裂影响的模拟分析

采用四因素三水平正交试验对不同板厚的Q355B钢板进行不同压下速率、不同弯曲角度以及不同弯芯直径的冷弯变形有限元模拟,对不同板厚的Q355B钢板进行冷弯变形试验以验证有限元模拟结果的可靠性。采用数理统计方差分析方法研究了各因素对Q355B钢板冷弯变形最大等效应力和冷弯变形开裂的影响。结果表明:在某种冷弯变形、某种因素及水平组合条件下,Q355B钢板可能出现冷弯变形开裂现象,有限元模拟结果与三点弯曲试验结果一致。板厚、压下速率、弯曲角度和弯芯直径等因素对Q355B钢板冷弯变形最大等效应力的影响从大到小依次为:压下速率、弯曲角度、弯芯直径、板厚。

Q355B钢板延伸率不合分析及改进措施

使用金相显微镜对Q355B钢板出现的延伸率不合的问题进行了分析,认为中心偏析是造成Q355B钢板延伸率性能不合格的主要原因。通过对Q355B的成分优化设计,Q355B延伸合格率有了明显改善。

Q355B钢板化学成分和生产工艺设计

对Q345B钢板样本批次的上屈服强度以及对应化学成分进行关联性统计分析,结果表明:按照Q345B钢板化学成分和生产工艺设计生产Q355B钢板,并根据GB/T1591-2018标准判定,上屈服强度合格率太低,工序保证能力不足,需要在Q345B钢板生产的基础上进一步优化化学成分并重新设计生产工艺。生产实践证明:采用优化后的化学成分和工艺规程生产Q355B钢板,上屈服强度合格率及工序保证能力均得到提高。

Q355B钢板表面星裂缺陷的研究与控制

为解决Q355B钢板材表面星状裂纹问题,采用热力学计算、金相分析、修磨、抛丸、酸洗、低倍分析、扫描电镜及能谱分析等方式对表面星状裂纹产生的原因进行了系统研究。研究结果认为,Q355B钢板表面裂纹处未发现脱碳层、氧化原点、第二相粒子、夹杂物和铜元素,说明裂纹不是源于铸坯缺陷。对铸坯分别进行热装和冷装发现冷装铸坯生产的钢板裂纹比例较低,结合两相区分析表明星状裂纹产生主要与铸坯在Ar_(3)~Ar_(1)两相区767~677℃内进行热装有关。通过自主设计喷淋装置,控制铸坯喷淋前温度在790℃以上,在入加热炉前对铸坯进行喷淋冷却至510℃以下从而使入炉温度低于635℃,Q355B钢热装星裂由攻关前的0.99%降至2021年攻关后的0.07%。