Q235B钢板冷弯开裂原因分析及预防措施

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1、Q235B钢板冷弯开裂原因分析及预防措施茹春生张俊伟（山西新临钢钢铁有限公司， 山西 临汾 041000）摘 要：2011 年初，临钢生产的 1240 mm 厚钢板在冷弯时发生开裂现象。在开裂部位取样分析发现钢板开裂主要原因是钢中存在带状偏析和硫化物、硅酸盐夹杂过多阻断了钢基体的连续性，导致受力断裂。通过采取适 当措施可以减少夹杂物的产生。关键词：Q 235B 钢板 冷弯 夹杂物中图分类号：TG156.91文献标识码：B收稿日期：2011- 08- 312011 年 13 月份，山西新临钢钢铁有限公司(全文临钢)生产的产品共发生 26 起质量异议，其中因 Q235B 冷弯加工裂纹开裂 11 起

2、，占 42.3%。裂纹开 裂见图 1。表 2 Q235B 质量异议成分分析%均 为 0.17% ， 其 他 厂 在 0.15% 以 上 （ 平 均 为0.16），临钢基本持平；硅质量 分 数 ：临 钢 平 均 为0.18%，其他厂家平均为 0.22%，临钢略低；锰质量分 数：临钢平均为 0.44%，其他厂家平均为 0.61%，临 钢明显偏低；磷质量分数：临钢平均为 0.025%，其他 厂家磷质量分数平均为 0.018%，临钢高；硫质量分 数：临钢平均为 0.027%，其他厂家平均为 0.013%，临钢高。1.3 夹杂物检验情况（见表 3）表 3 Q235B 质量异议夹杂物级别图 1 Q235B

3、 钢板冷弯开裂图1Q235B 钢板检验结果钢板氧、氮、磷、硫含量情况（见表 1）1.1表 1 2011 年 13 月份 Q235B 钢板氧、氮、磷、硫含量统计从分析结果来看，钢板氧含量较高。1.2Q235B 质量异议取样分析结果（见表 2） 从成分对比情况看, 两次分析结果存在一定差异，但偏差不大，在同一钢种成分范围内。出现偏差 与取样位置、成分出现偏析等原因有关。经市场调研，临钢 Q235B 成分与国内其他 19家钢厂（质量证明书）的差别，碳质量分数：临钢平从所取试样的整体检验情况分析，试样都存在较严重的硫化物分布。在距离表皮 12 mm 处，硫化 物夹杂很少，距离表面约 67 mm 处，硫

4、化物夹杂开第一作者简介：茹春生（1966- ），男，现在山西新临钢炼钢厂从事技术质量工作，工程师。Tel:13503578656,E- mail:ruhunsheng试样批号规格夹杂物级别1号20A1.5，C2e，D12号20A2，C5e，D13号20A1.5，C2e，D14号40A3,C1,D1A3,C1,D1A3,C1.5,D1A3.5,C1.5,D15号40A1,C1.5,D1A2,C2.5e,D1.5A1.5,C2e,D1.5A1.5,C2e,D1.56号40A2,C1,D1A2,C1.5,D1A2,C1.5,D1A2.5,C1.5,D1注：距表面 38，813，1318，1823 m

5、m 各作为一个视场进行夹杂物评级。指标名称实际值计划比计划氧 /（10- 6）110.9810010.98氮 /（10- 6）26.4140- 13.59w（S）(0.030%比率)/%90.2097.39- 7.19w（P）(0.030%比率)/%88.69871.69批号炉号编号w（C）w（Si）w（Mn）w（P）w（S）021983710070001号0.170.200.480.0270.016原成分0.180.220.540.0290.018110033511001602号0.180.180.410.0190.026原成分0.190.190.430.0220.03010139213号0

6、.190.200.450.0270.021原成分0.180.210.460.0350.023E- mail:yejinsx始增多，到中心处最为严重。36343230282624金相分析结果从金相分析结果和夹杂物的评级上看，试样硫 含量偏高；硅酸盐夹杂物含量较高，尺寸较大，但晶 粒度与正常试样区别不明显，夹杂物沿轧制方向与 铁素体和珠光体呈带状分布（见图 2）。1.431.6035.0030.2431.0727.0029.30380399440489不同抗拉强度 /MPa480479图 3不同抗拉强度与断后伸长率的关系（1016 mm 厚）3231.243028.4929.4829.482826

7、2428.9526.1722380399440489480479不同抗拉强度 /MPa图 4不同抗拉强度与断后伸长率的关系（1740 mm 厚）料及冶炼中反应产物进入钢液，形成非金属夹杂物。例如氧化物、硫化物、硅酸盐、氮化物等。这些夹杂都 会降低钢的机械性能，特别是降低塑性、韧性及疲劳 极限。严重时使钢板在冷弯加工或热处理时产生开 裂。非金属夹杂物也促使钢形成带状偏析，带状偏析 形成的主要原因是富集在树枝晶间的溶质元素在轧 制时被拉成带状，当轧后冷却速度不够快时，各区域 溶质元素不同使得相应区域相变温度不同造成的 1。钢中尺寸大的连续的硫化物和硅酸盐夹杂阻断了钢 基体的连续性，在冷弯时容易出现

8、钢板开裂或断裂 情形。对 Q235B 碳素钢而言, 如果仅从采取走 Si、Mn 含量下限的办法节约合金成本，其结果只会造成钢 板强度越高,延伸率越低,冷弯性能越差。3 防止措施为了有效地减少钢板中夹杂物，建议在生产 Q235钢时采取以下措施：1）提高钢中 Si、Mn 含量，提高一次倒炉率：w（Si） 控 制 在 0.22%，w（Mn）控 制 在 0.55%，在 炼 钢 终 点减少补吹时间，终点温度控制在 1 6501 680 ，终点 w（C）大于 0.06%，避免钢水过氧化和防止耐 火材料侵蚀。2）控制钢水硫含量：硫含量严格按内控标准小 于 0.025%（质量分数）控制。3）延长吹氩时间：为了

9、保证夹杂物上浮，严格 控制吹氢时间在 35 min、吹氩强度不出现钢水大图 2 夹杂物沿轧制方向与铁素体和珠光体呈带状分布1.5电镜分析结果有的试样断口表面有黄色氧化铁，微观断口以 脆性断裂为主；试样宏观断口上有夹杂存在，微观断 口形貌为韧性断裂；有的钢板断面上有空洞缺陷，应 该为钢板中存在疏松或中间裂纹。1.6Q235B 不合格批次断后伸长率与 Q275 屈服点 统计汇总（见表 4）表 4 Q235B 断后伸长率和高屈服点统计断后伸长率， 屈服点标准占的比一般来说，Q235B 屈服强度升高，断伸长率降低，抗拉强度升高。不同厚度 Q235B 抗拉强度与断 后伸长率的关系（见图 3、图 4）。从

10、上面的统计看，一般规律是随着抗拉强度的 增加，延伸率明显降低，也符合相关资料研究结论。2冷弯断裂原因分析 钢板中存在带状偏析和硫化物、硅酸盐大型夹杂。在炼钢过程中，如果脱氧不良，冶炼炉渣、耐火材400419 420439480499400419 420439480499断后延伸率 /断后延伸率 /不合格项目不合格批次A/%（平均 值）Q275 钢种标 准的批次Q275 钢种例 /%断后伸长率28181760.71断后伸长率 和冷弯试验3183100.00抗拉强度 断后伸长率220150.00小计3318.52163.64翻，并保证钢水镇静时间 23 min。4）减少高温钢：因到站温度范围过宽，

11、2011 年 一季度中包温度能力指数小于 1.0。若温度控制过 高，将直接影响中包使用寿命，造成耐材浸蚀和涂料 层脱落进入钢水，形成氧化物及硅酸盐夹杂。5） 保持中包液面高度: 中包液面保证稳定在450 mm 以上，利于夹杂无上浮，还可避免下渣。6）钢水全程保护浇注。钢包液面加覆盖剂，大 包加包盖，稳定拉速，大包开浇时挂保护套管并吹氩保护，浇注结束时要防止钢包下渣，尽量缩短敞流浇注时间。7）调整好脱氧剂、合金种类及加入顺序：进行 脱氧剂、合金攻关，确定种类、重量及加入顺序，好使 脱氧产物容易上浮。参考文献1 孙 贤 文 .低碳锰钢的带状组织及其对钢板冷弯性能的影响 J.电子显微学报，2004，

12、23（4）:447.（编辑：苗运平）Q235B Cold Bending Plate Cracking Reason Analysis andPrevention MeasuresRU Chunsheng ZHANG Junwei（New Lingang Shanxi Steel Co., Ltd., Linfen 041000 ,China）Abstract:In early 2011,the production of the 12 mm to 40 mm thick plate in cold bendinghappened when the cracking phenomena at

13、Lingang.In sample analysis found that steel platecracking parts cracking the main reason is existing in the steel strip sulfide,silicate inclusionssegregation and too much steel blocks the continuity of matrix, causing stress fracture. Through the appropriate measures can reduce the inclusions produ

14、ce.Key words:Q235B,steel plate, cold bending, inclusion（上接第 44 页）Study on the Fuzzy Control and its Application in theMetallurgy IndustryGU Xiuping（Shanxi Engineering Vocational College, Taiyuan 030009, China）Abstract:Through the description of the structure，characteristics of fuzzy control and the

15、applicationin metallurgy industry, and simulations are taken using the MATLAB toolbox, and pointed that the application will be an efficient way to reduce the energy consumption and improve the control quality.Key words：fuzzy control, application，metallurgy industry, simulationfile:/C|/Users/Administrator/Desktop/新建文本文档.txt涵盖各行业最丰富完备的资料文献，最前瞻权威的行业动态，是专业人士的不二选择。file:/C|/Users/Administrator/Desktop/新建文本文档.txt2012/8/26 12:19:58