带钢边部折叠缺陷形成机理及连铸坯倒角的影响规律研究

发布时间：2020-09-27 18:09

　　边部折叠为发生在热轧带钢表面、靠近轧材边部的直线状缺陷,是热轧材最常见的边部缺陷之一,且缺乏有效控制措施,该缺陷不仅造成严重的表面质量问题,而且增加了因裁边而造成的资源浪费。以超低碳热轧带钢为研究对象,本文通过热模拟方法研究了边部折叠缺陷形成的影响因素,并揭示了缺陷演化过程。为分析缺陷的形成,在研究轧材高温力学性能的基础上建立了有限元模型,获得了边部折叠缺陷的形成机制,提出了采用铸坯形状设计的方法来抑制缺陷,通过工业试验研究了倒角铸坯在热变形过程中的形状和温度变化特点,并在边部折叠缺陷控制方面取得了良好效果,为进一步的装备开发和工艺优化提供了理论依据和技术支持。主要结果如下:(1)采用在实验轧机上模拟热轧过程和中间坯下线的方式来研究边部折叠缺陷的演化过程,发现该缺陷起源于轧材侧面的凹陷,随后凹陷被压缩并随着翻平展宽过程流转到轧材表面,最后形成了平行于边部的折叠缺陷。铸坯原始铸态组织和角面部缺陷并非折叠缺陷形成的必要条件。(2)以IF钢为对象,通过物理测试和数值模拟相结合的方法研究了超低碳钢缺陷形成机理,结果表明,在奥氏体向铁素体转变的两相区间,IF钢的流变应力随温度下降而下降,与单一奥氏体或铁素体相的变化趋势相反;精轧时角部以下的亚表面区域温度在两相区温度区间内变化,造成亚表面展宽较小而产生相对的凹陷;侧面凹陷在随后的轧制过程中闭合,并随轧材翻平展宽而翻转到表面形成边部折叠缺陷。(3)在理论研究基础上,提出了采用不同类型倒角坯控制边部折叠缺陷的方法,并在2250mm热轧线上对其技术效果进行了验证,工业试验研究表明,粗轧中铸坯定宽侧压量低于50mm时,倒角形状可保持到粗轧结束,这不仅提高了精轧过程铸坯角部温度,而且改善了温度分布和材料力学性能的均匀性,降低了角部拉应变,控制了侧面折叠凹陷的发生,因此可从根本上消除表面边部折叠缺陷。规模化工业试验表明,倒角铸坯使IF钢边部折叠缺陷发生率从75%降低到2%,低碳钢边部折叠缺陷发生率从90%降低到10%。(4)以微合金化钢为对象,研究了倒角铸坯对热轧带钢边部折叠缺陷的影响,结果表明,倒角坯轧制过程中其侧面与角部的温度分布更均匀,材料性能的均匀性更好;经过五道次粗轧后,角部附近应变均匀性得到提高,抑制了侧面凹陷形成的可能性;定宽侧压量低于50mm的粗轧过程中,铸坯倒角形状可以遗传到粗轧二机架第二道次轧制后,且整个变形过程角部温度及其均匀性高于直角轧材;采用倒角坯轧制使微合金化带钢边部折叠缺陷发生率从29%降低到8%,采用双倒角铸坯轧制,其缺陷发生率可得到进一步降低。
【学位单位】：东北大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TF777
【部分图文】：

形貌,折叠缺陷,热轧钢板

１．２．１折叠缺陷外观形态逡逑在生产低合金高强度钢或铌、钒、钛微合金化钢热乳带钢时，边部折叠缺陷逡逑经常发生，多年来它已经成为热乳带材的主要质量缺陷之一。图１．１是梅钢生产逡逑的铌、钒、钛微合金化钢Ｊ５５热乳钢板卷表面上发现的边部折叠缺陷，裂纹深度逡逑约为２０（＾ｍ，未经过酸洗即可在表面观察到缺陷。在其表面的边部折叠缺陷呈现逡逑直线状，平行于轧材的边部，沿着轧制方向延伸。逡逑２邋３，邋４邋５邋６邋７；逡逑图１．１梅钢Ｊ５５热轧钢板边部折叠缺陷逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋ｅｄｇｅ邋ｓｅａｍ邋ｄｅｆｅｃｔ邋ｏｎ邋ｈｏｔ－ｒｏｌｌｅｄ邋ｓｔｒｉｐ邋ｏｆ邋ＢａｏＳｔｅｅｌ邋ＭｅｉＧａｎｇ逡逑折叠缺陷不仅在微合金化高强钢热轧板表面产生，而且近年来在采用板坯生逡逑产超低碳钢冷轧基板表面，折叠缺陷也大量出现，发生率也在８０％以上，图１．２逡逑是涟钢２１０转炉厂生产超低碳钢ＳＰＨＥ－Ｂ时，热轧板上表面出现的折叠缺陷形貌。逡逑－２－逡逑

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酸洗后边部折叠缺陷呈现黑线状，缺陷也是沿着轧制方向延伸，平行于热轧板的逡逑边部。逡逑图１．２涟钢超低碳钢热轧板边部折叠缺陷形貌逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋ｅｄｇｅ邋ｓｅａｍ邋ｄｅｆｅｃｔ邋ｏｎ邋ｈｏｔ－ｒｏｌｌｅｄ邋ＵＬＣ邋ｓｔｅｅｌ邋ｏｆ邋ＬｉａｎＧａｎｇ逡逑经过冷乳后，其边部折叠缺陷仍然保留在冷乳板表面，形成黑线状的直线缺逡逑陷也是沿着轧制方向延伸，平行于乳材的边部，发生位置距带钢边部１５？２５ｍｍ。逡逑热轧超低碳带钢经冷轧酸洗后折叠缺陷形貌如图１．３所示。逡逑｜ｌＶ逡逑图１．３冷轧酸洗后超低碳钢的边部折叠缺陷形貌逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋ｅｄｇｅ邋ｓｃａｍ邋ｄｅｆｅｃｔ邋ｉｎ邋ＵＬＣ邋ｓｔｅｅｌ邋ａｆｔｅｒ邋ｃｏｌｄ－ｒｏｌｌｅｄ逡逑随着我国钢铁生产技术的进步，各种中厚板、高强钢带卷、低碳和超低碳冷逡逑轧用板卷的产量逐年增加，热轧板边部折叠缺陷的问题突显出来，严重影响了板逡逑卷的表面质量，并由此降低了产品成材率。由此可见，边部折叠缺陷是热轧板带逡逑材的主要质量缺陷之一，并带有普遍性。逡逑１．２．２折叠缺陷断面形态逡逑图１．４所示为边部折叠缺陷的扫描电镜观察的结果，折叠缺陷距表面的深度逡逑较浅

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经过冷乳后，其边部折叠缺陷仍然保留在冷乳板表面，形成黑线状的直线缺逡逑陷也是沿着轧制方向延伸，平行于乳材的边部，发生位置距带钢边部１５？２５ｍｍ。逡逑热轧超低碳带钢经冷轧酸洗后折叠缺陷形貌如图１．３所示。逡逑｜ｌＶ逡逑图１．３冷轧酸洗后超低碳钢的边部折叠缺陷形貌逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋ｅｄｇｅ邋ｓｃａｍ邋ｄｅｆｅｃｔ邋ｉｎ邋ＵＬＣ邋ｓｔｅｅｌ邋ａｆｔｅｒ邋ｃｏｌｄ－ｒｏｌｌｅｄ逡逑随着我国钢铁生产技术的进步，各种中厚板、高强钢带卷、低碳和超低碳冷逡逑轧用板卷的产量逐年增加，热轧板边部折叠缺陷的问题突显出来，严重影响了板逡逑卷的表面质量，并由此降低了产品成材率。由此可见，边部折叠缺陷是热轧板带逡逑材的主要质量缺陷之一，并带有普遍性。逡逑１．２．２折叠缺陷断面形态逡逑图１．４所示为边部折叠缺陷的扫描电镜观察的结果，折叠缺陷距表面的深度逡逑较浅，裂纹的扩展方向不与表面垂直，具有一定的倾斜角度，并且裂纹开口方向逡逑指向乳材侧面。逡逑－３邋－逡逑

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