摘　要：采用宏觀分析、化學成分分析、金相檢驗以及能譜分析等方法，對某鋼鐵公司生產(chǎn)的Q235B鋼熱軋板帶中部孔洞和邊裂缺陷的成因進行了分析。結果表明：該類熱軋鋼板的中部孔洞和邊裂缺陷是由于連鑄工藝出現(xiàn)異常，造成連鑄板坯邊部產(chǎn)生表層氣孔以及中部產(chǎn)生較嚴重的硫偏析，從而使鋼板中部生成了大量的條帶狀硫化物，特別是低熔點ＦｅＳ的生成導致了中部孔洞缺陷的產(chǎn)生；而連鑄板坯邊部的表層氣孔在軋制過程中導致了邊裂缺陷的產(chǎn)生。
??? 常規(guī)流程生產(chǎn)熱軋板帶，通常是以連鑄板坯作為坯料，通過加熱、除磷、粗軋、精軋以及層流冷卻等工藝流程得到熱軋板卷。某公司生產(chǎn)的一批Q235B鋼熱軋板帶在開卷過程中發(fā)現(xiàn)板帶中部孔洞和板帶邊部縱裂紋缺陷，導致該批板卷報廢，給公司造成了較大的經(jīng)濟損失。導致熱軋板帶產(chǎn)生孔洞缺陷的原因有很多，例如板坯夾雜物［１－２］、板坯氣泡和氣孔［３－４］、板坯中間裂紋以及板坯中心疏松［５］等。為查明該批Q235B鋼熱軋板帶中部孔洞和邊部縱裂缺陷產(chǎn)生的原因，以便采取措施避免類似缺陷的再產(chǎn)生，筆者對其進行了檢驗和分析。
1　理化檢驗
1.1　宏觀分析
在Q235B鋼熱軋板帶開卷過程中發(fā)現(xiàn)，每隔一段距離板帶中部就會有一個孔洞缺陷，有些孔洞己經(jīng)完全穿孔，有些孔洞則還有一點未穿透，如圖１所示。另熱軋板帶的兩邊還存在邊部縱裂紋缺陷，裂紋方向基本與軋制方向平行，如圖２所示。
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1.2　化學成分分析
分別在Q235B鋼熱軋板帶中部孔洞缺陷和邊部縱裂紋缺陷附近取樣進行化學成分分析，結果見表１?？梢娫摕彳埌鍘У母髟睾烤贕B/T700-2006《碳素結構鋼》對Q235B鋼成分的技術要求范圍內(nèi)，所以該Q235B鋼熱軋板帶的化學成分合格。

1.3　金相檢驗及能譜分析
??? 分別在Q235B鋼熱軋板帶中部孔洞缺陷和邊部縱裂紋缺陷處取縱向和橫向試樣，磨制、拋光和化學侵蝕后在光學顯微鏡下觀察。
1.3.1中部孔洞缺陷
Q235B鋼熱軋板帶中部孔洞缺陷周邊裂紋處的顯微組織形貌如圖3所示，可見缺陷周邊存在許多條帶狀組織，條帶狀組織內(nèi)存在許多長條狀的非金屬夾雜物，且長條狀的非金屬夾雜物幾乎與軋制方向無關，而是圍繞著孔洞中心向板寬方向延伸。由圖3還可見，缺陷兩側有一定的氧化脫碳現(xiàn)象?！?br/> ?
對條帶狀組織內(nèi)的長條狀夾雜物進行能譜（ＥＤＳ）分析，共分析了６處。結果表明，該長條狀夾雜物為硫化物，且其中有４處出現(xiàn)了硫的原子分數(shù)大于錳的原子分數(shù)的情況，說明除ＭｎＳ外還生成了低熔點的非金屬化合物ＦｅＳ，如表２和圖５所示。
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??? 進一步對Q235B鋼熱軋板帶中部孔洞缺陷周邊的顯微組織進行觀察，發(fā)現(xiàn)除了存在硫化物類夾雜物呈長條狀圍繞著裂紋周邊分布以及向基體內(nèi)延伸以外，其余部位的顯微組織正常，也未發(fā)現(xiàn)有魏氏組織存在。按照GB/T6394-2002《金屬平均晶粒度測定法》中的標準評級圖進行晶粒度評級，為９～１０級，可見晶粒正常，未出現(xiàn)粗大組織。因此，在排除粗大組織和魏氏組織的情況下，可以排除板帶中部孔洞缺陷由過熱或過燒引起的可能性。
???? 由于錳和硫的親和力大于鐵和硫的親和力，錳可與硫形成高熔點的非金屬化合物ＭｎＳ（熔點為１　６００℃）。根據(jù)能譜分析結果，由于硫的原子分數(shù)大于錳的原子分數(shù)，所以除生成ＭｎＳ外，在裂紋周邊還生成了低熔點的ＦｅＳ（α－Ｆｅ和ＦｅＳ共晶的熔化溫度為９８０℃）［６］。ＦｅＳ在孔洞周邊裂紋兩側都有存在，且其特征十分明顯；因此惡化了該Ｑ２３５Ｂ鋼的熱脆性，導致其熱脆性較大。而在遠離中部孔洞缺陷處，則沒有發(fā)現(xiàn)有低熔點化合物ＦｅＳ存在。
1.3.2 邊部裂紋缺陷
??? 在Q235B鋼熱軋板帶的邊部存在較多平行于軋制方向的邊部縱向裂紋，觀察裂紋的形貌特征，由于其表面不平滑，故可以排除擦劃傷所致。
由圖６可見，Q235B鋼熱軋板帶邊部裂紋的截面形貌特征主要有：①腰部肥大，而兩頭細小，如圖６（ａ）所示；②上頭粗大，下頭細尖，而過渡處不圓滑，且裂紋內(nèi)部氧化物比較多，如圖６（ｂ）所示；③典型的根部圓鈍，且呈現(xiàn)下大上小特征，如圖６（ｃ）所示；④脫碳明顯。圖７為邊部裂紋末端顯微組織形貌，可見也存在一些硫化物夾雜物。依據(jù)這些特征判斷認為，該Q235B鋼熱軋板帶的邊部裂紋應該為板坯表層氣孔及氣孔附近夾雜物經(jīng)過后續(xù)加熱氧化和脫碳，再經(jīng)過隨后軋制而引起的邊部裂紋缺陷。

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２　綜合分析
??? 由以上理化檢驗結果可知，Q235B鋼熱軋板帶中部孔洞缺陷周圍存在大量呈條帶狀分布的硫化夾雜物，其中部分硫化物為低熔點的ＦｅＳ非金屬化合物。軋制加熱過程中低熔點化合物ＦｅＳ先熔化，然后受到后續(xù)的相變應力和熱應力雙重應力作用以及軋制力作用，導致了熱軋板帶開裂。由于低熔點化合物ＦｅＳ富集成一團，一旦交叉分布時，就在后續(xù)軋制過程中形成孔洞缺陷。
??? 針對Q235B鋼熱軋板帶在熱連軋制過程中出現(xiàn)的邊裂缺陷，進行裂紋微觀形貌和組織分析發(fā)現(xiàn)，裂紋形貌與普通的沿晶界開裂的裂紋形貌不一致，呈現(xiàn)出根部圓鈍、腰部肥大、脫碳明顯等特征。根據(jù)裂紋的這些特征，認為該Q235B鋼熱軋板帶邊裂應是板坯表層氣孔經(jīng)過后續(xù)軋制而引起的，即在Q235B鋼板坯近表層處存在表層氣孔而導致了熱軋板帶邊裂的發(fā)生。
??? 綜上所述，由于該Q235B鋼的連鑄工藝出現(xiàn)異常，導致了連鑄板坯邊部存在表層氣孔以及中部存在較嚴重的硫偏析；硫偏析嚴重引起板坯中部出現(xiàn)了大量的條帶狀硫化物非金屬夾雜物，尤其是出現(xiàn)了低熔點的ＦｅＳ，從而導致板坯熱軋后在熱軋板帶中部出現(xiàn)孔洞缺陷；而板坯邊部的表層氣孔導致板坯在熱軋后產(chǎn)生邊部縱裂紋缺陷。綜合上述兩點，水口吹氬量過大或水口插入過深，引起板坯表層氣孔產(chǎn)生過多［７－８］，并且連鑄拉速、一冷和二冷等連鑄工藝參數(shù)控制欠佳［９］，引起板坯硫偏析嚴重而導致了熱軋板帶孔洞和邊裂缺陷的產(chǎn)生。
3　結論
（１）Q235B鋼連鑄板坯中部大量硫化夾雜物，特別是低熔點非金屬化合物ＦｅＳ的生成，導致了熱軋板帶中部孔洞缺陷的產(chǎn)生。（２）由于Q235B鋼連鑄板坯邊部存在表層氣孔，從而導致了熱軋板帶邊部縱裂紋缺陷的產(chǎn)生。
（３）由于水口吹氬量過大或水口插入過深，引起連鑄板坯凝固過程中捕獲氣泡過多產(chǎn)生表層氣孔，并且連鑄拉速、一冷和二冷等連鑄工藝參數(shù)控制欠佳，引起連鑄板坯中部硫偏析嚴重而導致了熱軋板帶邊部裂紋和中部孔洞缺陷的產(chǎn)生。
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