D0I:10.13374/1.issnl00103.2007.05.013 第29卷第5期 北京科技大学学报 Vol.29 No.5 2007年5月 Journal of University of Science and Technology Beijing y2007 CSP热轧板卷边部裂纹成因 赵长亮)孙彦辉) 田志红) 蔡开科)刘建华) 成小军)吴光亮)周春泉) 1)北京科技大学治金与生态工程学院，北京1000832)湖南华菱涟源钢铁有限公司，娄底417000 摘要用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和能谱分析等方法研究了涟钢CSP热轧板卷边部裂纹的成因·结果表明：连铸坯 表面的深振痕是热轧板卷边部裂纹的起源，连铸坯角部过冷导致奥氏体晶界AN的细小析出，加剧了连铸坯对裂纹的敏感 性。连铸坯经过精轧机组的轧制后，连铸坯表面的横裂纹扩展成为热轧板卷的锯齿状裂纹，严重时会造成烂边或掉块， 关键词CSP;热轧板卷；边部裂纹；成因 分类号TF777.7 链钢CSP(compact strip production)连铸连轧 和热轧板卷边部裂纹的成因 生产线投产于2004年2月，主要生产普通碳素结构 钢、优质碳素结构钢、低合金高强度结构钢、汽车结 2研究结果与讨论 构钢、高耐候结构钢等钢种-】.涟钢CSP的工艺 2.1热轧板卷边部裂纹形态 流程为：3座顶底复吹转炉→吹氩站→3座钢包精炼 热轧板卷边部锯齿状裂纹的形貌见图1(a),主 炉·钢包回转台→中间包浸入式水口→漏斗形结 要表现为热轧板卷边部的细小横裂纹，裂纹从边部 晶器→2座辊底式均热炉→7机架精轧机→层流冷 向内部延伸20~30mm, 却→地下卷取，薄板坯连铸后进入约为1200℃的 热轧板卷边部烂边（或掉块）是边部锯齿状裂纹 均热炉，开轧温度一般为1100℃，终轧温度一般为 更加严重后出现的边裂形式，在板卷的边部出现了 890℃，卷取温度一般为650℃.涟钢CSP热轧板卷 大块的脱落，如图1(b)和(c)所示.这种裂纹在轧制 存在不同程度的边部裂纹，轻者为边部锯齿状裂纹， 方向上最多可延伸70mm,在与轧制方向垂直的方 重者产生边部掉块（或烂边） 向上延伸30mm. 对连铸坯表面裂纹的产生原因的有关研究结果 2.2边部裂纹的演变过程 表明：连铸坯在矫直点处表面温度(700~900℃)处 从连铸坯到成品板卷分别进行取样研究，分析 于低塑性区，受到拉伸应力而产生表面裂纹：而这种 热轧板卷的边部裂纹的来源.70mm厚的连铸坯上 热塑性损失是由奥氏体晶界产生诱导AN或 表面（内弧面）边部发现了细小的横裂纹，并且所有 Nb(CN)等第二相析出或a十Y脆性两相区导致连 可见横裂纹都与振痕相对应，在连铸坯下表面（外弧 铸坯对裂纹敏感性增强等造成的[3】.本文用光学 面)没有发现横裂纹，酸洗后薄板坯上的横裂纹见 显微镜、扫描电镜、透射电镜和能谱分析等手段对热 图2(a)·从图中可以看出，连铸坯上振痕间距平均 轧板卷边部裂纹的产生原因进行了分析， 为17mm,在某些深振痕的谷底位置产生细小的横 1 研究方法 裂纹 连铸坯试样的上表面刨去3mm,抛光后用4% 对涟钢CSP生产薄板坯、F1轧机后轧板样和 硝酸酒精浸蚀，用光学显微镜观察仍可看到细小的 最终热轧板卷成品取样，试样的化学成分（质量分 裂纹，见图2(b),从图中可以看到裂纹沿着奥氏体 数)：C0.18%,Si0.06%,Mn0.3%,P0.015%, 晶界扩展 S0.006%,Als0.03%,N0.003%.用光学显微镜、 薄板坯经过F1轧机后发现，板坯边部横裂纹 扫描电镜、透射电镜和能谱分析等方法研究连铸坯 扩展如图3(a)的实物图所示，从试样的窄面上可以 收稿日期：2006-02-05修回日期：2006-08-28 看到明显的振痕，上表面（轧制面）边部沿振痕开裂， 作者简介：赵长亮(1982-)，男，硕士研究生：蔡开科(1936一)，男， 裂纹在上表面从边部向内延伸3~10mm.将F1试 教授 样的轧制面抛光，用英国剑桥Cambridges一250MK3
CSP 热轧板卷边部裂纹成因 赵长亮1） 孙彦辉1） 田志红1） 蔡开科1） 刘建华1） 成小军2） 吴光亮2） 周春泉2） 1） 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 2） 湖南华菱涟源钢铁有限公司娄底417000 摘 要 用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和能谱分析等方法研究了涟钢 CSP 热轧板卷边部裂纹的成因．结果表明：连铸坯 表面的深振痕是热轧板卷边部裂纹的起源连铸坯角部过冷导致奥氏体晶界 AlN 的细小析出加剧了连铸坯对裂纹的敏感 性．连铸坯经过精轧机组的轧制后连铸坯表面的横裂纹扩展成为热轧板卷的锯齿状裂纹严重时会造成烂边或掉块． 关键词 CSP；热轧板卷；边部裂纹；成因 分类号 TF777∙7 收稿日期：2006-02-05 修回日期：2006-08-28 作者简介：赵长亮（1982—）男硕士研究生；蔡开科（1936—）男 教授 涟钢 CSP （compact strip production）连铸连轧 生产线投产于2004年2月主要生产普通碳素结构 钢、优质碳素结构钢、低合金高强度结构钢、汽车结 构钢、高耐候结构钢等钢种［1—2］．涟钢 CSP 的工艺 流程为：3座顶底复吹转炉→吹氩站→3座钢包精炼 炉→钢包回转台→中间包→浸入式水口→漏斗形结 晶器→2座辊底式均热炉→7机架精轧机→层流冷 却→地下卷取．薄板坯连铸后进入约为1200℃的 均热炉开轧温度一般为1100℃终轧温度一般为 890℃卷取温度一般为650℃．涟钢 CSP 热轧板卷 存在不同程度的边部裂纹轻者为边部锯齿状裂纹 重者产生边部掉块（或烂边）． 对连铸坯表面裂纹的产生原因的有关研究结果 表明：连铸坯在矫直点处表面温度（700～900℃）处 于低塑性区受到拉伸应力而产生表面裂纹；而这种 热塑 性 损 失 是 由 奥 氏 体 晶 界 产 生 诱 导 AlN 或 Nb（CN）等第二相析出或α＋γ脆性两相区导致连 铸坯对裂纹敏感性增强等造成的［3—4］．本文用光学 显微镜、扫描电镜、透射电镜和能谱分析等手段对热 轧板卷边部裂纹的产生原因进行了分析． 1 研究方法 对涟钢 CSP 生产薄板坯、F1轧机后轧板样和 最终热轧板卷成品取样试样的化学成分（质量分 数）：C 0∙18％Si 0∙06％Mn 0∙3％P 0∙015％ S0∙006％Als0∙03％N0∙003％．用光学显微镜、 扫描电镜、透射电镜和能谱分析等方法研究连铸坯 和热轧板卷边部裂纹的成因． 2 研究结果与讨论 2∙1 热轧板卷边部裂纹形态 热轧板卷边部锯齿状裂纹的形貌见图1（a）主 要表现为热轧板卷边部的细小横裂纹裂纹从边部 向内部延伸20～30mm． 热轧板卷边部烂边（或掉块）是边部锯齿状裂纹 更加严重后出现的边裂形式在板卷的边部出现了 大块的脱落如图1（b）和（c）所示．这种裂纹在轧制 方向上最多可延伸70mm在与轧制方向垂直的方 向上延伸30mm． 2∙2 边部裂纹的演变过程 从连铸坯到成品板卷分别进行取样研究分析 热轧板卷的边部裂纹的来源．70mm 厚的连铸坯上 表面（内弧面）边部发现了细小的横裂纹并且所有 可见横裂纹都与振痕相对应在连铸坯下表面（外弧 面）没有发现横裂纹．酸洗后薄板坯上的横裂纹见 图2（a）．从图中可以看出连铸坯上振痕间距平均 为17mm在某些深振痕的谷底位置产生细小的横 裂纹． 连铸坯试样的上表面刨去3mm抛光后用4％ 硝酸酒精浸蚀用光学显微镜观察仍可看到细小的 裂纹见图2（b）．从图中可以看到裂纹沿着奥氏体 晶界扩展． 薄板坯经过 F1轧机后发现板坯边部横裂纹 扩展如图3（a）的实物图所示．从试样的窄面上可以 看到明显的振痕上表面（轧制面）边部沿振痕开裂 裂纹在上表面从边部向内延伸3～10mm．将 F1试 样的轧制面抛光用英国剑桥 Cambridges—250MK3 第29卷 第5期 2007年 5月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．5 May2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．05．013
,500 北京科技大学学报 第29卷 扫描电镜观察沿振痕产生的A处裂纹形貌，见 非金属夹杂物存在，并且裂纹可能在进加热炉之前 图3(b)·裂纹内部放大后见图3(c),并用能谱仪分 就已经形成，在加热炉中由于氧化性气氛使得裂纹 析其中的球形夹杂物为F0,这说明在裂纹内没有 内部被氧化 (a (b 图1热轧板卷边部裂纹形貌 Fig.1 Edge cracks of hot rolled strips (a) (hi 45678930 0.2 mm 图2薄板坯的振痕和角部横裂纹 Fig-2 Oscillations and transverse edge cracks of thin slabs after etching 6 (c) 图3F1样实物图(a)及相关sEM分析(b,c) Fig-3 FI sample's cracks and SEM analysis (b.c) 图4(a)为所取CSP热轧板卷试样烂边（或掉 纹内部形貌见图4(b),发现裂纹表面有球形夹杂物 块)的形貌.用扫描电镜观察板卷试样的轧制面，裂 存在，经EDX能谱分析A点有Al和K元素存在， (a) b 50 um e190 5289 10579 E/keV 图4板卷烂边试样 Fig.4 Hot rolled samples with dropout type cracks
扫描电镜观察沿振痕产生的 A 处裂纹形貌见 图3（b）．裂纹内部放大后见图3（c）并用能谱仪分 析其中的球形夹杂物为 FeO．这说明在裂纹内没有 非金属夹杂物存在并且裂纹可能在进加热炉之前 就已经形成在加热炉中由于氧化性气氛使得裂纹 内部被氧化． 图1 热轧板卷边部裂纹形貌 Fig．1 Edge cracks of hot rolled strips 图2 薄板坯的振痕和角部横裂纹 Fig．2 Oscillations and transverse edge cracks of thin slabs after etching 图3 F1样实物图（a）及相关 SEM 分析（bc） Fig．3 F1sample’s cracks and SEM analysis （bc） 图4（a）为所取 CSP 热轧板卷试样烂边（或掉 块）的形貌．用扫描电镜观察板卷试样的轧制面裂 纹内部形貌见图4（b）发现裂纹表面有球形夹杂物 存在经 EDX 能谱分析 A 点有 Al 和 K 元素存在 图4 板卷烂边试样 Fig．4 Hot rolled samples with drop-out type cracks ·500· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷
第5期 赵长亮等：CSP热轧板卷边部裂纹成因 .501. 可能为A203夹杂物，由于只有在结晶器保护渣的 4.15z,根据负滑脱时间计算公式得出t、为 成分中含有K元素，所以裂纹处有夹渣现象，因此， 0.094s,实际值为设定值的2倍多，经过对连铸机 这可以说明裂纹可能是在结晶器中形成，在逐步的 结晶器台面振动测试得出，所有垂直测点的振动波 轧制过程中进一步扩展而成的， 形都发生畸变，而控制系统显示的液压缸内位移为 通过薄板坯，F1试样和热轧板卷的金相和扫描 非常理想的正弦曲线，这种情况可以认为振动源给 电镜分析可以得出：振痕是热轧板卷边部裂纹的源 出了理想的正弦激励，但经过振动台后，由于台面受 头，深的振痕在连铸坯顶弯、矫直时易产生应力集 到摩擦力而出现不均匀情况，所以使得实际的台面 中，裂纹沿着振痕产生并扩展.在轧制过程中，再次 振动波形出现明显畸变.由于波形畸变严重，系统 扩展成为不同形状的边部裂纹， 显示的负滑脱量己经和实际情况不一样了，只有用 2.3连铸坯的深振痕 实际的振动参数计算才能得到真正的负滑脱量， 关于连铸坯表面振痕的形成有多种观点[2.-]， 2.4连铸板坯边部过冷诱导AN析出 但是比较一致的为Emi等根据实验结果提出的.在 在薄板坯的内弧面取样确定AIN析出的存在， 振痕形成过程中，振痕谷底会形成各种元素的偏 将试样表面抛光，用4%硝酸酒精浸蚀，然后真空喷 析[].由于偏析元素在振痕谷底的富集，增加了连 碳，将试样浸没到4%硝酸酒精的溶液中，待碳膜脱 铸坯对裂纹的敏感性.再者，由于振痕谷底传热较 落后，用镍铬的金属网捞出，干燥，用配备X射线能 差，造成坯壳较薄，组织粗大，也容易产生裂纹，同 谱的JEM一2010的200kV的高分辨透射电镜观察， 时，振痕的谷底也为裂纹的扩展起到了切口效应的 从萃取复形的碳膜得到的析出大小在20~ 作用， 120nm之间（见图5(a)和(c).垂直于电子束观察 采用高频率、小振幅的振动机构是减少振痕深 到析出的形貌为长方形，能谱分析显示见图5(b)和 度的有效措施，目前，涟钢CSP结晶器采用液压振 (d),在能谱中出现了多种元素的峰，主要是由于基 动，正弦振动方式，正常拉速为4.5mmin1,此时 体本身和制样设备的原因造成的，因此通过EDX 设定频率为4.15z,振动行程为6.91mm,属于高 能谱分析得出，萃取复形的碳膜得到的为AN析 频率小振幅的振动模式，根据负滑脱时间公式计算 出，在EDX能谱分析中，因为C和N的Ka线分别 出tN为0.045s·然而从薄板坯边部经酸洗后测定 为277eV和392eV,相差115eV,而这个数值正是 的两个振痕之间的间距为l7mm,按照设定频率 探测器的能量分辨率，所以C峰的高度和扩展会影 (b) 20 nm 1 2 3 4 5 0 EkeV (d) r Cu Al 10m 2 4 5 10 EkeV 图5透射电镜观察AN析出形貌.(a)AN细小析出：(b)细小析出能谱；(c)AIN粗大析出：(d)粗大析出能谱 Fig.5 TEM micrographs obtained on extraction replica showing AIN precipitates:(a)coarse precipitate in thin slabs:(b)corresponding EDXS spectrum of (a);(c)fine precipitate in thin slabs:(d)corresponding EDXS spectrum of (c)
可能为 Al2O3 夹杂物．由于只有在结晶器保护渣的 成分中含有 K 元素所以裂纹处有夹渣现象．因此 这可以说明裂纹可能是在结晶器中形成在逐步的 轧制过程中进一步扩展而成的． 通过薄板坯、F1试样和热轧板卷的金相和扫描 电镜分析可以得出：振痕是热轧板卷边部裂纹的源 头．深的振痕在连铸坯顶弯、矫直时易产生应力集 中裂纹沿着振痕产生并扩展．在轧制过程中再次 扩展成为不同形状的边部裂纹． 2∙3 连铸坯的深振痕 关于连铸坯表面振痕的形成有多种观点［25—6］ 但是比较一致的为 Emi 等根据实验结果提出的．在 振痕形成过程中振痕谷底会形成各种元素的偏 析［7］．由于偏析元素在振痕谷底的富集增加了连 铸坯对裂纹的敏感性．再者由于振痕谷底传热较 差造成坯壳较薄组织粗大也容易产生裂纹．同 时振痕的谷底也为裂纹的扩展起到了切口效应的 作用． 采用高频率、小振幅的振动机构是减少振痕深 度的有效措施．目前涟钢 CSP 结晶器采用液压振 动正弦振动方式正常拉速为4∙5m·min —1此时 设定频率为4∙15Hz振动行程为6∙91mm属于高 频率小振幅的振动模式．根据负滑脱时间公式计算 出 tN 为0∙045s．然而从薄板坯边部经酸洗后测定 的两个振痕之间的间距为17mm按照设定频率 4∙15Hz根据负滑脱时间计算公式得出 tN 为 0∙094s．实际值为设定值的2倍多经过对连铸机 结晶器台面振动测试得出所有垂直测点的振动波 形都发生畸变而控制系统显示的液压缸内位移为 非常理想的正弦曲线．这种情况可以认为振动源给 出了理想的正弦激励但经过振动台后由于台面受 到摩擦力而出现不均匀情况所以使得实际的台面 振动波形出现明显畸变．由于波形畸变严重系统 显示的负滑脱量已经和实际情况不一样了只有用 实际的振动参数计算才能得到真正的负滑脱量． 2∙4 连铸板坯边部过冷诱导 AlN 析出 在薄板坯的内弧面取样确定 AlN 析出的存在． 将试样表面抛光用4％硝酸酒精浸蚀然后真空喷 碳将试样浸没到4％硝酸酒精的溶液中待碳膜脱 落后用镍铬的金属网捞出干燥．用配备 X 射线能 谱的 JEM—2010的200kV 的高分辨透射电镜观察． 从萃取复形的碳膜得到的析出大小在20～ 120nm之间（见图5（a）和（c））．垂直于电子束观察 到析出的形貌为长方形能谱分析显示见图5（b）和 （d）．在能谱中出现了多种元素的峰主要是由于基 体本身和制样设备的原因造成的．因此通过 EDX 能谱分析得出萃取复形的碳膜得到的为 AlN 析 出．在 EDX 能谱分析中因为 C 和 N 的 Kα线分别 为277eV 和392eV相差115eV而这个数值正是 探测器的能量分辨率所以 C 峰的高度和扩展会影 图5 透射电镜观察 AlN 析出形貌．（a） AlN 细小析出；（b） 细小析出能谱；（c） AlN 粗大析出；（d） 粗大析出能谱 Fig．5 TEM micrographs obtained on extraction replica showing AlN precipitates： （a） coarse precipitate in thin slabs；（b） corresponding EDXS spectrum of （a）；（c） fine precipitate in thin slabs；（d） corresponding EDXS spectrum of （c） 第5期 赵长亮等： CSP 热轧板卷边部裂纹成因 ·501·
.502 北京科技大学学报 第29卷 响N的定量不准确]，即根据能谱计算的元素含量 析出.由于大量的细小A1N析出会减小奥氏体晶界 参考价值较小， 的结合力，减少晶界的滑移，在晶界析出处会造成应 为了明确AIN析出随温度的变化，用下式计算 力集中而产生微孔，微孔进而聚合扩展成为裂纹， 奥氏体中AIN的浓度积： 00 1g([%A1][%N])=-6770/T+1.03 (1) 析出AIN中A和N含量应符合理想化学配比： 80 [A10-[A11=1.92633 [N]o-[N]2 (2) 式中，T为温度，K;[Al]o为钢中初始Al含量； [Al]:为t时刻钢中Al含量；[N]o为钢中初始N含 04 量；[N]:为t时刻钢中N含量， 图6显示均匀奥氏体中AIN在连续冷却过程 700 90011001300 1500 温度/℃ 中的溶解图，理论上，对于所取试样的化学成分， AIN在均匀奥氏体中的开始析出温度大约在 图7Q235B的高温塑性曲线 1061℃.图7为涟钢CSP生产的Q235B钢在Glee- Fig-7 Hot ductility curve of Q235B steel blel500实验机上所做的热塑性曲线，实验条件为以 0.012 20℃s1的速度加热至1340℃，保温3min,然后以 0.010 3℃·s1的冷却速率冷却至实验温度(600~ 1400℃)，保温30s后以1.0×10-3s-1的应变速率 东 0.008 进行拉伸实验.从图中可以看出，在800~1000℃ 0.006 商 Q235B钢的热塑性随温度降低急剧下降，这与上面 0.004 理论计算AIN的析出温度近似，说明在1000℃左 0.002 右的热塑性损失可能是由于奥氏体晶界AN析出 造成的，图8中实线显示了随着温度降低，均匀奥 800 850 900950 100010501100 氏体中A1N析出量（质量分数）.在900℃时约有 温度/℃ 0.0086%A1N析出 图8AN在奥氏体中的析出(0.03%A1,0.003%N) 0.10 Fig-8 Calculated content of AlN precipitated at austenite in steel N=10×10*/ 20×10 containing 0.03%Al and 0.003%N 0.08 30×10-6 40×10 根据对裂纹产生原因的分析，采取相应措施后， 0.06 热轧板卷的边部裂纹率由7.93%下降到<1.0%. 50×I0n 0.04 60×10-* 3结论 0.02 ()通过对薄板坯、F1试样和热轧板卷的研 800 究，得出热轧板卷的边部裂纹是由连铸坯上的深振 1000 1100 1200 1300 温度℃ 痕在矫直点受拉伸应力产生，通过精轧机组轧制后 扩展而成的，轻微的为边部锯齿状裂纹，严重的会发 图6均匀奥氏体中不同氮含量和温度下AN的溶解曲线 展成为烂边或掉块， Fig.6 Solubility curves of AIN in austenite at different nitrogen contents and temperatures (2)连铸坯产生深振痕是由结晶器的振动系统 决定的，采用高频率、小振幅有利于减小负滑脱时 实际上，由于AIN析出在奥氏体中的形核障 间，减轻振痕深度，减少连铸坯表面横裂纹的发生几 碍，即AN在奥氏体中的析出动力学较缓慢，随温 率 度降低造成的Al和N在钢中的过饱和会造成AN (3)由于连铸坯角部的过冷引起了A1N在奥氏 在低温的爆发式形核8]，但是由于连铸机二冷水分 体晶界的细小析出，易产生应力集中，增强连铸坯对 布不均匀造成的连铸坯横向温度不均匀和角部过 裂纹的敏感性.在受到应力作用时，会在晶界的析 冷，以及连铸坯表面的回热等都会造成AN的过早 出周围产生微孔，进而聚合成空洞，扩展为裂纹
响 N 的定量不准确［9］即根据能谱计算的元素含量 参考价值较小． 为了明确 AlN 析出随温度的变化用下式计算 奥氏体中 AlN 的浓度积： lg（［％A1］ ［％N］）＝—6770／T＋1∙03 （1） 析出 AlN 中 Al 和 N 含量应符合理想化学配比： ［A1］0—［A1］ t ［N］0—［N］ t ＝1∙92633 （2） 式中T 为温度K；［Al ］0 为钢中初始 Al 含量； ［Al］ t 为 t 时刻钢中 Al 含量；［N］0 为钢中初始 N 含 量；［N］ t 为 t 时刻钢中 N 含量． 图6显示均匀奥氏体中 AlN 在连续冷却过程 中的溶解图．理论上对于所取试样的化学成分 AlN 在 均 匀 奥 氏 体 中 的 开 始 析 出 温 度 大 约 在 1061℃．图7为涟钢 CSP 生产的 Q235B 钢在 Gleeble1500实验机上所做的热塑性曲线实验条件为以 20℃·s —1的速度加热至1340℃保温3min然后以 3℃·s —1 的 冷 却 速 率 冷 却 至 实 验 温 度 （600～ 1400℃）保温30s 后以1∙0×10—3 s —1的应变速率 进行拉伸实验．从图中可以看出在800～1000℃ Q235B 钢的热塑性随温度降低急剧下降这与上面 理论计算 AlN 的析出温度近似说明在1000℃左 右的热塑性损失可能是由于奥氏体晶界 AlN 析出 造成的．图8中实线显示了随着温度降低均匀奥 氏体中 AlN 析出量（质量分数）．在900℃时约有 0∙0086％ AlN 析出． 图6 均匀奥氏体中不同氮含量和温度下 AlN 的溶解曲线 Fig．6 Solubility curves of AlN in austenite at different nitrogen contents and temperatures 实际上由于 AlN 析出在奥氏体中的形核障 碍即 AlN 在奥氏体中的析出动力学较缓慢随温 度降低造成的 Al 和 N 在钢中的过饱和会造成 AlN 在低温的爆发式形核［8］．但是由于连铸机二冷水分 布不均匀造成的连铸坯横向温度不均匀和角部过 冷以及连铸坯表面的回热等都会造成 AlN 的过早 析出．由于大量的细小 AlN 析出会减小奥氏体晶界 的结合力减少晶界的滑移在晶界析出处会造成应 力集中而产生微孔微孔进而聚合扩展成为裂纹． 图7 Q235B 的高温塑性曲线 Fig．7 Hot ductility curve of Q235B steel 图8 AlN 在奥氏体中的析出（0∙03％ Al0∙003％ N） Fig．8 Calculated content of AlN precipitated at austenite in steel containing0∙03％ Al and0∙003％ N 根据对裂纹产生原因的分析采取相应措施后 热轧板卷的边部裂纹率由7∙93％下降到＜1∙0％． 3 结论 （1） 通过对薄板坯、F1试样和热轧板卷的研 究得出热轧板卷的边部裂纹是由连铸坯上的深振 痕在矫直点受拉伸应力产生通过精轧机组轧制后 扩展而成的轻微的为边部锯齿状裂纹严重的会发 展成为烂边或掉块． （2） 连铸坯产生深振痕是由结晶器的振动系统 决定的采用高频率、小振幅有利于减小负滑脱时 间减轻振痕深度减少连铸坯表面横裂纹的发生几 率． （3） 由于连铸坯角部的过冷引起了 AlN 在奥氏 体晶界的细小析出易产生应力集中增强连铸坯对 裂纹的敏感性．在受到应力作用时会在晶界的析 出周围产生微孔进而聚合成空洞扩展为裂纹． ·502· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷
第5期 赵长亮等：CSP热轧板卷边部裂纹成因 .503. 参考文献 ing.Steelmaking Conf AIME.1979.62:48 [1】郑柏平.华菱涟钢CSP生产线情况介绍∥薄板坯连铸连轧技 [6]Riboud P V,Larreeg M.Lubrication and heat transfer in a con- 术交流与开发协会第二次技术交流会论文集。包头，2004：73 tinuous casting mold.Steelmaking Conf AIME.1979.62:78 [2]薛凌.薄板坯连铸连轧技术的进展。北京科技大学学报， [7]Shinzo H.Shigenori T.A formation mechanism of transverse 2003,25(3):207 cracks on CC slab surface.ISIJ Int,1990.30(4):310 [3]Maehara Y,Ohmori Y.Precipitation of AlN and NbC and the hot [8]Mohamed S.Claude E.Contribution of advanced microscopy ductility of low carbon steels.Mater Sci Eng-1984.62(1):109 techniques to nano precipitates characterization:case of AlN pre [4]Turkdogan E T.Causes and effects of nitride and carbonnitride cipitation in low-carbon steel.Acta Mater,2003.51:943 precipitation in HSLA steels in relation to continuous casting [9]Tsai HT,Yin H.Lowry M,et al.Analysis of transverse corner Steelmaking Conference Proceedings.ISS.Pittsburgh.1987, cracks on slabs and countermeasures//AIS Technol 2005 Proc. 70,399 Vol II.Charlotte.2005:201 [5]RyokichiS.Powder fluxes for ingot making and continuous cast Edge cracking causes of hot rolled strips produced by CSP ZHAO Changliang,SUN Yanhui,TIAN Zhihong),CAI Kaike,LIU Jianhua,CHENG Xiaojun?), WU Guangliang2,ZHOU Chunquan?) 1)Metallurgical and Ecological Engineering School.University of Science and Technology.Beijing 10083,China 2)Lianyuan Steel,Loudi 417000.China ABSTRACT The edge cracking causes of hot rolled strips produced by CSP were investigated by optical micro- scope(OM),scanning electron microscope (SEM),transmittion electron microscope (TEM)and energy-dis- persive X ray analysis (EDX).The results indicated that deep oscillations of thin slabs were the origin of the edge cracks of hot rolled strips and AlN precipitates around the prior austenite grain boundaries due to intensive cooling rate rendered the slabs more susceptible to cracks.After seven rolling stands,the transverse cracks of the slabs would propagate to serrated edge cracks,even drop-out type cracks of hot rolled strips. KEY WORDS CSP;hot rolled strip;edge cracks;cause
参 考 文 献 ［1］ 郑柏平．华菱涟钢 CSP 生产线情况介绍∥薄板坯连铸连轧技 术交流与开发协会第二次技术交流会论文集．包头2004：73 ［2］ 薛凌．薄板坯连铸连轧技术的进展．北京科技大学学报 200325（3）：207 ［3］ Maehara YOhmori Y．Precipitation of AlN and NbC and the hot ductility of low carbon steels．Mater Sci Eng198462（1）：109 ［4］ Turkdogan E T．Causes and effects of nitride and carbonnitride precipitation in HSLA steels in relation to continuous casting∥ Steelmaking Conference ProceedingsISS．Pittsburgh1987 70：399 ［5］ Ryokichi S．Powder fluxes for ingot making and continuous casting．Steelmaking Conf AIME197962：48 ［6］ Riboud P VLarrecg M．Lubrication and heat transfer in a continuous casting mold．Steelmaking Conf AIME197962：78 ［7］ Shinzo HShigenori T．A formation mechanism of transverse cracks on CC slab surface．ISIJ Int199030（4）：310 ［8］ Mohamed SClaude E．Contribution of advanced microscopy techniques to nano-precipitates characterization：case of AlN precipitation in low-carbon steel．Acta Mater200351：943 ［9］ Tsai H TYin HLowry Met al．Analysis of transverse corner cracks on slabs and countermeasures∥AIS Technol 2005 Proc． Vol Ⅱ．Charlotte2005：201 Edge cracking causes of hot rolled strips produced by CSP ZHAO Changliang 1）SUN Y anhui 1）TIA N Zhihong 1）CAI Kaike 1）LIU Jianhua 1）CHENG Xiaojun 2） W U Guangliang 2）ZHOU Chunquan 2） 1） Metallurgical and Ecological Engineering SchoolUniversity of Science and TechnologyBeijing10083China 2） Lianyuan SteelLoudi417000China ABSTRACT The edge cracking causes of hot rolled strips produced by CSP were investigated by optical microscope （OM）scanning electron microscope （SEM）transmittion electron microscope （TEM） and energy-dispersive X-ray analysis （EDX）．The results indicated that deep oscillations of thin slabs were the origin of the edge cracks of hot rolled strips and AlN precipitates around the prior austenite grain boundaries due to intensive cooling rate rendered the slabs more susceptible to cracks．After seven rolling standsthe transverse cracks of the slabs would propagate to serrated edge crackseven drop-out type cracks of hot rolled strips． KEY WORDS CSP；hot rolled strip；edge cracks；cause 第5期 赵长亮等： CSP 热轧板卷边部裂纹成因 ·503·