[D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2002.04.005 第24卷第4期 北京科技大学学报 Vol.24N0.4 2002年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2002 CSP 薄板表面裂纹的形成机理与预防措施 周德光”傅杰”柳得橹)康永林)王忠丙”王元立) 1)北京科技大学治金学院，北京1000832)北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要对薄板坯连铸连轧生产线(CSP)生产的钢板出现表面裂纹及边裂进行了研究，并对 CSP钢板表面裂纹的形成机理及其影响因素进行了分析，提出了防止裂纹的措施.X-射线能谱 分析结果表明：在基体与氧化铁皮间的界面富集有铜等低熔点杂质元素，钢中残余元素含量偏 高是产生表面裂纹的主要原因 关键词CSP,残余元素；铜含量；表面裂纹 分类号T℉777.7 自1990年世界上第1条薄板坯连铸连轧生 为改进工艺提供依据. 产线(CSP)在美国投产至今10余年来，由于该 工艺具有节能、投资省、生产周期短、生产率高、 1实验方法 成本低、适应性强等优点，已引起国际冶金界的 用线切割方法在出现裂纹的钢板部位取下 重视.目前国外已投产和在建的CSP生产线有 几块小试样，尺寸约20mm×10mm,试样的平均 29条，我国引进的3条CSP生产线中，珠钢和 化学成分列于表1.将试样的横截面磨平、抛光， 邯钢已开始试生产，包钢也将于2001年6月前 仔细清洗后进行扫描电镜观察和超薄窗口X- 后投产，近几年还将建5~7条该生产线.据统计 射线能谱分析.同时用LECORO型气体分析仪 1999年CSP工艺生产的热轧板带占世界钢产 分析了钢板基体与边缘处的氧、氨含量. 总量的5%，预计2013年将上升到50%-，可 见，CSP生产线在世界范围内都有迅速发展趋 表1试样的平均化学成分（质量分数） 势，其产量的增长速度非常快.与此相应，CSP Table 1 Average chemical composition of testing specim- 薄板坯连铸连轧生产中出现的各种质量控制问 ens % 题、新品种开发问题也已提到议事日程上 Si Mn P Cu 长期以来，国内外的冶金工作者，在关于钢 0.053 0.32 0.38 0.0950.0010.26 材表面裂纹的形成原因及影响因素方面，做了 2 实验结果 一些卓有成效的研究工作，取得了很多研究成 果.文献[4,5]指出：钢中含有一定数量的残余元 2.1表面裂纹形貌 素，如Cu,Sn,Pb,Zn等，对钢的加工热脆性有着 表面裂纹形貌如图1，图2所示，从图中可 重要的影响，钢坯在加热过程中铜等低熔点杂 以看出，钢板表面呈银白色斑痕，裂纹基本上沿 质元素将在氧化铁皮与基体界面析出，富铜相 轧制方向延伸，长度约几至十几毫米，宽度在1 在加热过程中处于熔融状态，轧制时就会导致 mm以下，并有少量结疤，裂纹中夹有炉渣与氧 表面开裂.但关于CSP薄板表面裂纹及边裂的 化铁皮 形成机制还未见文献报道，有待进一步研究. 2.2边裂形貌 为了促进CSP技术的发展，本文对CSP薄 图3和图4是钢板边缘横截面的2次电子 板出现表面裂纹及边裂进行系统的分析研究， 像.从图中可以看出，裂纹基本上都是由钢板边 缘向板内延伸，其内包含有许多小颗粒，形状是 收稿日期2001-06-28周德光男，38岁，高级工程师，博士后 球形、不规则的方块形等；对裂纹及其所包含颗 *“973”基金资助项目No.G19980615) 粒物的X-射线能谱分析表明，几乎每一条裂纹第 2 4卷 第 4 期 2 0 0 2 年 8 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n iv e r si yt o f S e i e n e e a n d eT e h n o l o yg B e ij i n g Vb l . 2 4 N o . 4 A u g . 2 0 0 2 C S P 薄板表面裂纹的形成机理与预防措施 周德光 ” 傅 杰 ` , 柳得槽 ” 康永林 ” 王 忠 丙 ” 王元立 ” l) 北京科技大学冶金学院 , 北京 10 0 0 8 3 2 ) 北京科技大学材料科学与工程学院 , 北京 10 0 0 83 摘 要 对 薄板坯 连铸 连轧生 产线 (C sP )生产 的钢板 出现表 面裂纹 及边 裂进行 了研究 , 并对 C sP 钢板表 面裂纹 的形成机 理及 其影响 因素进行 了分析 , 提出了防止裂 纹 的措施 . 1 射线能谱 分析结 果表 明 : 在基体与氧化铁皮 间 的界 面富集 有铜等低 熔点 杂质元 素 , 钢 中残余元素含量偏 高是产 生 表面裂 纹的主 要原 因 . 关键 词 c s P , 残余元素; 铜含量 ; 表 面裂纹 分类 号 吓 7 7 .7 自 19 9 0 年世界上第 1 条薄板坯连铸连轧生 产线 ( c s )P 在美 国投产 至今 10 余 年来 , 由于 该 工艺 具有节能 、 投资省 、 生产周期短 、 生产率 高 、 成本低 、 适应性强等优点 , 已引起 国际冶金界 的 重视 . 目前 国外 已投产 和在建 的 C S P 生产线有 2 9 条 , 我 国引进 的 3 条 C S P 生产线 中 , 珠钢和 邯钢 已 开始试 生 产 , 包钢也将于 2 0 01 年 6 月前 后 投产 , 近 几年还将建 5一 7 条该生产线 . 据统计 19 9 年 c s P 工艺生产 的 热轧板带 占世界钢产 总量 的 5 % , 预计 2 0 13 年将上升到 50 % `回 , 可 见 , C S P 生产线在世界 范围内都有迅速发展趋 势 , 其产量的 增长速度非 常快 . 与此相应 , C S P 薄板坯连铸连轧生产 中出现 的各种质量控制 问 题 、 新 品种 开发问 题也 已 提到议事 日程上 . 长期 以来 , 国 内外 的冶金工作者 , 在关于 钢 材表 面裂纹的 形成原 因及影 响因素方 面 , 做 了 一些卓 有成效的 研究工作 , 取得 了很多研究成 果 . 文献 4[ ,s] 指 出 : 钢 中含有一定数量 的残余元 素 , 如 C u , s n , Pb , z n 等 , 对 钢的加工热脆性有着 重要 的影 响 , 钢坯在加热过程 中铜等低熔点杂 质元素将 在氧化铁皮与基体界面析 出 , 富铜相 在加热 过程 中处于 熔融状态 , 轧制时就会导致 表 面开 裂 . 但关于 C S P 薄板 表面裂纹及边裂 的 形成机 制还未见文献报道 , 有待进一步研究 . 为 了促进 C S P 技术的 发展 , 本 文对 C S P 薄 板 出 现表面 裂纹及边 裂进行 系统 的 分析研究 , 为改进工艺提 供依据 . 1 实验方法 用线切割方法在出现裂纹 的钢板部位取下 几块小试 样 , 尺 寸约 20 ~ 、 10 ~ , 试样的平均 化学成分列于表 1 . 将试样 的横截面磨平 、 抛光 , 仔细清洗后进 行扫描 电镜 观察 和超 薄窗 口 -x 射线能谱分析 . 同时用 L E C O R O 型 气体分析仪 分析 了钢板基 体与边缘处 的氧 、 氮含量 . 表 1 试样 的平 均化学成 分 (质 , 分数 ) aT b l e 1 vA e r a g e c h e m ic a l e o m P 0 s it o n o f et s it n g s P e c i m - e n s % C 5 1 M n P 5 C u 0 . 0 5 3 0 3 2 0 . 3 8 0 . 0 9 5 0 . 00 1 、 0 . 2 6 收稿 日期 2 0 01 一 -6 2 8 周德 光 男 , 38 岁 , 高级工 程师 , 博士后 * `勺7 3 ” 基金资助项 目(N o . G 19 9 8 0 6 1 5) 2 实验结果 .2 1 表面裂纹形貌 表面 裂纹形貌 如图 1 , 图 2 所示 , 从图 中可 以看出 , 钢板表面呈银 白色斑痕 , 裂纹基本上沿 轧制方 向延伸 , 长度约 几至 十几毫米 , 宽度在 1 ~ 以下 , 并有少量结疤 , 裂纹 中夹有炉渣与氧 化铁皮 . .2 2 边裂形貌 图 3 和 图 4 是 钢板边缘横截 面 的 2 次 电子 像 . 从图 中可以看 出 , 裂纹基本上都是 由钢板边 缘 向板内延伸 , 其 内包 含有许多小颗粒 , 形状是 球形 、 不规则的方块形等; ’ 对裂纹及其所包含颗 粒物的 -X 射线能谱分析表 明 , 几乎每一条裂纹 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2002. 04. 005