[发明专利]钢中铁素体带及内部硫化物对中厚板分层影响的评价方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高可靠性钢的选择方法，即对钢中铁素体及内部的硫化物对中厚板分层影响的评价方法。

背景技术

中厚板分层是中厚板轧制过程中最常见的缺陷，钢板分层缺陷可导致钢材力学性能的各向异性，特别是沿钢板厚度方向的力学性能恶化会使钢板的冲击韧性和抗疲劳能力变弱，易发生氢损伤和层状撕裂，是一种易造成钢板降级改判、严重时判废的钢板内部缺陷。

长期以来，中厚板分层缺陷的形成在现有的文献和资料中对未明确地给出铸坯内部缺陷与和轧制影响之间相对应的直接关系。中厚钢板的分层缺陷在不同钢种、不同规格钢板中出现的规律一直不明确，分层缺陷没有得到有效地解决，始终对中厚板的生产与加工使用带来不利的影响，亟待通过一种科学的研究方法找出铸坯内部缺陷轧制过程中的变化规律及对钢板分层产生的影响规律，掌握中厚板分层部位的缺陷组织的主要形态和内部组成，找出铸坯冶金到钢板轧制的对应关系，提出铸坯内部疏松、中心裂纹、缩孔、夹杂缺陷在轧制时焊合及修复的边界冶金条件及钢板的轧制要求，从而解决或明显减少钢板分层缺陷的发生。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种对钢中铁素体及内部的硫化物对中厚板分层影响的评价方法。

本发明的对钢中铁素体及内部的硫化物对中厚板分层影响的评价方法是通过下述的技术方案来解决以上的技术问题的：

通过对选定的同一炉号的多只连铸板坯进行在全面探测并分析后，标定出铸坯内部疏松、中心裂纹、缩孔、夹杂缺陷在铸坯上的分布图，通过缺陷分布的对比，找出这几种缺陷分布形态基本一致的坯料进行配对，配对后的坯料一只用于解剖分析，一只用于钢板轧制。按这种要求，分别在不同炉号进行了缺陷铸坯的配对选择，以此选择出多对坯料进行解剖分析和轧制。  

按常规工艺将选择好的多只铸坯分别轧制成多个厚度规格的钢板，分别对其探伤检测，标识出分层和裂纹缺陷的分布图，并与其配对的铸坯的缺陷分布图进行比对，依照对钢板探伤图谱对分层缺陷严重部位分别对钢板和铸坯对应部位进行多点连续取样。对取样进行标注及制备后，分别用光学显微镜和扫描电镜等对其金相组织、缺陷形态和微观成分进行分析。找出了铸坯内部缺陷轧制过程中的变化规律及对钢板分层产生的影响规律，发现了中厚板分层部位的缺陷组织主要为沿轧向分布的铁素体带，在其内部的条状或片状硫化物沿轧向分布，给出了铸坯内部疏松、中心裂纹、缩孔、夹杂缺陷在轧制时焊合及修复的边界冶金条件以及利用有限元法模拟钢板的轧制，提出了压下规程设计的要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

对铸坯剖面典型夹杂物电子探针分析发现，铸坯内部缺陷主要为I类球状硫化锰夹杂，尺寸从几微米到几十微米不等。轧后球状硫化物变成了长条状，这与其本身及钢的流变应力有关。依据轧制试验，在应变为2.1时，硫化锰夹杂和钢基体流变应力与温度及应变速率的关系见附图7。

在高温区，硫化锰夹杂比钢基体更易变形。在800℃以上硫化物流变应力要小于钢基体本身，故轧制温度对钢中硫化物形态影响不大。部分硫化物发生断裂被分成几段，其中间区域被金属基体重新焊合；由于硫化物夹杂和基体金属的热膨胀系数有很大差异，在轧后冷却过程中产生的收缩效应不同，使得部分条状硫化物的尖端与基体界面处出现小的空洞；在缺陷处还弥散一些尺寸只有几微米的硫化物夹杂，它们在轧制后基本上没有发生变形。

当钢板的压缩比较小时，轧后硫化物夹杂很难被基体焊合或断成很小的数段，而是在钢板长度方向上呈平行于板面的带、条状分布。钢板在z向拉应力作用下，塑性硫化物夹杂内部因平面滑移而产生了长且窄的滑移带，滑移带上的位错被阻塞在夹杂物和基体的界面处，造成该处的应力集中并导致界面处首先产生空洞；随应力的增大，空洞互相连通形成微裂纹且进一步扩展，促使相邻夹杂物引起的裂纹连通造成平台；同时，裂纹间通过剪切形成剪切壁而连通，从而使厚度方向上的力学性能相对于长度方向明显恶化。因此，可认为轧后钢板分层主要是铸坯中硫化物所致。

用无损探伤仪对轧制后的钢板进行探伤检测，找出分层严重的钢板，依照探伤图谱，对分层缺陷严重的部位进行取样，用光学显微镜分析缺陷处的金相组织，用扫描电镜对缺陷部位进行形态分析和微观成分分析，判断钢板产生分层的原因，确定不产生分层时夹杂元素的最小含量。

钢中铁素体带及内部硫化物对中厚板分层影响的评价方法，选取由多个试样组成的试样群，采用光学显微镜和扫描电镜对其金相组织、缺陷形态、微观组织和微量成分进行分析；