太钢译者·59·减少钢材表面缺陷的研究庞飞吉译张志仁译审l 前言钢铁质量的三大课题，包括表面缺陷、夹杂物和偏析。这三个问题是质量方面非常重要的管理项目。同时，通过提高产量、降低能耗等环保方面、降低成本、提高生产率来解决这些不利因素的减少。各学科的对象主要是制造过程，可分为夹杂物凝固前和偏析和表面缺陷凝固后两个过程，即钢水凝固前和凝固后。在过去，减少表面缺陷的研究主要在从连铸到轧制过程的领域进行（图1）。下面对减少表面缺陷的研究进行部分介绍。板坯轧制 图1 三阳特钢连铸连轧项目示意图 2 表面缺陷的发生时期 将钢坯连铸成预定长度后装入加热炉。制成坯料。通过超声波探伤和磁粉探伤检查所得钢坯的表面质量。图2为磁粉探伤检测出的钢坯表面缺陷。为了防止图2所示的缺陷，通过调查缺陷发生的原因，找出缺陷的原因后，需要根据原因采取有效的对策。缺陷的发生受工艺、操作条件、钢种等诸多因素的影响，如果不单独研究这些因素的主要原因，就不可能找到缺陷发生的原因。
事实上，这些因素并不是对等的，在制造过程中首先明确表面缺陷发生的位置很重要。如果不清楚缺陷发生的时间和地点，就不能从工作条件和钢种上指出缺陷的原因，也很难采取正确的措施来防止缺陷的发生。但是，在棒材等产品中所见的表面缺陷，很少针对缺陷发生的前道工序的具体技术进行研究，而是针对缺陷的形状、缺陷周围的脱碳状态以及其自身的操作进行研究。关于异常等方面的经验判断有很多。因此，为了阐明表面缺陷的发生过程，我们重点研究了在缺陷周围形成的皮下氧化层的颗粒氧化物。图 3 显示了一个有代表性的坯料缺陷。图3（a）和（b）显示了基本相同的缺陷趋势和孔径形状，但生成的粒状氧化物尺寸不同。当板坯在高温加热下出现裂纹缺陷时，裂纹周围会产生相应的随加热温度和时间变化的粒状氧化物。所生成的粒状氧化物的平均粒子半径(平均值)在加热时间短的区域中随时间增加，但在加热时间长的区域中随着加热时间的差异而减小。因此，确认了根据加热温度的收缩倾向。加热温度与粒状氧化物的平均粒子半径（^y平均值）之间的关系如图4所示。
如果采用图4的结果，可以推导出图3所示钢坯缺陷发生的温度范围为：（a）l400K；(b) l500K。在图1所示制造工艺的主要温度范围内，连铸机（结晶器到钢坯冷却装置）约为1800-900K，加热炉约为15(x)K，钢坯轧制限制在1400K . 从这些钢所经历的热历程和估计的粒状氧化物温度范围的比较，可以推断出这些缺陷源于（a）大方坯轧制过程中发生的缺陷；炉前发生的板坯缺陷。这样，通过平均估计缺陷发生的温度区域，并将该温度区域与制造过程中的热历史进行比较，可以更准确地估计缺陷发生的过程。通过该技术，可以确定每种钢种表面缺陷发生的过程，并针对该过程采取对策。例如，铅易切削钢的表面缺陷大多源于板坯裂纹缺陷。由于板坯裂纹主要是在连铸机结晶器的初始凝固过程中出现的缺陷，为了减少铅易切削钢的表面缺陷，重要的是通过改善结晶器的初始凝固来防止板坯裂纹。在这方面，
3、渗碳钢表面缺陷的预防渗碳钢主要用于以汽车为代表的齿轮、传动轴等重要安全部件。因此，对钢材的表面质量有严格的要求。从渗碳钢表面缺陷的平均值来看，可以认为大部分缺陷发生在钢坯轧制过程中。根据我自己的看法，分析了缺陷发生的原因。和粒状氧化物）。然而，在1400K左右和高温区轧制过程中出现的缺陷被认为是在超过晶界强度的能量作用下晶界断裂引起的。结果，作为轧制过程中出现缺陷的原因，如图1所示。5、晶粒直径、晶界强度、可以举出轧制率、轧制速度等。我想在这里重点讨论晶粒直径的研究。认为如果使晶粒尺寸更细，则延展性提高并且不太可能出现表面缺陷。在轧制温度范围内，由于板坯的表层组织为单奥氏体( )相，因此需要在轧制开始时改变钢坯的表层组织。渗碳钢板坯在连铸机外通过喷水强制冷却表层，作为防止连铸后热装炉前表面缺陷的措施（图1）。认为如果使晶粒尺寸更细，则延展性提高并且不太可能出现表面缺陷。在轧制温度范围内，由于板坯的表层组织为单奥氏体( )相，因此需要在轧制开始时改变钢坯的表层组织。渗碳钢板坯在连铸机外通过喷水强制冷却表层，作为防止连铸后热装炉前表面缺陷的措施（图1）。认为如果使晶粒尺寸更细，则延展性提高并且不太可能出现表面缺陷。在轧制温度范围内，由于板坯的表层组织为单奥氏体( )相，因此需要在轧制开始时改变钢坯的表层组织。渗碳钢板坯在连铸机外通过喷水强制冷却表层，作为防止连铸后热装炉前表面缺陷的措施（图1）。
钢坯表层组织通过强制冷却变成铁素体((P)和贝氏体(B)的混合组织，如果晶粒尺寸不强制冷却)，珠光体变成铁素体。和珠光体混合组织。加热前的组织为贝氏体时，与铁素体和珠光体的混合组织相比，加热后成为奥氏体结晶（/再相变），此时奥氏体晶粒变细。因此，认为为了防止渗碳钢的表面缺陷，加热前的贝氏体组织很重要。因此，为了确认投入加热炉前的板坯的表层结构对轧制时的表面缺陷的发生频率的影响，进行了实际的轧制试验。取0. 20%C铬钢（0. 2o%c - 0.30%si - 0.83%Mn - 1.18%cr)用作测试材料。对未在机外强制冷却的铸坯2进行轧制，分别对铸坯进行磁粉探伤，调查铸坯上可观察到的所有表面缺陷的相对位置。这个调查很有意义，正确找到铸坯缺陷在铸坯上的对应位置很重要。公司将长方坯（断面尺寸：长边×短边=490mm×380mm）通过轧坯加工成圆坯（直径167mm），因此在坯料上没有留下相应的下坯（哪里是长边、短边或角等）。对未在机外强制冷却的铸坯2进行轧制，分别对铸坯进行磁粉探伤，调查铸坯上可观察到的所有表面缺陷的相对位置。这个调查很有意义钢材的表面缺陷，正确找到铸坯缺陷在铸坯上的对应位置很重要。公司将长方坯（断面尺寸：长边×短边=490mm×380mm）通过轧坯加工成圆坯（直径167mm），因此在坯料上没有留下相应的下坯（哪里是长边、短边或角等）。对未在机外强制冷却的铸坯2进行轧制，分别对铸坯进行磁粉探伤，调查铸坯上可观察到的所有表面缺陷的相对位置。这个调查很有意义，正确找到铸坯缺陷在铸坯上的对应位置很重要。公司将长方坯（断面尺寸：长边×短边=490mm×380mm）通过轧坯加工成圆坯（直径167mm），因此在坯料上没有留下相应的下坯（哪里是长边、短边或角等）。并对板坯分别进行磁粉探伤，考察了板坯上可观察到的所有表面缺陷的相对位置。这个调查很有意义，正确找到铸坯缺陷在铸坯上的对应位置很重要。公司将长方坯（断面尺寸：长边×短边=490mm×380mm）通过轧坯加工成圆坯（直径167mm），因此在坯料上没有留下相应的下坯（哪里是长边、短边或角等）。并对板坯分别进行磁粉探伤，考察了板坯上可观察到的所有表面缺陷的相对位置。这个调查很有意义，正确找到铸坯缺陷在铸坯上的对应位置很重要。公司将长方坯（断面尺寸：长边×短边=490mm×380mm）通过轧坯加工成圆坯（直径167mm），因此在坯料上没有留下相应的下坯（哪里是长边、短边或角等）。正确找到铸坯缺陷在铸坯上的对应位置很重要。公司将长方坯（断面尺寸：长边×短边=490mm×380mm）通过轧坯加工成圆坯（直径167mm），因此在坯料上没有留下相应的下坯（哪里是长边、短边或角等）。正确找到铸坯缺陷在铸坯上的对应位置很重要。公司将长方坯（断面尺寸：长边×短边=490mm×380mm）通过轧坯加工成圆坯（直径167mm），因此在坯料上没有留下相应的下坯（哪里是长边、短边或角等）。
因此，在轧制完成后，在钢坯转动前标出钢坯的全长，以识别钢坯四个面在圆钢坯中的对应位置。钢坯相对于钢坯拐角的位置是通过使用喷丸实验和计算机模拟的滚动分析结果来确定的。试轧得到的钢坯全长约100m，在黑光侧一一确认钢坯全周上存在的数百个缺陷对应的位置。这个手术花了一周时间。从测试结果来看，可以确认，通过在装入加热炉前对钢坯表面组织进行贝氏体化处理，与铁素体+珠光体的情况相比，轧制后的钢坯缺陷数可减少60%。将板坯的每个表面在宽度方向上从中心到角部分成5等份后，每个部分的板坯缺陷数。与钢坯2相比，钢坯1从宽度方向中央部到3W/8部位的缺陷数减少。但是，从w/4部到角部没有发现差异。宽度方向的中央部分和缺陷减少的3w/8部分对应于加热炉前的板坯1的表面组织发生贝氏体化的区域。以该字段的2号钢坯的缺陷数为1，则1号钢坯的缺陷数为0. 39，减少了60%。即60%压下率可以认为是防止连铸后铸坯在机外强制冷却而导致轧制时出现板坯缺陷的效果。强化导致轧制前晶粒的细化。
从w/4部分到拐角没有发现机外强制冷却的效果，这是因为不是单一的贝氏体组织，而是铁素体和珠光体的混合组织，经过/再转变，^y晶粒是由于粗大的混合晶粒造成的。从轧制过程中作用在钢坯上的应力分布探讨了表面缺陷的发生机理。图 7 显示了钢坯轧制过程中第一道次作用在板坯上的最大主应力分布。轧制过程中的裂纹发生在板坯侧面的拉伸应力高的位置，板坯侧面是辊隙区域下方的自由表面。钢坯缺陷多的部分（宽度方向中心到w/4）与轧辊咬合区下侧最大主应力高的部分几乎相同。从W/8部分到拐角部分，虽然轧制前的尺寸较大，但表面缺陷的发生频率较低。其原因是该部分受辊咬合下方的辊道约束，压应力占主导地位，不易产生缺陷。基于上述发现，为了防止渗碳钢的表面缺陷钢材的表面缺陷，重要的是在加热炉装料前对板坯的表层组织进行贝氏体化处理，因此一直在优化板坯冷却操作条件。在贝氏体结构中，
离线强制冷却开始前的板坯表面温度由在结晶器中铸造后到达板坯冷却装置的时间(到达时间)决定。4 铁素体+珠光体的转变已经从局部开始向角部转变。从试轧结果和图 7 中的应力分布可以看出，如果铁素体+珠光体相变的边界可以从 W/8 部分转移到角部分，则可以预期减少轧制过程中出现的板坯缺陷。因此，将w/4部分到可形成贝氏体织构的中心部分的到达时间作为工件粗晶的目标。板坯的冷却速度受喷水时的水密度和冷却开始温度的影响很大。为了通过创建近似于钢坯冷却的CcT图来估算必要冷却速率，研究了当前离线强制冷却能力对于必要冷却速率的裕度，并测量了强制冷却期间钢坯的冷却速率通过热电偶。由条件计算的冷却速率的理论值。结果，板坯侧面和下表面的水密度足够，而上表面的水密度不足，所以上表面的水密度增加，加强冷却。虽然下表面的水密度足够，但冷却不均匀是由于钢坯输送辊产生的喷水死角造成的。所以，
通过这些措施，可以将渗碳钢的表面缺陷减少约 30%。拉应力-压应力\塔旧装置 图5 轧制过程中产生缺陷的原因 变形阻力 轧制温度 化学成分 程度 方向 位置 最大主应力 轧制方向 主应力分布 4. 结论 钢锭和钢坯是很常见的铁块，但人们总是取将它们作为不断的研究对象，并不断地研究它们。当出现表面缺陷时，需要进行大量的修复才能去除这些缺陷，但修复后发现表皮（黑皮）到处都被清理干净了。减少表面缺陷不仅直接关系到公司的底线，但也是一个满足生产优质、无缺陷产品的基本要求的问题。角度对应于板坯宽度方向位置 w/ 8 w/ 4 3w/ 8 中心 图6 板坯宽度方向对应板坯缺陷数分布1
